隧道水泥混凝土路面施工技术及质量控制

摘要: 文章介绍了陕西终南山特长公路隧道引线工程隧道水泥混凝土路面采用小型机组( 三辊轴机组) 铺筑施工技术, 以及隧道路面施工中常见的质量通病及路面施工质量控制, 能为以后类似工程施工提供一定的参考价值。

关键词: 水泥混凝土; 路面; 施工技术; 质量控制

中图分类号: U416.216 文献标识码: A 文章编号: 1006- 8937( 2008) 01- 0064- 03

1 工程概况

　　陕西终南山公路隧道引线工程是终南山特长公路隧道与西安—柞水高速公路的连接引入线。终南山隧道引线工程隧道( 包括青岔隧道左右线、石砭峪隧道右线) 全长2 595 m, 路面设计宽度7.5m, 设计路面混凝土等级C35, 水泥混凝土路面面层设计厚度28 cm, 混凝土透水基层设计厚12 cm。由于终南山公路隧道引线工程路面工程量少、工期紧等特点, 决定采用灵活性较强、投资较少的小型机组( 三辊轴机组) 铺筑隧道路面。

2 隧道路面中采用水泥混凝土路面的主要优点

　　终南山特长公路隧道及引入线隧道路面结构经专家多次论证, 通过水泥混凝土路面与水泥混凝土加沥青面层的复合式路面相比较:

　　①水泥混凝土路面在隧道内反光照强, 加强隧道照,利于行车。

　　②水泥混凝土路面耐久性强, 强度高, 养护费用少, 经济效益高。

　　③相对沥青路面不燃烧, 有利于隧道防火安全。

　　对于水泥混凝土的诸多优点, 最终该隧道采用水泥混凝土单一路面结构形式设计。

3 隧道路面施工技术

3.1 路面施工前准备工作

　　路面面层施工前要求对已完成的隧道路面基层进行质量检验, 基层主要传承面层承受荷载作用, 基层质量直接影响到路面面层的质量及以后使用寿命, 基层检查项目主要有: 当量回弹模量或计算回弹弯沉值, 压实度、平整度、宽度、厚度、纵横坡度及高程等, 均须符合相应规范要求。

3.2 水泥混凝土路面施工方法

　　终南山引线隧道路面面层施工采用小型机组( 三辊轴机组) 铺筑, 隧道路面全宽( 7.5 m) 采用一次铺筑。

3.2.1 测量放样

　　测量放样是水泥混凝土路面施工前的一项首要工作。项目部技术人员根据设计图纸放出线路中心及边线, 测量中一般直线段每10 m 放出边桩及标高, 曲线段加密, 每5 m 放桩, 同时在设胀缝、缩缝、横向传力杆位置( 每5 m) 各设一对边桩, 以便准确定位。桩点采用Φ12 钢筋加设,在钢筋桩上将标高控制线准确标记, 测设时临时水准点设于隧道边墙,每100～150 m 设置一个, 以便施工中及时复核。

3.2.2 模板安设

　　终南山引线隧道路面面层设计厚度28 cm, 路面两侧模板采用槽钢安装, 在使用前对模板进行一次全面检测, 模板按尺寸要求安装,保证路面宽度及标高准确, 模板顶面应与路面设计标高齐平, 最大误差要求控制在2 mm 内, 模板相接处采用电焊连接,保证相邻模板之间平整,模板侧面加设横撑支撑在隧道边墙脚, 加设间距一般为1～2 m, 模板与基层及模板之间空隙应采用砂浆填实, 以防漏浆。

3.2.3 混凝土混和料的拌制和运输

　　混凝土拌和采用电子计量系统搅拌站统一拌合, 因路面混凝土为高标号高性能混凝土, 设计坍落度一般较小( 10～30 mm) , 一般混凝土罐车卸料时无法保证, 故采用自卸车运输, 配合挖掘机卸料。隧道内温度较为稳定, 混凝土本身坍落度较小, 要求混凝土从出料至混凝土浇筑完停留时间一般不超过90 min。

3.2.4 混凝土的布料

　　混凝土摊铺成型采用三辊轴混凝土摊铺整平机, 摊铺混凝土前检查模板位置、高程、支架稳固、模板侧面涂脱模剂。铺筑混凝土前, 基层顶面必须清扫干净并保持湿润状态, 不得有积水。三辊轴机组铺筑面层, 必须设有专人指挥车辆均匀卸料, 布料应与摊铺速度相适应。坍落度为10～30 mm 的拌和物, 松辅系数一般为1.12～1.25。

