6.2.2 水泥混凝土路面施工方法
1.小型机具施工
一般按照一个车道宽度进行施工,这有利于控制面板横向坡度和平整度,施工方便,同时也可以利用一侧基层或已建成的混凝土车道作为运输混合料的通道。
1)安装模板
在摊铺混凝土之前,应先根据车道宽度安装纵向模板,模板可由4~5 m厚的钢板冲压制成,或由3~4 mm厚钢板与边宽40~50 mm的角钢或槽钢组合构成。模板底面与基层表面应密贴,以防漏浆;两侧用铁钎打入基层以固定位置,保证在混凝土振实时不松动或变形。模板内侧应均匀涂抹一层废机油、肥皂水或其他润滑剂,以便脱模。
2)钢筋布设
(1)传力杆的安设。混凝土连续浇筑时,胀缝传力杆常用钢筋支架法。传力杆的两端固定在钢筋支架上,支架脚插入基层内。对于混凝土板浇筑结束时设置的胀缝,宜用顶头木模固定传力杆的安装方法。继续浇筑邻板时,拆除挡板、横木及定位模板,设置胀缝板、木制压缝板条和传力杆套管。缩缝及横向施工缝处传力杆的安装,可以采用预制定位支架固定传力杆的方法。在钢筋下垫用φ8~φ10钢筋弯成的支架(支架反向弯脚各长4 cm,每隔50 cm左右垫一支架),以支撑并固定传力杆的位置。
(2)拉杆的安设。对于平缝处的拉杆,根据设计要求肋间距,在模板上制作拉杆置放孔;假缝处拉杆的安设可以采用钢筋支架预先固定在基层上。
(3)边缘钢筋及角隅钢筋的布设。边缘钢筋通常用预制混凝土垫块垫托。垫块厚度一般以4 cm为宜,垫块间距不大于80 cm。在浇筑混凝土过程中,钢筋中间应保持平直,不得变形挠曲,并防止移位。角隅钢筋应在混凝土浇筑振实至与设计厚度差5 cm左右时安放。距离胀缝和板边缘各为10 cm,平铺就位后,即可继续浇筑上部混凝土。
3)混凝土的拌制与运输
混合料的制备可采用在工地由拌和机拌制或在中心工厂集中制备而后用汽车运送到工地两种方式。在工地制备混合料时,要准确掌握配合比,特别要严格控制用水量。每天开始拌和前,应根据天气变化情况,测定砂、石材料的含水量,以调整拌和时的实际用水量;每次拌和所用材料应过秤。量配的精确度对水泥为±1.5%,砂为±2%,碎石为±3%,水为±1%。
每一工班应检查材料量配的精确度至少2次,每半天检查混合料的坍落度2次,混凝土拌和物每盘的搅拌时间应根据搅拌机的性能和拌和物的和易性确定。搅拌最长不得超过拌和物要求的最短搅拌时间的3倍。通常采用手推车或自卸汽车来运输混凝土拌和物。当运距较远时,宜采用搅拌车运输。混凝土混合料必须在初凝前运到摊铺地点,并有足够的摊铺、振实、整平和抹面的时间。混合料的卸料高度不得大于1.50 m,以免发生离析;炎热干燥、大风或阴雨天气运输时,应加以覆盖;冬季施工运输时应有保温措施。每车卸料后必须及时清除车内的黏附残料。
4)混凝土的摊铺和振实
混凝土板厚在22 cm以下时,可以一次摊铺捣实,当厚度超过22 cm时,可以分两次摊铺,下层摊铺厚度约为总厚度的3/5(边摊铺、边整平、边振实),紧接着摊铺上层。
混凝土铺筑到一半厚度后,先采用2.2 kW(或3.0 kW)的平板式振捣器振捣一遍,然后加高铺筑混凝土到顶部,等初步整平后换用1.2~1.5 kW的平板式振捣器再振捣一遍。
凡振捣不到位的地方,如模板边缘、传力杆处、窖井及进水口附近等,均改用高频率插入式振捣器振捣。插入式振捣器严禁在传力杆上振捣,以免损坏邻板边缘混凝土。经平板振捣器整平后的混凝土表面,应基本平整,无明显的凹凸痕迹。然后用带有振捣器的、底面符合路拱横坡的振捣梁,将其两端放在侧模上,沿摊铺方向振捣拖平。随后,再用直径为75~100 mm的无缝钢管,将其两端放在侧模上,沿纵向滚压一遍。
5)筑做接缝
(1)胀缝。预先加工好钢筋支架,传力杆无沥青涂层的一端焊接在支架上,接缝板夹在两支架之间,将支架准确定位,用钢钎将支架与胀缝板锚固在基层上,浇筑混凝土。在混凝土硬化前,剔除胀缝板上部的混凝土,嵌入2 cm×2 cm的木条,修整好表面;在填缝之前,凿去接缝板顶部的木条,涂胶黏剂后,嵌入多孔橡胶条。
