道路桥梁工程的混凝土施工技术要点分析

2019-01-25

智能城市 2019年24期

（北京建工路桥集团有限公司，北京 100123）

自路桥工程市场逐步放开以来，国内路桥工程建设取得了较快的发展。据交通运输部统计，全国建成的公路桥梁已超过85万座，桥梁长度超过5 568 万m；全国公路总里程已超过484 万km，其中四级以上等级公路里程超过446 万km。2019年9月，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》，《纲要》提出到2035年，我国要基本建成交通强国。因此，可以预计路桥工程建设仍将保持快速增长。

路桥工程项目建设具有工程量大、工程质量要求高、施工难度大、建设周期短等特点；在路桥工程建设中，混凝土施工占有相当大的比重。因此，我们必须认真研究混凝土施工技术。

1 混凝土是路桥工程的重要工程材料

混凝土是当前最大宗的路桥工程材料。混凝土具有价格低、可塑性好、浇筑性好、耐久性强等优点。混凝土硬化后的力学强度可达130 MPa，可承受较大的车辆通行载荷[1]。因此，混凝土在路桥工程建设中得到广泛应用。

高等级公路一般由路基工程、路面工程、桥梁工程、隧道工程和交通设施等部分组成。其中，路面工程又可以分为沥青路面、水泥混凝土路面、砂石路面。水泥混凝土路面水稳定性较高，在暴雨、浸水条件下，路面仍可照常通行；水泥混凝土路面温度稳定性强、平整度高、强度高、硬度大，通行后不会出现车辙，使用寿命可长达10年，这些优点都是沥青路面所不具备的。

2 路桥工程混凝土施工技术要点

2.1 选择适宜的水泥

不同的路桥工程，其交通等级也不相同。因此，必须根据路桥工程的设计交通等级，选择适宜的水泥品种。如果路桥工程项目设计的交通等级为特重交通量等级，那么，用于混凝土施工的水泥3 d龄期内抗压强度必须达到25.5 MPa，3 d龄期内抗折强度必须达到4.5 MPa[2]；28 d龄期内抗压强度必须达到57.5 MPa，28 d龄期内抗折强度必须达到7.5 MPa。因此，宜选用62.5R硅酸盐水泥，或62.5R普通水泥。

如果路桥工程项目设计的交通等级为重交通量等级，那么，用于混凝土施工的水泥3 d龄期内抗压强度必须达到22.0 MPa，3 d龄期内抗折强度必须达到4.0 MPa；28 d龄期内抗压强度必须达到52.5 MPa，28 d龄期内抗折强度必须达到7.0 MPa。因此，宜选用52.5R硅酸盐水泥或52.5R普通水泥。

如果路桥工程项目设计的交通等级为中、轻交通量等级，那么，用于混凝土施工的水泥3天龄期内抗压强度必须达到16 MPa，3 d龄期内抗折强度必须达到3.5 MPa；28 d龄期内抗压强度必须达到42.5 MPa，28 d龄期内抗折强度必须达到6.5 MPa。因此，宜选用42.5R硅酸盐水泥，或42.5R普通水泥。

此外，必须严格控制水泥化学成分指标、物理指标。水泥中铝酸三钙含量必须控制在7%以下，铁铝酸四钙含量必须控制在12%左右，游离氧化钙含量必须控制在5%以下，氧化镁含量必须控制在5%以下，三氧化硫含量必须控制在3.5%以下，水泥比表面积应在300～450 m2/ kg，水泥初凝时间不能早于1.5 h，水泥终凝时间不能晚于10 h，水泥耐磨性必须小于3.6 kg/m2。

2.2 选择适宜的粗骨料

严格控制粗骨料的各项技术指标，粗骨料中针片状颗粒含量必须小于5%，粗骨料中的含泥量必须小于0.5%，粗骨料表观密度必须大于2 500 kg/m3，粗骨料空隙率必须小于47%。

如果粗骨料的主要成分是火成岩，那么，骨料的抗压强度必须超过100 MPa；如果粗骨料的主要成分是变质岩，那么，骨料的抗压强度必须超过80 MPa[3]；如果粗骨料的主要成分是水成岩，那么，骨料的抗压强度必须超过60 MPa。

