公路水泥混凝土路面施工机械的要求

公路水泥混凝土路面施工机械的要求

1987年10月1日，中华人民共和国国家行业标准《水泥土地施工和检验规范》（gbj77-87）实施。在过去的16年里，没有对水泥土壤工艺进行审查。在过去10年中，水泥混凝土结构的制造技术在中国得到了很大的发展。无论是对原材料的技术要求,还是混凝土的配合比设计,无论是施工机械,还是施工质量管理与检查等等,都已经积累了相当丰富的经验。本次颁布的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)就是在总结了这十几年经验的基础上编制而成的。16年前,我国水泥混凝土路面的施工工艺主要是小型机具施工,此后在交通部和国家计委等部门的领导和积极支持下,我国水泥混凝土路面的施工工艺和机械设备已经发生了革命性的变化。目前我国在二级以上公路水泥混凝土路面中大量使用滑模摊铺机、三辊轴机组、轨道摊铺机和碾压混凝土机械。本次规范修订的重大特征是除了拓展水泥混凝土路面的各种结构形式外,还编制了五大施工工艺和机械设备等相关内容,并特别编写了一般施工技术水平各种施工机械和工艺适宜施工的相应公路等级。本规范关于不同公路等级对机械设备的要求,是期望降低人为因素对工程质量的不利影响,确保不同等级公路水泥混凝土路面的施工质量。1路面铺设机1.1提高混凝土路面耐久性根据《公路工程技术标准》(JTJ001-97)关于公路分级的规定,公路共分为五个等级。本次修订的规范要求,各个等级的公路水泥混凝土路面摊铺机械装备应满足表1的规定。高等级公路建设必须具备大型成套摊铺装备和依靠高新施工技术,以满足高等级公路水泥混凝土路面的内在质量、行驶功能和耐久性技术指标的要求。实践已经证明:采用人工和小型机具施工的高速公路、一级公路水泥混凝土路面适应不了目前的超大交通流量、高运行车速及超轴载现状。例如,华东各省,在改革开放之初,就使用小型机具铺筑了不少高速公路、一级公路水泥混凝土路面,结果破坏相当严重,维修又很困难,导致了这些地方不敢再在高速公路、一级公路上修建水泥混凝土路面。1.2技术要求1.2.1钢筋支架法设置的缺陷滑模摊铺机的各项基本技术参数可按表2选择。高速公路、一级公路施工,宜选配能一次摊铺2～3个车道宽度(7.5～12.5m)的滑模摊铺机;二级及以下公路路面的最小摊铺宽度不得小于单车道设计宽度。硬路肩的摊铺宜选配中、小型多功能滑模摊铺机,并宜连体一次摊铺路缘石。与一台滑模摊铺机配套机械可参照表3的要求进行。在利用滑模摊铺机铺筑路面时,需要配备1台挖掘机或装载机进行辅助布料。采用前置钢筋支架法设置传力杆的路面、桥面和桥头搭板,为避免运输车辆破坏已经设置好的传力杆钢筋支架或钢筋网,应适当变换布料方式,改前置布料为侧向布料,此时需要选配下列适宜的布料机械,并对施工工艺做相应改进。(1)侧向上料的布料机。(2)侧向上料的供料机(料应分布在不小于0.5倍摊铺宽度内)。(3)侧向上料的滑模摊铺机。(4)挖掘机加料斗侧向供料。(5)吊车缩短便桥钢凳,能使车辆直接卸料(应加强钢筋网的架设刚度)。(6)吊车加料斗起吊布料。滑模摊铺机在施工过程中具有一定的自动控制能力,有些参数值需要事先进行人工设定和校准:(1)振捣棒下缘位置应在挤压板最低点以上,振捣棒的横向间距不宜大于450mm,均匀排列,两侧最边缘振捣棒与摊铺边沿距离不宜大于250mm;(2)挤压底板前倾角宜设置为3°左右,提浆夯板位置宜在挤压底板前缘以下5～10mm之间;(3)搓平梁前沿宜调整到与挤压底板后沿高程相同,搓平梁的后沿比挤压底板后沿低1～2mm,并与路面高程相同;(4)滑模摊铺机首次摊铺路面,应挂线对其铺筑位置、几何参数和机架水平度进行调整和校准,正确无误后,方可开始摊铺;(5)在开始摊铺的5m内,应在铺筑行进中对摊铺出的路面标高、边缘厚度、中线、横坡度等参数进行复核测量,所摊铺的路面精确度应控制在规范规定的范围内。1.2.2轨道国家的振捣棒组轨道摊铺机的选型应根据路面车道数或设计宽度按表4的技术参数选择。最小摊铺宽度不得小于单车道宽度3.75m。轨道摊铺机布料方式可选用刮板式、箱式和螺旋式,后者适用于摊铺连续配筋或钢筋水泥混凝土路面。轨道摊铺机的振捣棒组操作有间歇插入振实与连续拖行振实等2种。轨道摊铺机的振捣棒组应配备超高频振捣棒,最高11000次/min,工作频率6000～10000次/min。如果配备的是手持式振捣棒,其振捣频率仅为1500～3000次/min,将不能用超高频振捣来激发水泥的活性,水泥混凝土路面仍只有三辊轴和小型机具施工达到的弯拉强度。轨道摊铺机上的振动梁与滑模摊铺机搓平梁不同,振动梁的振捣频率在300～6000次/min(50～100Hz)之间可调。其他设备可参照表3配套。1.2.3振捣装置的选择三辊轴整平机属于小型机具的改进形式,是将小型机具施工时的振动梁和滚杠合并安装在有驱动轴的设备上。