(2)横向缩缝。横向缩缝即假缝,有切缝法、锯缝法两种方法筑做。①切缝法是在混凝土捣实整平后,利用振捣梁将“T”形振动刀准确地按缩缝位置振出一条槽,随后将铁制压缝板放入,并用原浆修平槽边。当混凝土收浆抹面后,再轻轻取去压缝板,并立即用专门抹子修整缝缘。②锯缝法是在结硬的混凝土中用锯缝机(带有金刚石或金刚砂轮锯片)锯割出要求深度的槽口。这种方法要求掌握好锯割时间,合适的时间视气候条件而定。
(3)纵缝。纵向假缝可以采用切缝或锯缝法;平缝纵缝应在已浇混凝土板的缝壁涂刷沥青,并避免涂在拉杆上。浇筑邻板时,缝的上部应压成规定深度的缝槽。
6)表面整修与防滑措施
水泥混凝土终凝前必须抹平其表面,使表面磨耗层(2~4 mm的砂浆层)密实、平整。最好使用机械抹平。目前国产的小型电动抹面机有两种装置:装上圆盘即可进行粗光,装上细抹叶片即可进行精光。在一般情况下,面层表面仅需粗光即可。抹面结束后,有时还需要再用拖光带横向轻轻拖拉几次。
近年来,国内外采用一种有效的方法使混凝土具有粗糙抗滑的表面,即在已结硬的路面上,用锯槽机将路面锯割成深5~6 mm、宽2~3 mm、间距20 mm的小横槽。也可以在未结硬的混凝土表面塑压成槽,或压入坚硬的石屑来防滑。
7)养护
养护的目的主要是防止混凝土的水分蒸发过快而产生收缩裂缝和保证水泥能充分进行水化作用。养护通常有湿法养护、塑料薄膜养护两种方法,养护期一般为28 d。混凝土强度未达到设计要求前严禁硬质工具、器械等在上面拖拉,并严禁车辆通行。
8)拆模和填缝
拆模时间应能保证混凝土边角不因拆模而破坏,应根据气温和混凝土强度增长情况而定。所有接缝的上部均需要用填缝料封填。一般在养护期满后即可以进行填缝。未填缝前严禁车辆行驶,以免板边和角隅破坏。
2.轨模式摊铺机施工
轨模式摊铺机施工,是由支撑在平底型轨道上的摊铺机将混凝土拌和物摊铺在基层上。它是水泥混凝土路面机械化施工中一种普遍的方法。轨模式摊铺机的整套机械在轨模上前后移动,并以轨模为基准控制路面的高程。摊铺机的轨道与模板同时进行安装,将轨道固定在模板上,然后统一调整定位,形成的轨模既是路面边模又是摊铺机的行走轨道。
1)混凝土的拌和与运输
采用轨模式摊铺机施工的,拌和设备应配有电子秤等可自动准确计量的供料系统;无此条件时,可以采用集料箱加地磅的方法进行计量。各种组成材料的计量精度应符合规定要求。用国产强制式搅拌机进行混凝土混合料拌和。通常,采用自卸汽车运输混凝土拌和物,拌和物坍落度大于5 cm时应采用搅拌车运输。
2)摊铺与振捣
轨模式摊铺机有刮板式、箱式和螺旋式三种。摊铺时,将卸在基层上或摊铺箱内的混凝土拌和物按照摊铺厚度均匀地充满轨道范围内。刮板式摊铺机本身能在轨道上前后自由移动,刮板旋转时将卸在基层上的混凝土拌和物向任意方向摊铺。这种摊铺机质量小,容易操作,使用较普遍,但摊铺能力较小。箱式摊铺机摊铺时,先将混凝土拌和物通过卸料机一次卸在钢制料箱内,摊铺机向前行驶时料箱内的混合料摊铺于基层上,通过料箱横向移动按松铺厚度准确、均匀地刮平拌和物。螺旋式摊铺机则由可以正向和反向旋转的螺旋布料器将拌和物摊平,螺旋布料器的刮板能准确调整高度。螺旋式摊铺机的摊铺质量优于前述两种摊铺机,摊铺能力较大。摊铺机摊铺时,振捣机跟在摊铺机后面对拌和物做进一步的整平和捣实。
3)表面整修
振捣密实的混凝土表面应进行整平、精光、纹理制作等工序的作业,使竣工后的混凝土路面具有良好的路用性能。表面整平用能纵向移动或斜向移动的表面整修机整平。整平时,应使整平机械前保持高度为10~15 cm的物料,并使物料向较高的一侧移动,以保证路面板的平整,防止出现麻面及空洞等缺陷。精光是对混凝土路面进行最后的精平,使混凝土表面更加致密、平整、美观。此工序是提高混凝土路面外观质量的关键工序之一。混凝土路面整修机配有完善的精光机械,只要在施工过程中加强质量检查和校核,便可以保证精光质量。制作纹理用纹理制作机在路面上拉毛、压槽或刻纹,纹理深度控制在1~2 mm,纹理应与路面前进方向垂直,相邻板的纹理应相互沟通以便排水。纹理制作从混凝土表面无波纹水迹时开始,过早或过晚均会影响纹理质量。