严格控制粗骨料级配。如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为30 mm，则粗骨料的通过率必须控制在95%～100%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为25 mm，则粗骨料的通过率必须控制在67%～77%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为20 mm，则粗骨料的通过率必须控制在44%～59%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为15 mm，则粗骨料的通过率必须控制在25%～40%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为10 mm，则粗骨料的通过率必须控制在11%～24%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为5 mm，则粗骨料的通过率必须控制在3%～11%之间。

如果粗骨料级配为5～30，筛孔尺寸为2.5 mm，则粗骨料的通过率必须控制在0%～5%之间。

如果粗骨料级配为5～20，筛孔尺寸为20 mm，则粗骨料的通过率必须控制在95%～100%之间。

如果粗骨料级配为5～20，筛孔尺寸为15 mm，则粗骨料的通过率必须控制在55%～69%之间。

如果粗骨料级配为5～20，筛孔尺寸为10 mm，则粗骨料的通过率必须控制在25%～40%之间。

如果粗骨料级配为5～20，筛孔尺寸为5 mm，则粗骨料的通过率必须控制在5%～15%之间。

如果粗骨料级配为5～20，筛孔尺寸为2.5 mm，则粗骨料的通过率必须控制在0%～5%之间。

2.3 选择适宜的外加剂

不同的外加剂，价格不同，其技术指标也存在着较大的差异。因此，必须详细掌握各种外加剂的各项技术指标，并根据路桥工程混凝土施工的具体设计要求，选择适宜的外加剂。

普通减水剂减水率大于8%，泌水率低于95%，含气量低于3%。使用普通减水剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以超过115%，7 d龄期抗压强度比达到115%，28 d龄期抗压强度比超过110%。

高效减水剂减水率大于12%，泌水率低于90%，含气量低于4.0%。使用高效减水剂后，混凝土1 d龄期抗压强度比可以达到140%，3 d龄期抗压强度比可以达到130%，7 d龄期抗压强度比达到125%，28 d龄期抗压强度比达到120%。

早强减水剂减水率大于8%，泌水率低于95%，含气量低于3.0%。使用早强减水剂后，混凝土1 d龄期抗压强度比可以达到140%，3 d龄期抗压强度比可以达到130%，7 d龄期抗压强度比超过115%，28 d龄期抗压强度比达到105%。

缓凝高效减水剂减水率大于8%，泌水率低于100%，含气量低于5.5%。使用缓凝高效减水剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以超过125%，7 d龄期抗压强度比达到125%，28 d龄期抗压强度比达到120%。

缓凝减水剂减水率大于8%，泌水率低于100%，含气量低于5.5%。使用缓凝减水剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以达到100%，7 d龄期抗压强度比超过110%，28 d龄期抗压强度比达到110%。

引气减水剂减水率大于10%，泌水率低于70%，含气量低于3.0%。使用引气减水剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以达到115%，7 d龄期抗压强度比达到110%，28 d龄期抗压强度比达到100%。

早强剂泌水率低于100%，使用早强剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以达到130%，7 d龄期抗压强度比达到110%，28 d龄期抗压强度比达到100%。

缓凝剂泌水率低于100%，使用缓凝剂后，混凝土3、7、28 d龄期抗压强度比可达100%。

引气剂减水率大于6%，泌水率低于70%，含气量低于3.0%。使用引气剂后，混凝土3 d龄期抗压强度比可以达到95%，7 d龄期抗压强度比达到95%，28 d龄期抗压强度比达到90%。

2.4 设计混凝土配合比

如果公路项目设计等级为高速公路或一级公路，那么，混凝土水灰比应控制在0.44左右，最小单位水泥用量应控制在300～310 kg/m3之间，掺粉煤灰时最小单位水泥用量应控制在260～280 kg/m3之间。

如果公路项目设计等级为二级公路，那么，混凝土水灰比应控制在0.46左右，最小单位水泥用量应控制在300～310 kg/m3之间，掺粉煤灰时最小单位水泥用量应控制在260～270 kg/m3之间。

如果公路项目设计等级为二级公路或四级公路，那么，混凝土水灰比应控制在0.48左右，最小单位水泥用量应控制在290～305 kg/m3之间，掺粉煤灰时最小单位水泥用量应控制在255～265 kg/m3之间[4]。

