水泥混凝土路面施工技术分析

高庆华 刘 亮

（浙江省交通运输科学研究院，浙江 杭州 31 1305）

0 引言

我国是一个幅员辽阔、疆域广大的国家，不同地区拥有不同的自然条件，不同地区路面施工面临着不同挑战，因此要因地制宜，合理制定施工方案，进而对施工质量进行有效控制。与其他类型路面不同，水泥混凝土路面具有稳定性和耐久性，对重荷具有较大的承载力，适用于机场路、城市道路及高速公路建设。随着我国交通事业蓬勃发展，水泥混凝土路面工程发展迅速，作为路面工程中的重要部分，水泥混凝土路面施工技术也得到了很大程度提高，然而现阶段混凝土路面施工仍面临着许多棘手的问题，路面施工技术仍有待进一步提高。

1 路面基层

路面基层是在垫层表面上分层铺筑而成的层状结构，是路面结构的承重层，对路面起稳定作用，影响路面使用性能。研究发现，水泥混凝土面层受温差影响易产生翘曲变形，由此产生与基层顶面的脱空现象。雨水从路面接缝或面层裂缝不断渗入脱空层，使得渗水面层以下的基层材料吸水饱和，在车辆荷载反复作用下，基层与面层之间形成唧泥现象。在温度交变、湿度交变，交通荷载等外界因素作用下，基层与面层之间脱空越发严重，水泥混凝土路面易产生断板、断角和碎裂等结构性破坏[1-2]。

研究发现，水泥混凝土路面的早期病害与基层类型选择不当、路基不均匀沉陷等因素有关。目前国内外水泥混凝土路面基层类型主要采用刚性基层、半刚性基层及柔性基层。我国多数采用半刚性基层，而此类型基层的主要缺点是抗渗能力较差，易产生水泥混凝土路面错台、板面脱空和断裂现象[9-10]。

长安大学盛艳萍基于水泥混凝土路面基层的抗冲刷能力及刚度未在材料组成及结构设计给出的定量指标[3-4]。从半刚性基层材料的组成和设计出发，利用灰色系统理论分别建立半刚性基层材料的冲刷量和强度预测模型，提出与之相对应的预测简化式。确定了半刚性基层材料组成设计指标，并推荐了设计指标建议值。另外根据冲刷量和强度的灰色预测简化式提出了针对抗冲刷能力的水泥混凝土路面半刚性基层材料组成设计方法。

长安大学廉向东[10]通过分析基层的长期性能评价指标对水泥混凝土路面的影响，采用灰色关联分析理论，建立了相应的预测模型，预测评价水泥混凝土路面基层长期性能。研究得出基层裂缝能够破坏混凝土路面的整体性和连续性，通过设置功能层，能显著减小面板最大拉应力，路面的温度应力也呈减少趋势。推荐了湿热地区在不同交通等级下适用的路面基层类型。提出水泥混凝土路面结构设计方法需同时考虑基层和面层的疲劳性能。

2 路面面层

随着我国经济的发展，道路上机动车数量增多，路面所受重载、超载现象普遍，这些变化造成水泥混凝土路面极易受损。因此有必要对水泥混凝土路面面层技术进行研究。

杨义锋[5]对层布式钢纤维混凝土技术进行研究，通过论述其应用机理、比较优势，指出层布式钢纤维混凝土是目前一种新型水泥混凝土路面施工材料，其抗抗弯强度和抗冲击性较高，被广泛用于公路工程中。研究表明层布式钢纤维混凝土能够提高水泥混凝土路面性能，延长路面寿命，其社会效益显著。

李思李[6]等基于水泥混凝土路面因温缩引起的面层与基层间脱空并导致层间接触失效问题，分析水泥混凝土路面在长期使用下温度场对其产生的影响。其对混凝土面层与不同基层层间的摩擦阻力变化规律进行研究，利用卧式 MTS 模拟温度变化速度下和温度循环次数作用下层间接触破坏方式，通过在基层面层间设置塑料膜、乳化沥青、土工布等7 种材料进行顶推试验，得出不同材料层间在不同条件下的层间摩阻力变化规律。

付智[7]等基于《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中的新理念—高安全性、高耐久性，提出水泥混凝土路面整体结构优化思路：在水泥混凝土表面设置磨耗功能层，板底增加隔离封层或缓冲封层，期望以此优化混凝土路面结构，延长路面实际使用寿命，提高行车安全性。

3 水泥混凝土路面施工技术要点

3.1 施工准备、配合比设计

开工前，建设单位组织各参与单位进行技术交底，施工单位根据设计图纸、合同、设备及工程条件编制施工工艺，另外施工单位对各技术人员进行全面的组织培训，同时施工单位须对现场平面和高程控制桩进行测量校核，确保测量符合相应规范要求。

根据水泥混凝土路面等级要求选择符合技术要求的原材料。要充分了解生产厂商，仔细核对各原材料的出厂合格证明、质保单等，符合要求方可进场。根据路面等级要求科学设计混凝土配合比，确保配合比工作性、稳定性、耐久性符合技术要求。施工期间混凝土配合比应根据气候和运输距离等因素进行质量控制。可通过采用减水剂、引气剂或其他外加剂对配合比进行适当调整，保持混凝土坍落度工作性满足施工要求。实践表明外加剂掺量是影响混凝土性能的重要因素，确定外加剂掺入量是十分必要的，外加剂掺入量经现场混凝土试拌确定，最终选取符合工作性能要求的掺量作为掺入值。

