大新高速公路是我省大運高速公路的一段,主線全長127 km,朔州連接線30 km,其中大同—應縣段51 km根據交通特點設計為水泥混凝土路面,其余路段為瀝青混凝土路面。該段水泥混凝土路面為平原微丘區雙向六車道高速公路,設計行車時速120 km/h,面板厚度28 cm,采用水泥混凝土路面滑模施工技術,也是我省第三條采用滑模施工技術攤鋪的高速公路水泥混凝土路面,筆者參與了該工程建設全過程,現將具體實施情況做簡單介紹。
1　水泥混凝土路面施工
1.1　原材料控制
滑模水泥混凝土是一種具有優良工作性、高抗折強度、高耐疲勞極限、小變形性能、高耐久性、經濟性的高性能混凝土,因此必須達到材料精良的要求。為了達到該目的,公司對用于配制混凝土的水泥、外加劑進行統一采購,并要求生產廠提供現場技術服務,確保原材料優質精良。
1.1.1　集料
集料作為混凝土中的重要組成部分,需求量非常大,當地沒有能夠全部供料的石料廠,因此業主只根據規范要求提出相應技術指標。就粗集料而言,要求選擇含泥量小、粒形好的兩級配碎石,細集料為含泥量、泥塊含量小的中粗砂,并且須經權威試驗檢測部門檢測。
1.1.2　水泥
水泥是影響混凝土性能的最重要原材料且需求量非常大,鑒于此情況,公司決定選購能滿足工程需求且產品性能穩定的大同云岡42.5級普通硅酸鹽水泥。
1.1.3　外加劑
滑模施工要求攤鋪機過后路面保持良好的幾何外觀,并且路面經過高頻振搗后不泌水,表面浮漿少,因此必須在混凝土中摻加高效緩凝引氣減水劑,經過多次試驗研究,選擇fdn—3000復合型減水劑。
1.2　機械配置
滑模施工最主要的機械為混凝土拌和樓和滑模攤鋪機,雖然國外及國內部分省市也配置布料機,但根據京大、夏汾路實踐,采用輪胎式小型挖掘機也能滿足施工要求。
1.2.1　滑模攤鋪機的選取
滑模攤鋪機是滑模施工工藝的核心機械,要鋪出漂亮平整的路面,必須選取適宜的攤鋪機。根據京大、夏汾路施工實踐采用gomacoghp2800、wirt-gen sp850兩種型號的攤鋪機。
1.2.2　攪拌設備
滑模施工速度快,對混凝土需求量大,若供料不足,就會造成多次停機,擠壓成型底板會將路面壓出一條橫向刻槽,影響路面的平整度。針對此情況并結合造成京大、夏汾路平整度差的原因要求各單位須配備拌和能力不低于300 m3/h,以滿足施工需要。
1.3　水泥混凝土滑模施工技術滑模攤鋪技術是保證路面工程質量的最重要環節,為了搞好該環節,主要從基層施工、基準線設置、混凝土供料及布料、橋涵連續滑模施工、分幅施工、切縫填縫、拉毛養生等幾個方面進行技術攻關。
1.3.1　路面基層施工
路面基層的質量對面層混凝土質量尤其平整度影響很大,基層強度、平整度不好,不但會造成混凝土面板厚度不均勻,極易產生斷板,而且直接影響面層平整度。因此施工中加強對路面基層標高及強度控制,以獲取強度均勻、平整度優良的基層。為進一步提高基層內在質量,在基層頂面灑布乳化瀝青封層,封層設置不但可以避免基層中水分散失,保證后期強度增長,而且減少施工車輛運行對基層造成表面松散和坑槽,還可以減少基層與混凝土面板之間摩阻力,從而減少混凝土斷板發生。在總結京大路產生斷板的教訓后,對水泥穩定基層進行切縫并采用熱瀝青填縫,間距50 m,這樣可以為基層開裂提供規則的位置,避免基層不均勻開裂反射至面板造成開裂。
1.3.2　基準線設置