2.5 精确控制混凝土运输时间

混凝土拌和完毕后，必须以最快的速度运往现场进行摊铺。如果当天现场气温为5～10℃，那么，混凝土运输时间不能超过2 h；如果当天现场气温为10～20℃，那么，混凝土运输时间不能超过1.5 h；如果当天现场气温为20～30℃，那么，混凝土运输时间不能超过1 h；如果当天现场气温为30～35℃，那么，混凝土运输时间不能超过45 min。

2.6 进行混凝土摊铺施工

目前，主要采用自带滑动模板的滑模摊铺机进行混凝土摊铺施工。施工企业必须根据公路项目的具体情况选择适宜的滑模摊铺机。如果公路项目为高速公路或一级公路，应选用双车道滑模摊铺机或三车道滑模摊铺机。如果公路项目为二级公路、三级公路，应选用单车道滑模摊铺机。

选用三车道滑模摊铺机，摊铺机发动机功率必须达到200～300 kW，混凝土摊铺宽度必须达到12.5～16 m，混凝土摊铺厚度必须达到500 mm。摊铺机摊铺速度必须控制在3 m/min以下。

选用双车道滑模摊铺机，摊铺机发动机功率必须达到150～200 kW，混凝土摊铺宽度必须达到3.6～9.7 m，混凝土摊铺厚度必须达到500 mm。摊铺机摊铺速度必须控制在3 m/min以下。

选用单车道滑模摊铺机，摊铺机发动机功率必须达到70～150 kW，混凝土摊铺宽度必须达到2.5～6.0 m，混凝土摊铺厚度必须达到400 mm。摊铺机摊铺速度必须控制在3 m/min以下[5]。

摊铺作业结束后，向混凝土路面均匀喷洒养生剂进行保养。喷洒高度应控制在0.5～1 m之间，喷洒剂量应控制在0.30～0.35 kg/m2之间。

2.7 工程实例

下面，我们将运用案例分析法，通过分析鹿西渔港港区道路项目，来阐述混凝土施工的各项技术要点。

鹿西渔港港区道路为混凝土公路，设计等级为三级，路线全长2.108 km，路宽11 m，其中路面厚度23 cm，据计算，需要摊铺的水泥混凝土路面面积有23 188 m2混凝土摊铺量为0.533 万m3。

技术人员首先计算出混凝土配合比。在混凝土中，水泥占比为12.84%，砂占比为25.31%，石占比为53.80%，水占比为5.99%，减水剂占比为0.14%，粉煤灰占比为1.92%。

然后，技术人员与施工组长共同研究，准备了各种施工机械，包括1台挖掘机、2台平地机、3台混凝土三轴机、2台压路机、3台洒水车、3台混凝土拌和机（其中2台为JH20型，1台为利勃海尔3.0型）、4台装机车、45台自卸汽车（其中15台为15T红岩型，30台为东风141型）、1台滑模摊铺机、8台发电机（其中3台发电机的功率为200 kW，2台发电机的功率为30 kW，3台发电机的功率为75 kW）、3台布料机、15台刚性刻纹机、2台灌缝机、6台切缝机。

施工组长挑选30名富有经验的施工人员，组成了施工班组。包括2名施工员、2名水准测量员、2名中桩放线测量员、2名跟踪测量员、2名前场质量检测员、20名辅助人员。

中桩放线测量员在现场进行测量放样，设置基准线。跟踪测量员对基准线精度进行了检查，确定中线平面偏位小于10 mm，路面宽度偏差小于15 mm。

一切准备就绪后，施工作业正式开始。技术人员组织施工人员将砂、石、水泥倒入拌和机进行干拌，然后加入水，进行湿拌，拌和时间为90 s。混凝土坍落度控制在30～50 mm之间。

自卸汽车将混凝土运到现场后，摊铺机开始作业。摊铺机行进速度控制在1～1.4 m/min，摊铺机振捣频率控制在8 000～9 000 r/min之间，每天摊铺混凝土长度为700 m。

摊铺作业结束后，等待混凝土凝固，当混凝土凝固达到设计强度的30%，使用切缝机进行切缝。切缝深度控制在60 mm左右。

切缝作业结束后，对混凝土路面覆盖养生膜，进行养护作业；养护时间必须超过14 d。