公路隧道混凝土路面施工质量控制

PAGE公路隧道混凝土路面施工质量控制水泥混凝土路面是以水泥浆为胶凝材料，以粗细集料为刚架形成强度的一种高级路面。其具有刚度大、强度高、耐磨特性好、整体性与稳定性优等特点。目前，福建省高速公路隧道路面施工基本采用水泥混凝土路面，而高速公路水泥混凝土路面要承受车辆高密度荷载的冲击、摩擦和温度、湿度的反复变化所造成的弯、拉、压力。因此要求它必须具备较高的抗弯拉强度和耐久性。2003年6月，交通部颁布的JTGD40-2002《公路水泥混凝土路面设计规范》将高等级公路路面水泥混凝土28天龄期设计抗弯拉强度从老规范4.5MPa提高到5.0MPa，这一关键指标的提高，提升了我国高等级水泥混凝土路面的工程质量，消除了水泥混凝土路面的质量隐患，增加路面混凝土强度，从而必将延长其使用寿命。然而抗弯拉强度指标的提高，亦加大了路面施工的难度。在xx高速公路MA3合同段路面施工中，我们通过制定周密的施工方案，科学的指导和严格的控制施工质量，顺利地完成了满足高等级公路设计要求的高质量隧道路面混凝土。1工程概况xx高速公路MA3合同段，全长10.03公里，其中马仔岭隧道1180米,麻岭隧道710米,均为分离式公路隧道，设计行车速度为80km/h,行车道宽度为2×3.75米,两侧路缘带宽为0.5米,路面宽度8.5米,两侧余宽0.25米,横坡2%,单侧设检修道宽0.75米（高于路面0.25米）,纵向坡度-0.24%~-2.95%.路面设计总量32810m2,路面结构设计为150mmC20混凝土调平层，抗压回弹模量26000MPa；260mmC35水泥混凝土面层，弯拉设计强度5.0MPa。2隧道路面混凝土的配制认真优选各种原材料，合理确定配合比参数，是提高路面混凝土抗弯拉强度的关键。早在路面开工前三个月，我们就着手原材料试验及混凝土试配工作，通过大量室内外试验，选择满足设计要求的混凝土配合比。2.1主要原材料的选择2.1.1水泥根据JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》要求，路面工程水泥的选用，除各项路用品质必须合格外，同时强调“应通过混凝土配合比试验，根据其配制弯拉强度、耐久性和工作性优选适宜的水泥品种、强度等级”，路面混凝土各项技术指标满足要求后方可使用。而且，水泥种类一旦选定，不得随意更改。经过反复试验和筛选，我们选用了福建省大田县岩城水泥有限责任公司生产的“岩城”牌P.042.5级水泥作为混凝土路面施工，其各项物理力学性能指标均能满足有关规范要求。2.1.2集料2.1.2.1细集料：路面混凝土用细集料应采用洁净、坚硬，符合规定的级配要求且细度模数大于2.5的II区中粗砂。施工中要求同一配合比用砂的细度模数变化范围不宜超过0.3，否则，应分别堆放，并调整配合比中的砂率后使用。2.1.2.2粗集料路面混凝土用粗集料应选用表面粗糙且多棱角、质地坚硬、耐久的碎石、碎卵石和卵石。与水泥浆粘结性好的碎石所配制的混凝土具有较高的强度，施工中在母材强度符合规范要求的前提下，应采用锤式反击破碎石机加工的粗集料，并按方孔筛采用4.75～16mm和16～31.5mm或其它粒级进行分级掺配。2.1.3外加剂根据现场施工情况可以选用减水剂、缓凝剂、早强度和抗折剂。选择外加剂品种前，必须与所用的水泥进行适应性检验，高等级公路路面混凝土宜选用减水率大、坍落度损失小、可调控凝结时间的外加剂。在路面混凝土配合比试配过程中，经过反复试验，我们选用了厦门创慧建材厂生产的“XH-I”型混凝土抗折剂作为路面施工外加剂。该抗折剂各项性能指标检测结果如下：项目厂家控制性能指指标实测值XH-I型减水率%≥1218.4泌水率比%≤9040.2含气量%≤4.01.8凝结时间之差mmin初凝-90～+3000+169终凝+164抗压强度比%1d≥1301863d≥1201657d≥11515928d≥110145抗折强度比%1d≥1401453d≥1301327d≥12012528d≥115118收缩率比%28d≤120112对钢筋锈蚀作用用应说明对钢筋有有无锈蚀危危害无备注该抗折剂设计试试配使用掺掺量2%2.1.4拌和水应采用饮用水。也可采用硫酸盐含量PH值符合规定的非饮用水。当地的地表水经有关单位检测合格也可用作混凝土拌和用水。2.1.5外掺料经有关部门同意，并经过经验验证，可采用I级粉煤灰来改善混凝土的性能。以上所有路面混凝土用原材料在施工前需经认真反复试验和筛选，各项原材料质量均应符合JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中原材料技术要求的规定。