3.2.5 钢筋定位

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　　在隧道洞口处为加强段, 安放双层钢筋网片, 上下两层钢筋网片可采用用架立筋扎成骨架后一次安放就位。安放角隅钢筋时, 先在安放钢筋的角隅处摊铺一层混凝土拌合物, 摊铺高度应比钢筋设计位置预加一定的沉落度。角隅钢筋就位后, 用混凝土拌合物压住。安放边缘钢筋时, 先沿边缘铺筑一条混凝土拌合物, 拍实至钢筋设置高度, 然后安放边缘钢筋,在两端弯起处, 用混凝土拌合物压住。

3.2.6 混凝土振捣

　　混凝土拌和物布料长度大于10 m 时, 可开始振捣作业, 采用4 根插入式振捣棒与平板式振捣器组合振捣, 振捣棒组间歇插入振实时, 每次移动距离不宜超过振捣棒有效作用半径的1.5 倍, 并不得大于500 mm, 振捣时间一般为15～30 s; 振捣器在每位置振捣的保持时间, 以拌和物停止下沉, 不再冒气并泛出水泥砂浆为准, 不能过振, 振捣过程中遇有钢筋处应避让, 以防钢筋变位。

3.2.7 混凝土整平

　　三辊轴整平机按作业单元分段整平, 作业单元长度一般为20～30 m, 振捣机振实与三辊轴整平两道工序之间的时间间隔不超过15 min。三辊轴滚压振实料位高差宜高于模板顶面5～20 mm, 过高时应铲除, 过低应及时补料。三辊轴整平机在一个作业单元长度内, 应采用前进振动、后退静滚方式作业,分别滚压2～3 遍。在三辊轴整平面作业时, 专人处理轴前料位的高低情况, 过高时, 应铺以人工铲除,轴下有间隙时, 应使用混凝土找补。滚压完成后, 将振动辊轴抬离模板, 用整平轴前后静滚整平, 直到平整度符合要求, 表面砂浆厚度均匀为止。表面砂浆厚度宜控制在4±1 mm。三辊轴整平机前方表面过厚、过稀的砂浆必须刮除丢弃。

3.2.8 接缝施工

　　终南山引线隧道路面面板横向缩缝间距为5 m,纵向缩缝设在路面中心线, 在隧道洞口10 m 处各设胀缝一道, 在缩缝及胀缝处均设Φ32 传力杆。胀缝施工: 先加工好胀缝钢筋支架, 传力杆无涂沥青的一端焊接在支架上, 接缝板夹在两支架之间。支架在布料前提前固定。胀缝在砼硬化前即剔除胀缝板上部的砼, 嵌入2 cm 的木条, 修整好表面,在填缝时凿去木条, 见图1。

　　缩缝施工: 缩缝采用传力杆插入装置将传力杆准确定位, 采用假缝拉杆型。施工缝: 每次摊铺结束或因故中断停铺, 设置横向施工缝。缝的位置尽量与胀缝或缩缝重合, 并与线路中线垂直。横向施工缝采用焊接牢固的钢制端头模板, 模板上按设计要求预留传力杆预埋孔。

3.2.9 混凝土饰面

　　混凝土整平时, 严禁采用撒水泥灰或纯砂浆找平, 混凝土整平后, 采用旋转抹面机密实精平饰面两遍。

3.2.10 混凝土路面刻纹、锯缝、填缝施工

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　　混凝土路面抗滑构造缝采用刻纹机硬刻纹, 刻纹深度3 mm。

　　缩缝采用锯缝机全部硬切缝, 隧道内缝锯一般在混凝土浇筑完后3 d 左右开始, 锯缝时间过早可造成混凝土掉块、脱皮等现象, 锯缝时间过迟会造成混凝土面板断板现象。

　　锯缝完后应及时组织填缝, 填缝时保持缝内清洁, 缝内、槽口干燥。填缝采用常温施工式, 施工使用专用工具, 先填入多孔泡沫塑料柔性背衬材料, 再填缝。填缝后进行养生。

3.2.11 水泥混凝土面层施工工艺流程

　　施工前准备工作→测量放样→模板安装→混凝土搅拌运输→混凝土摊铺→混凝土振捣→纵缝拉杆设置→ 三辊轴整平→ 接缝施工→ 路面的修整→抗滑构造缝的施工, 锯缝、填缝→混凝土养生。

4 隧道水泥混凝土路面施工中常见质量通病及原因分析

4.1 隧道水泥混凝土路面板块施工后容易出现断板现象

　　根据相关规范及验评标准, 高速公路中水泥混凝土面板的断裂块数不得超过评定路段混凝土板总块数的0.2%。在终南山引线隧道路面施工完后,出现了极少量断板现象, 经调查分析采用三辊轴机组铺筑混凝土断板原因主要如下:

　　①施工缝及缩缝位置处理不好, 施工缝传力杆安装位置不正确, 起不到传力效果。

　　②纵向、横向缩缝切缝施工时间太迟, 切缝深度达不到设计深度, 混凝土产生收缩裂缝导致面板断裂。路面混凝土强度一般达到设计强度25%～30%时, 即采用切缝机进行切割, 切缝时要用水冷却。

　　③路面基层质量达不到规范要求, 产生不均匀沉降所致。

　　④路面开通时间过早, 路面混凝土还未达到设计强度要求即承受荷载。终南山隧道引线工期紧, 因施工需要路面提前开通, 从而导致路面混凝土断板。

4.2 水泥混凝土路面施工中平整度很难达到规范要求

　　根据相关规范及验评标准, 采用平整度仪测定高速公路路面平整度时, 规范要求路面平整度σ( 标准差) ≤1.2 mm, 而在终南山引线隧道路面施工中,局部段落路面平整度达不到规范要求, 经分析主要原因如下:

　　①技术人员测量放线误差偏大, 直接影响路面平整度达不到标准, 高速公路路面平整度一般要求3 m 直尺测量时每处最大误差不超过3 mm, 这直接要求测量必须精准。

　　②隧道内施工光照一般较室外差, 影响现场施工人员视线。

　　③施工中模板加固不牢固, 模板间不平顺, 施工人员及机械振动等原因使模板变形, 模板顶面与振动梁间杂物未清理干净, 从而影响路面平整度。

4.3 水泥混凝土板表面脱皮、裂纹, 强度达不到设计及相关规范要求

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　　在终南山引线隧道路面施工中, 混凝土路面面板局部地方出现脱皮、裂纹, 强度达不到设计标准,经分析主要原因如下:

　　①混凝土原材料控制不严, 砂石料部分级配达不到要求, 从而影响混凝土强度。

　　②水泥混凝土路面施工中, 混凝土运输及停留时间较长, 因路面混凝土设计坍落度较小( 10～30 mm) ,不能采用普通混凝土罐车运输, 采用自卸车运输, 混凝土在运输及卸料后容易产生离析现象, 从而影响混凝土强度, 混凝土表面出现裂纹。

　　③施工中混凝土捣固不充分, 出现漏捣、过捣现象,从而影响混凝土质量。

　　④混凝土整面时采用纯砂浆薄层找平, 没有及时进行混凝土养护, 从而导致混凝土脱皮、裂纹。

5 水泥混凝土路面施工中质量控制措施

　　在水泥混凝土路面施工中可采取以下质量控制措施:

　　①施工缝及缩缝位置施工是路面施工中关键薄弱地段, 施工中应严格做好施工缝、缩缝及胀缝位置的处理, 这些关键位置的传力杆、预埋钢筋等一定要按要求埋设准确, 该处混凝土按要求振捣施工。

　　②严格控制好路面施工所需原材料、路面混凝土为高标号高性能混凝土, 混凝土抗折强度要求高,一般要求混凝土抗折强度≥5 MPa, 因此把关好原材料, 严格控制好混凝土水灰比, 保证混凝土拌合物和易性能, 混凝土浇筑过程中严格按要求振捣, 以防混凝土施工中产生离析现象, 从而引起混凝土脱皮、开裂等现象发生。

　　③加强现场技术人员及施工人员责任心, 严格控制好现场测量, 混凝土施工过程中勤复核, 检查桩点及模板是否变形或破坏, 遇到问题及时解决。

　　④混凝土施工完后, 及时严格按要求进行混凝土养护, 保证混凝土养护时间, 一般养护时间不小于14 d, 混凝土刻纹、切缝、灌缝等施工应把握好施工时间, 过早或过迟均影响混凝土结构。不要提早开通路面, 路面混凝土必须达到合格强度( 28 d 强度) 后方可开通。

6 结论

　　通过终南山公路隧道引线路面混凝土的施工,对采用小型机组( 三辊轴机组) 在隧道路面混凝土施工工艺上有了进一步的了解, 通过现场施工积累, 对在路面混凝土施工过程中可能出现的质量通病有了一定的预防措施, 在以后类似工程施工中,对加强混凝土路面质量控制有了一定的积累经验。

参考文献:

　　[1] 公路工程质量检验评定标准, JTG F80/1- 2004[S].

　　[2] 水泥混凝土路面施工及验收规范, JGBJ97- 87[S].