4)接缝施工
横向缩缝(假缝)一般采用锯缝法。假缝型纵缝应预先用钢筋支架将拉杆固定在基层上或用拉杆置放机在施工时将拉杆置入。假缝顶面的缝槽用锯缝机锯切。纵缝为平缝带拉杆时,应根据设计要求,预先在模板上制作拉杆置放孔,模板内侧涂刷隔离剂。缝槽顶面用锯缝机切割,深度为3~4 cm,并用填缝料灌缝。混凝土的养护及填缝同小型机具施工。
3.滑模式摊铺机施工
水泥混凝土路面滑模摊铺机施工技术是现代化、机械化和智能化的先进技术,是高速公路水泥混凝土路面施工技术的主要趋势和发展方向。滑模式摊铺机支撑在四个液压缸上,它可以通过控制机械上下移动来调整摊铺厚度。在摊铺机两侧设有随机移动的固定滑模板。滑模式摊铺机一次通过即可完成摊铺、振捣、整平等多道工序。
1)测量放样、悬挂基准线
滑模式施工取消了固定模板,代之以随摊铺机一起运动的滑移式滑动模板。路面的高程、纵横坡度、板宽、平整度等以基准线作为基本参照系,通过滑模摊铺机上设置的传感器进行调整、控制。基准线一般比路面摊铺边缘宽0.8~1.5 m,由于路面有横坡,因此,基准线高程并不是路面边缘高程。基准线固定桩间距,在直线段不超过10 m,曲线段应加密到5 m。准确测量定位后,将基准线固定桩(钢钎)牢固打入基层10~15 cm。基准线精确定位后固定在钢钎上。基准线设置好以后,禁止扰动,特别是正在作业时,严禁碰撞和振动基准线,以确保摊铺质量。
2)混凝土的搅拌和运输
滑模摊铺水泥混凝土路面必须采用强制式混凝土搅拌楼来生产混合料,以确保混合料的搅拌质量和生产效率。混凝土混合料的生产供应一般有预拌混凝土和现场搅拌站两种方式。为了适应滑模摊铺水泥混凝土路面的快速施工要求,一般要求采用装载8m3(20t)以上的大型车辆来运输混凝土。一般情况下,混凝土运输应当在45~60 min完成,否则,即使没有到初凝时间,坍落度损失太大也不适宜滑模摊铺。
3)混合料的卸料、布料
滑模摊铺普通混凝土路面时,混凝土混合料直接卸在基层上,卸料分布应均匀。滑模摊铺机的前部有螺旋布料器或布料刮板,料堆高度不得高于摊铺机的进料挡板上边缘,以减小摊铺机的摊铺推进负荷。机前缺料时,可以用装载机或挖掘机补充送料,并要求供料与摊铺速度协调。当路面设计有缩缝传力杆、钢筋混凝土路面和要求连续滑模摊铺桥面时,均需要用布料机布料,从而加快施工速度,并保证混凝土路面的施工质量。布料宽度不得宽于滑模摊铺机宽度,布料的松铺厚度要适宜,松铺系数随坍落度大小而变化。布料机与滑模摊铺机的施工距离应控制在5~10 m。
4)混凝土的摊铺
混凝土混合料布好后,在开始摊铺的5 m内,必须对所摊铺出的路面高程、厚度、宽度、中线、横向坡度等技术参数进行准确测量。根据测量结果及时、缓慢地在摊铺行进中进行微调。禁止停机调整,以免影响路面的平整度。摊铺机从起步到调整,到正常摊铺,应在10 m内完成。滑模摊铺机的摊铺速度取决于混凝土路面板是否振捣密实。由于滑模摊铺只能一次摊铺出高密实度的混凝土路面,而不可能回车反复制作,即使不符合要求,也无法补救,所以,摊铺过程中应尽可能使摊铺机缓慢、均匀、连续不断地作业。混合料正常的滑模摊铺速度应控制在1~2 m/min为宜。不容许料多追赶,然后随意停机等待,以及间歇摊铺情况的发生。
5)接缝施工
(1)纵缝。当一次摊铺多车道路面时,纵向假缝采用锯缝法制作,假缝处的拉杆用中间拉杆插入装置在摊铺时插入,纵向施工缝处的拉杆,在前一幅路面摊铺时,用摊铺机的侧向拉杆插入装置插入。
(2)横缝。带传力杆的假缝,可在摊铺机上配备传力杆自动插入装置(DBI)在施工时置入,或采用预制钢筋支架法固定传力杆,钢筋支架上部的混凝土应先采用手持振捣棒振捣密实,摊铺机通过时必须提高振捣棒,使其最低点位置在挤压板的后缘高度以上,以便不扰动传力杆。当混凝土强度达到设计值的25%~30%时,采用支架式硬切缝机切割。滑模摊铺水泥混凝土路面的胀缝施工,目前,国内外均采用“前置式胀缝支架施工法”。混凝土强度初步形成后,用刻纹机或拉毛机制作表面纹理。其养护、锯缝、灌缝等施工方法与轨模式摊铺机施工方法相同。