2.2配合比设计根据JTGF30-2003《水泥混凝土路面施工技术规范》规定，在路面混凝土配合比设计中采用了抗弯拉强度指标的设计方法。2.2.1试配强度路面混凝土抗弯拉强度的试配强度(fcf,o)按以下公式确定：fc=fr/(1-1.04Cv)+ts式中：fc——配制28天弯抗强度，Mpa；fr——设计弯抗强度，Mpa；t——保证系数率；s——弯抗强度实验样本的偏差，Mpa；Cv——弯抗强度变异系数。2.2.2设计参数选择2.2.2.1坍落度：根据国内振捣设备和施工条件的实际情况，大部分施工单位采用三滚轴机组摊铺和插入式振捣棒组的排式振捣机进行施工。因此，根据施工经验，现场拌料出机时坍落度选择30～50mm，摊铺时坍落度为10～30mm较为合适。混凝土过于干硬，操作则比较困难且平整度也较难达到规范要求。2.2.2.2水灰比：水灰比按经验选择，如无经验数据可按公式计算，高等级公路最大水灰比规定不得大于0.44，使用42.5级水泥最小水泥用量不得小于300kg/m3.2.2.2.3砂率：砂率是指砼中砂的质量与砂石总质量的比率。砂率大小可根据砂的细度模数和粗集料种类，查下表取值：砂细度模数2.2-2.552.5-2.882.8-3.113.1-3.443.4-3.77砂率SP(%)碎石30-3432-3634-3836-4038-42卵石28-3230-3432-3634-3836-40注：碎卵石可在碎石和卵石之间内插取值。2.2.2.4假定路面混凝土表观密度值为2400～2450kg/m3。路面混凝土配合比设计步骤，可参照JTGF30-2003《水泥混凝土路面施工技术规范》4.1条和JTJ55-2000《普通砼配合比设计规程》普通混凝土配合比设计进行。3隧道路面施工工艺流程质量控制在高速公路隧道路面混凝土中，其抗压强度、抗弯拉强度、厚度及平整度是质量检验中的必检项目。因此，施工中除重点控制原材料质量外，还应加强对工艺流程中混凝土拌和物的拌和、运输、摊铺、振捣、抹面和养护等施工工艺流程进行控制，要确保操作有序、不中断、顺畅的流水作业。3.1隧道水泥混凝土路面施工工艺流程图三滚轴机组摊铺排式振捣机振捣校正固定传力杆摊铺、滚压平板振动器振动抹平机抹平摊铺机静滚压三滚轴机组摊铺排式振捣机振捣校正固定传力杆摊铺、滚压平板振动器振动抹平机抹平摊铺机静滚压方直尺横向刮平方直尺纵向刮平3收浆、抹光3m直尺检查平整度3二次收浆、抹光3m直尺检查平整度3合格结束否原材料选材试验，经检测合格对机械、设备、仪器等进行全面调试、校核、标定、维修和保养等检查立模，对调平层进行标高复测，清除表面浮渣搅拌机拌料运输配合比设计坍落度检测人工摊铺磨光机提浆覆盖养生14天3.2隧道路面施工前的准备：3.2.1测量放样，复测调平层标高,对于隧道调平层侵入混凝土面层者,应予以凿除,确保面板厚度，并清理干净；低于面层5cm者，应采用同面层设计强度等级混凝土找平。3.2.2模板安装并复测其标高，误差控制在±5mm内。3.2.3及时清扫并用高压水冲冼隧道调平层表面水泥砂浆浮渣和尘土，使面板混凝土与调平层混凝土充分接触。3.3搅拌水泥混凝土搅拌质量直接影响砼的内在质量，混凝土的质量亦影响路面的平整度。混凝土搅拌机在拌和前应拌制一定数量的同比例砂浆来润湿拌和机内壁，按粗集料、细集料、外加剂、水泥的顺序进行加料，进料后边搅拌边加水，搅拌时间应保证混合料充分搅拌均匀，气泡充分溢出。一般混凝土拌和时间不小于1.5～3min，搅拌时间过短会影响硬化后强度，时间过长影响混凝土的和易性且混凝土的含气量会发生变化。在有可能条件下，可采用二次搅拌，将有效提高混凝土品质。3.4运输运输工具选用的标准是保质保量，时间快，不漏浆，不离析，出料高度应小于1.5米。当车辆将混凝土拌和物运至施工现场时，应有专人指挥车辆均匀卸料，布料应与摊铺速度相适应。3.5摊铺(以三滚轴机组和插入式振捣棒组的排式振捣机为例)当坍落度为10～40mm的混凝土拌和物摊铺时，松铺系数为1.12～1.15。坍落度大时取低值，坍落度小时取高值，超高路段，横坡高侧取高值，横坡低侧取低值。摊铺时应避免混凝土拌和物离析。三滚轴摊铺整平机行走辊与槽钢边模顶杂物要及时清除，边行走边清理，设有专人负责。对每一段混凝土摊铺、整平、压实至少行走6次以上，并不断用锹填或铲除混凝土，平整后再静压3～4次。一次行走的距离一般为6-10米。3.6振捣混凝土拌合物布料长度大于10米时，便可开始振捣作业。