3.2 摊铺设备

水泥混凝土路面施工根据公路等级要求选取摊铺机械设备，目前摊铺机主要有滑模摊铺机、轨道摊铺机、三辊轴机组、小型机具及碾压混凝土机械等。其中三辊轴机械主要由整平机及振捣机等组成，施工前前需预支模板，整个安装主要由人工完成，三辊轴机操作简单但铺筑速度较慢，且要求人员配合良好，而人为因素对路面平整度影响较大，因此不适用于高等级公路，高等级公路一般采用滑模摊铺机。目前，德国通过改进振捣棒对滑模摊铺机进行升级，将纵向振捣棒改为T 型水平式振捣棒。胡师杰[8]等采用 Jewell 倾角计对滑模摊铺机颠簸姿态进行研究，发现其呈现短波颠簸波动性，对其短波段的横向颠簸进行有效控制能提高路面的平整度。

3.3 路基、基层和封层的检测与修整要点

现行规范要求路基要稳定、密实、表面平整，对路面结构具有均匀支承的作用，因此要对一些如填方、挖方、桥头、软基等进行沉降距检测，确保其稳定。当基层产生裂缝、凸起或碾坏等现象时，及时采取适当措施进行有效的修复。采用重新铺筑的方式修复时，修复材料需采用与基层相同的材料，设胀缝板横向隔开，胀缝板应和面层胀缝（缩缝）对齐。外界温度梯度使得基层产生温缩裂缝，其他水泥稳定类基层易产生干缩裂缝，修补时通常采用沥青密封，并在裂缝上覆盖土工布、油毡等，覆盖宽度及距裂缝最短距离应满足要求。为了与面层切合紧密，基层纵横坡一般与面层一致，横坡不得小于面层横坡，一般可略大0.15%～0.20%。对于纵向裂缝，可增设补强钢筋网进行基层稳固，对于小面积破损，应挖除破损材料，采用贫混凝土进行修补。对于表面裸露的粗集料，宜采用沥青封层进行局部修复。总之要在确保基层密实、平整后方可进行摊铺工序。

3.4 混凝土施工技术

混凝土路面施工通常采用模板安装技术，此技术既能保持路面厚度均匀，边沿线整齐，还能保持路面外观平整。混凝土模板安装应考虑后期面板的变形和漏浆问题，为了解决这一问题，采用支架对模板进行稳固，另外模板高度应大于混凝土路面厚度。路面施工平整度受布料、传力杆、挤压、搓平梁、抹平板等影响，因此施工时混凝土布料应均匀，路面中间施工时适度增加布料。实践发现搓平梁小于顶模板后沿的高程越大，搓平梁的挤压搓平作用就越大，从而使得路面平整度越高。抹平板的板底压力和纵向的摆动影响路面平整度，施工过程中，技术人员应及时调节抹平板位置，校准底板高程和机器行驶方向。摊铺机调整好后可进行混凝土施工，摊铺机要保持速度匀速，混凝土坍落度要保持适宜，坍落度发生变化时需及时调整行驶速度，先调整振捣频率，再控制行驶速度。

研究发现减缓摊铺机施工行驶速度、加密基准线桩距，其横向颠簸降低，稳定性好。摊铺机自重、四履带支反力越大的摊铺机稳定性越好。研究表明，纵坡坡度对路面施工质量有相应的，指出当纵坡大于 1.5%时，施工宜沿着下坡方向进行。保持混凝土的布料均匀性可有效降低其推料阻力，提高摊铺效率。路面施工受挤压顶板影响，挤压顶板前张角不应大于 15 度。施工时搓平梁和路面高程一致，但比挤压底板略低一定高度。 研究发现分别在搓平梁两个三等分点上安装振捣器，可使传力杆处的缺陷得到弥补，振捣传力杆插入位置的混凝土并控制好传力杆打入深度，振捣完成后停止作业。

3.5 路面修整、接缝处理

混凝土摊铺出现溜肩、倒边现象时可设置支撑侧模，以便对凹陷处进行及时修补。面板接头处发生局部缺陷，使用水准仪进行抄平并对缺陷进行修补，从而确保接头顺直。混凝土路面纵缝通常采用平缝加拉力杆的方式，拉杆是将螺纹钢筋布置在面板中间，纵缝线条应平顺，与面板垂直，与路面中线平行。横缝依据其设计间距进行布置。胀缝使得水泥混凝土面板在温度升高时能自由伸展，从而消除因温度极大变化产生的温度应力。实践证明，受水泥水化及温差变化影响，混凝土内部产生拉应力，混凝土面板极易产生裂缝，可通过设置胀缝减缓此类现象。

3.6 路面养护

混凝土路面因水泥水化热及外部温差变化影响容易产生裂缝，另外若混凝土浇筑后直接暴露于外界，其表面水分蒸发很快，过度失水使得水泥不能充分水化，从而引起混凝土表面出现片状或粉状脱落。因此混凝土施工完成后，要及时对路面进行养护。养护应结合当地气候实施，一般在混凝土表面修整完成后进行，通常采用稻草、麻袋或其他覆盖物覆盖，气温高时洒水保持潮湿，养护期间禁止车辆通行，直到路面强度达到要求后方可开发交通。

4 结束语

随着社会不断进步，人们对混凝土路面性能的要求越来越高，因此对混凝土路面施工技术也提出了更高要求，现今混凝土路面施工受到各种因素综合影响，因此可从不同角度对混凝土路面施工技术进行研究，借鉴国外先进经验。从混凝土配合比设计方面考虑通过优化配合比设计提高混凝土质量，使得混凝土更具耐久性和施工工作性；从摊铺设备方面考虑通过改进摊铺设备施工方式提高路面施工质量，从施工工艺方面考虑通过改进施工工艺提高路面施工效果。实际工程中，根据条件对混凝土施工技术进行进一步改进，严格控制每一个施工环节，从而确保路面施工质量水平达到理想要求。