滑模攤鋪機是通過攤鋪機自帶的方向、水平傳感器控制路面的高程、橫坡、縱坡、寬度、厚度等全部幾何參數,而以上傳感器均是靠在架設在兩側的基準線前進的,因此,可以說基準線是滑模施工的“生命線”。在滑模施工中,經常會出現基準線松弛、撞線、掉線等情況,造成攤鋪路面參數發生很大變化,造成混凝土面板厚度不均勻,極易引起混凝土斷板,并且路面平整度下降。鑒于以上情況,首先對基準線材質、設置間距、張力統一提高,基準線采用5 mm鋼絞線,張力提高至150 kg,間距普通路段10 m,彎道及漸變段5 m。為減少夜間施工車輛碰撞基準線,在基準線外側懸掛彩色小旗并設置警示標志。
1.3.3　混凝土供料及布料
提高滑模施工混凝土質量,必須保證現場提供連續均勻穩定的混合料以減少停機造成的不良影響,根據大新路攤鋪速度要求混凝土拌和能力達到300 m3/h。大新路各單位選配輪胎式小型挖掘機進行現場布料而未采用履帶式挖掘機和裝載機,不僅可以減少對基層碾壓破壞,還可以提高機前堆料的均勻性。
1.3.4　橋涵連續滑模施工技術
國內高速公路跨越村莊道路較多,構造物密度很大,平均300 m~500 m一座,如不采取連續滑模施工技術,必然產生大量的施工接頭,嚴重影響路面平整度和混凝土均勻性,成為路面的薄弱環節,在大新路施工中除去下米莊特大橋均采用連續滑模施工,路面平整度有了很大提高。
1.3.5　分幅施工
大新路半幅路面寬度13 m,而采用的攤鋪機最大攤鋪寬度不能滿足要求,因此分為8 m和5 m兩次攤鋪,在以往工程中分幅攤鋪的第二幅產生斷板明顯增多,且裂縫位于縮縫附近10 cm范圍內,造成以上病害主要原因為在第二幅施工時第一幅面板的收縮已趨于穩定,設置于板塊中的拉桿限制了新鋪混凝土收縮造成斷板。
1.3.6　切縫填縫
通過對國內水泥混凝土路面調查,造成路面早期快速破壞的一個主要原因為縮縫滲水和切縫深度不足,對此,大新路選擇高低溫性能和黏結性能良好的聚胺酯填縫料,并且將縮縫切割深度提高至面板厚度1/2處,這樣可以促進面板快速規則斷裂。
1.3.7　拉毛養生
路面在使用一段時間后宏觀構造已經磨平,路面抗滑性能主要取決于微觀構造,因此大新路直接選擇縱向軟拉毛技術,不但施工工藝簡單可行,而且能夠降低路面的噪聲。混凝土路面在鋪筑完成后必須進行科學合理養生,借鑒其他工程經驗選擇透水土工布覆蓋撒水養生,不但可以提高混凝土保水性,而且可以提供混凝
土水化熱散失通道,減少溫縮裂縫產生。
2　路面混凝土質量評價
在項目實施過程中,大新高速公路公司根據《公路工程質量檢驗評定標準》(jtj 071—98)并結合工程特點制定了嚴格的質量管理措施、技術標準和獎罰標準,以確保路面工程質量。工程竣工后交通部公路工程質量檢測中心對大新水泥混凝土路面進行檢測評定,各項指標均達到國內一流水平,路面平整度σ值達到1.1,達到國內領先水平。
3　結語
我省作為能源重化工基地,干線公路的貨物運輸主要以煤焦、鋼鐵等為主,超載超限車輛很多,對路面破壞力極強,尤其水泥混凝土路面對超載敏感性很大,造成許多新建路面在通車不久就產生病害,造成不良的社會影響,但是單純將路面破壞歸結于超載超限似乎有些片面,因為在同樣交通量、軸載作用的路面卻產生不同的結果,有些路段在使用10 a后仍保持完好,因此,提高路面施工技術和工程質量是非常必要。
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