3.6.1三滚轴机组铺筑混凝土面积时，必须同时配备有一台安装插入式振捣棒组的排式振捣机，振捣棒的直径宜为50～100mm，间距不应大于其有效作用半径的1.5倍，并且不大于500mm。排振两侧各配置一台杆入式振捣器，辅以人工振捣。插入式振捣棒组的振动频率可在50～200HZ之间选择，当面板厚度较大和坍落度较低时，宜使用100HZ以上的高频振捣棒。该机宜同时配备螺旋布料器和松方控制刮极，并具备自动行走功能。3.6.2混凝土的振捣过程是拌和物的下陷，流平与沉实的同时排除气泡的过程。振捣时间不宜过长，只要混凝土表面出现镜面水泥砂浆，混凝土与模板相联处也出现水泥浆，表面停止冒出气泡就说明混凝土已振捣密实。若振捣时间不足，抹面困难且抹面后集料外露，路面平整度较差，若振捣时间过长，集料严重下沉，影响路面上部结构的耐磨性。可采用插入式排式振捣拌机和平板式振捣相结合来进行。3.7抹平抹平应分两道工序进行粗平。首先用5米长15×15cm铝盒金方直尺横向推平水泥浆二遍，再纵向用方直尺推平水泥浆二遍，都同时找平，进行修补高或低处，再推平，抹光，精平，当混凝土表面砂浆比较干硬时，可采用磨光机打磨提浆，用3米直尺纵向和横向严格检查，大于3mm的不平整处必须尽快修整平整，使其达到规范要求；小于3mm者，可在抹光技巧性调整。当混凝土表面泛白时，采用长40cm的木模子收浆抹光，抹面后的路面应平整密实。3.8养护养护目的是保证混凝土在强度增长的过程中水泥反应所需的水分和温度。因此，当路面混凝土施工完毕后，应及时用土工布覆盖并开始浇水养生。路面混凝土养护期一般为7～14天。4路面混凝土施工中质量管理通病及防治4.1原材料选择不当4.1.1水泥4.1.1.1禁止使用游离氧化钙和氧化镁含量较高、水泥体积稳定性差的水泥。新出厂的水泥不能立即使用，因为新出厂的水泥温度较高，且游离氧化钙等还没有完全消解，稳定性差。水泥熟料如煅烧不充分，会产生较多的游离氧化钙，因为它的水化过程较慢，导致水泥已凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀的体积变化不均匀现象，使路面现出龟裂、断板等。为防止水泥安全性不良引起路面裂缝，应加强对水泥的检验，并选用低碱性水泥。4.1.1.2一般来说，高等级公路隧道路面施工从拌料到抹面等全过程的时间往往较长，超过水泥凝结时间的现象屡见不鲜，而水泥的凝结时间问题是影响混凝土路面浇筑质量的重要因素。因此，在路面混凝土施工中要求水泥的初凝时间不得早于1.5h，终凝时间不得迟于10h。4.1.1.3不同品种水泥不得随意掺合使用，因为不同水泥中混合材质量及掺量都不同，掺合后将使水泥性能发生变化，降低强度等级。4.1.2粗、细集料4.1.2.1集料中针片状石子含量应符合规范要求。若针片状石子含量过高在混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响混凝土强度。4.1.2.2粗集料中的含泥量、含石粉量不能超出规范要求。在拌制路面混凝土过程中，若粗集料中的含泥量、含石粉量超标，将直接影响水泥浆与集料之间的握裹能力，同时对路面塑性收缩开裂和干缩变形影响很大，从而降低混凝土强度。粗集料加工时，应采用水洗筛分。施工中要采用高压冲水装置，对局部含泥量、含石粉量超标的粗集料进行高压翻洗，以确保干净的粗集料用于混凝土拌合工程中。4.1.2.3粗集料的最大粒径和级配控制根据JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》规定，应使用分级的粗集料，按最大公称粒径的不同采用2～4个粒级的集料进行掺配，使其应符合规范规定的级配要求。碎石最大公称粒径不应大于31.5mm。4.2混凝土配合比控制不严且计量不准确4.2.1水灰比施工中如水灰比偏大，使混凝土密实性降低，但水灰比偏小时，因和易性差，影响施工操作，也难以振捣密实，都会造成混凝土强度降低。路面混凝土施工时应准确掌握粗、细集料含水量，并根据气温和混凝土输送距离等因素适时调整水灰比。4.2.2计量不准确混凝土的配合比是根据混凝土的强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定。根据规范规定，混凝土拌合时，各种衡器应经有关计量检定部门检定，且应保持准确。混凝土拌和允许计量误差为：水泥及外掺料±1%，粗细集料±2%，水±1%，外加剂±1%。施工中若计量不准确也影响砂石材料的级配，没有一个良好的集料级配，混凝土的密实性就难以保证。采用自动计量的拌和站可以克服人为因素，解决计量误差。4.3施工操作不规范4.3.1标高控制不严。施工中若标高控制不严，使混凝土板