三辊轴整平机的主要技术参数应符合表5的规定。板厚200mm以上宜采用直径168mm的辊轴,桥面铺装或厚度较小的路面可采用直径为219mm的辊轴;轴长宜比路面宽度长出600～1200mm;振动轴的转速不宜大于380rpm。在高等级公路的施工中,仅靠三辊轴整平机是不能保证面板中下部水泥混凝土振捣密实的,必须同时配备一台安装插入式振捣棒组的排式振捣机,以进行密集排振。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,并不大于500mm。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板,并具备自动行走功能。当桥面铺装厚度小于150mm时,可采用振捣梁。振捣频率宜为50～100Hz,振捣加速度宜为4～5g。当一次摊铺双车道路面时应配备纵缝拉杆插入机,并配有插入深度控制和拉杆间距调整装置。其他施工辅助配套设备可参照表3选配。1.2.4小型设备小型机具性能应稳定可靠,操作简易,维修方便,机具配套应与工程规模、施工进度相适应。选配的成套机械、机具应符合表6的要求。1.2.5大型沥青堆铺机压实碾压混凝土路面摊铺采用的是沥青混合料摊铺机,最好选择带自动找平系统和高密实度熨平板的大型沥青混合料摊铺机1至2台,最大摊铺厚度达30cm,摊铺预压密实度可达到≥85%以上,采用自重10～12t振动压路机1～2台、15～25t轮胎压路机1台进行碾压,采用1～2t小型振动压路机1台进行边缘压实。其他施工设备可参照表3选配。2搅拌楼的配装混凝土搅拌楼选配应以强制双卧轴或行星立轴为主要机型,这是国际公认搅拌速度和效率最高、搅拌效果最好的机型。每台搅拌楼应配备齐全自动供料装置、称量装置、计量装置、砂石料含水率反馈控制装置、外加剂加入装置、计算机控制自动配料操作系统和打印设备。从间歇搅拌楼和连续搅拌楼比较来看,间歇楼搅拌精确度高于连续楼,宜优先选配间歇楼。连续搅拌楼应配备2个搅拌锅或1个长度足以搅拌均匀的搅拌锅,并应在搅拌锅上配备电视监控设备。前者是为了保证拌和物的匀质性和熟化程度,后者是为了保障安全。每台搅拌楼还应配齐生产所必需的外置设备:3～4个砂石料仓,1～2个外加剂池,3～4个水泥及粉煤灰罐仓(使用袋装水泥时应配备拆包和水泥输送设备)。搅拌场应配备适量装载机或推土机供应砂石料。与各公路等级相适应的搅拌楼的选择应参考表7的规定。采用滑模、轨道、碾压、三辊轴机组摊铺时,搅拌场的拌和生产能力可按式(1)计算,按总拌和能力确定所要求的搅拌楼数量和型号。M=60μbhVt(1)式中:M为搅拌楼总拌和能力,m3/h;b为摊铺宽度,m;Vt为摊铺速度,m/min(≥1m/min);h为面板厚度,m;μ为搅拌楼可靠性系数,在1.2～1.5之间,搅拌楼可靠性高,μ可取较小值,反之,μ取较大值,拌和钢纤维混凝土时,μ应取较大值,坍落度要求较低时,μ应取较大值。不同摊铺方式所要求的搅拌楼最小生产容量应满足表8的规定。一般可配备2～3台搅拌楼,最多不宜超过4台,搅拌楼的规格和品牌尽可能统一。每台搅拌楼在投入生产前,必须进行标定和试拌,在标定有效期满或搅拌楼搬迁安装后,均应重新标定,施工中应每15d校验一次搅拌楼计量精确度。搅拌楼配料计量偏差不得超过表9的规定。不满足时,应分析原因,排除故障,确保拌和计量精确度。采用计算机自动控制系统的搅拌楼,应使用自动配料生产,并按需要打印每天(周、旬、月)对应路面摊铺桩号的水泥混凝土配料统计数据及偏差。3混凝土搅拌楼的运行机械摊铺系统配套的运输车辆数可按概率论中的排队论模型由式(2)推导。N=2n(1+SγcmVqgq)(2)Ν=2n(1+SγcmVqgq)(2)式中:N为汽车辆数,辆;n为相同产量搅拌楼台数;S为单程运输距离,km;γc为混凝土密度,t/m3;m为一台搅拌楼每小时生产能力,m3/h;Vq为车辆的平均运输速度,km/h;gq为汽车载重能力,t/辆。公式(2)的链式模型推导详见《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(JTJ/T037.1-2000),按照这个公式算得运距最近时,最少需要3辆运输车。在混凝土拌和物近距离运输过程中可选配车况优良、载重量5～20t的自卸车,自卸车后挡板应关闭紧密,运输时不漏浆撒料,车箱板应平整光滑;远距离运输或摊铺钢筋混凝土路面及桥面时,宜选配混凝土罐车。运输车辆的车型和总数应满足施工进度、运量、运距及路况的要求,总运力比总拌和能力略有富余,确保新拌水泥混凝土在规定时间内运到摊铺现场。不同摊铺工艺的混凝土拌和物从搅拌机出料到铺筑完毕的允许最长时间应符合表10的规定。不满足时应通过试验、加大缓凝剂或保塑剂的剂量,以保证运输到现场的拌和物具有适宜摊铺的工作性。4施工技术推荐性强虽然目前五种水泥混凝土路面摊铺工艺并存,并都在水泥混凝土路面的建设中发挥着重要作用