博茨瓦納馬翁機場停機坪高標準干硬性混凝土施工技術(shù)

葉 林 濱

(陜西華山國際集團有限公司， 陜西 西安 710003)

博茨瓦納馬翁機場主停機坪長317 m，寬108.5 m，面積34 394.5 m2，停機坪采用干硬性混凝土，機械施工時拌合物坍落度不大于40 mm，人工施工時坍落度一般不大于60 mm。混凝土板厚設計330 mm，加厚區(qū)400 mm；每幅寬度4.5 m或5.0 m；設計混凝土抗折強度4.5 MPa，抗壓強度53 MPa。停機坪下部結(jié)構(gòu)層為：1 000 mm深范圍內(nèi)卡拉哈瑞砂土路床處理，其中路床頂面0～150 mm壓實度為100%的Mod AASHTO；150 mm～500 mm深范圍壓實度為95%的Mod AASHTO；500 mm～1 000 mm深范圍壓實度為90%的Mod AASHTO?；鶎訛?50 mm厚C3水泥穩(wěn)定拌合土，壓實度為97%的Mod AASHTO。由于待澆筑場地面積大、流動性差和質(zhì)量要求高，鑒于海外工程的特殊性，若出現(xiàn)質(zhì)量偏差，則不但影響施工安全和進度，還會造成政治影響。因此，必須對總體施工規(guī)劃、混凝土拌合材料質(zhì)量、機械設備配套以及施工工藝進行詳細方案策劃，才能保證工程順利施工[1-2]。

1 施工總體規(guī)劃與設備配置

參考混凝土施工方法[3-4]，其施工方法與工藝按以下步驟進行，即施工準備→測量放線→模板安裝、驗收→混凝土拌合、運輸→混凝土攤鋪→振搗(傳力桿、拉桿埋設)整平機整平→表面拉毛→噴灑養(yǎng)護劑→切縫→塞縫，在此僅對較為關(guān)鍵的前幾項進行說明。

1.1 總體施工分區(qū)規(guī)劃

由于待建工程為質(zhì)量要求非常高的機場停機坪，故在施工過程中必須進行合理分區(qū)和規(guī)劃，以確保工程施工質(zhì)量不受影響[5-6]。為此，把停機坪干硬性混凝土施工劃分為東、西、中部非加油站和中部加油站等4個施工區(qū)段，具體如下：

(1) 東區(qū)103.5 m×108.5 m(包括加油站拐角部分)；

(2) 西區(qū)103.5 m×108.5 m為現(xiàn)有大型飛機轉(zhuǎn)場、停放提供場坪，同時可以為停機坪東區(qū)現(xiàn)有滑行通道改建施工創(chuàng)造工作面；

(3) 中區(qū)103.5 m×63.5 m(不含現(xiàn)有加油站區(qū))；

(4) 中段現(xiàn)有加油站區(qū)81 m×45 m。

1.2 材料與設備配置

(1) 材料準備。為了能夠確保施工進度，首先需對材料進行分析并準備[7]。經(jīng)過水質(zhì)檢驗，施工用水可采用當?shù)厮斃誓莺雍铀?，細骨料為天然的河砂和石屑，粗骨料?7.5 mm和19 mm級配組合集料。料場的儲料量以滿足5 d～10 d施工要求為宜，主要考慮施工期在雨季和本地材料實際供應困難等情況，以避免對施工造成延誤，并做好料場排水以及分隔擋墻等防護設施。材料用量儲備見表1所示。

表1 材料用量儲備

另外，材料堆放及材料周轉(zhuǎn)時將堆放區(qū)按7 d材料用量劃分，中部為按比例拌合的37.5 mm石子、19 mm石子集料堆放區(qū)，并搭建12 m×18 m防曬棚。北側(cè)為砂子和石屑堆放區(qū)，南側(cè)為部分37.5 mm石子、19 mm石子堆放區(qū)和拌合料場區(qū)；大量的石子和石屑堆放在瀝青攪拌站的西側(cè)集料儲備區(qū)，并在此進行37.5 mm和19 mm石子的混合集料作業(yè)后，轉(zhuǎn)運到攪拌站堆放。

(2) 機械設備配置。結(jié)合以往經(jīng)驗[8]，確定主要機械設備如下：

① 主要機械。攤鋪采用三輥軸整平機及配套設備和裝置，可根據(jù)需要反復向前向后行走攤鋪、碾平、提漿、整平。三輥軸整平機型號：6001，軸直徑219 mm，軸速300 r/min，行走速度13.5 m/min，振動功率14.5 kW，具有自動行走功能。

② 插入式振動棒及抹平機。除三輥軸整平機的自有振動功能外，另配置4根插入式振動棒，并配置2臺圓盤抹平機提高鋪面收面效率和平整度。

③ 混凝土布料設備。采用兩頭忙后側(cè)挖將自卸車卸下的混凝土進行初步攤平，人工配合。

④ 混凝土攪拌機。采用2臺JSY1000B雙臥軸強制式混凝土攪拌機，額定生產(chǎn)能力約45 m3/h，系統(tǒng)全部采用計算機控制。在投入生產(chǎn)前，為了保證攪拌站的準確配置，應進行計量校定和試拌。此外，在施工期間還應定期進行校驗。攪拌站應滿足的生產(chǎn)能力為

M=60CBhv

(1)

式中：M為攪拌站生產(chǎn)能力，m3/h；C為供應系數(shù)，0.8～1.2；B為每次攤鋪寬度，m；h為路面厚度，m；v為攤鋪速度，m/min，按最低速度取0.6 m/min。

由(1)式計算可得M=60×0.8×4.5×0.33×0.6=43 m3/h。

現(xiàn)場攪拌站為2臺JSY1000B雙臥軸強制式混凝土攪拌機額定生產(chǎn)量滿足現(xiàn)場混凝土攤鋪43 m3/h的需求。

⑤ 運輸車輛數(shù)量的確定。運輸車輛的車型選用載重能力較大的自卸車，應根據(jù)車輛的平均運輸速度、運量和運距，以及攪拌站的生產(chǎn)能力來確定所需的車輛數(shù)量N。N按以下估算。

(2)

式中：N為汽車數(shù)量，臺；n為同等生產(chǎn)力的攪拌站臺數(shù)，臺；S為單程運距，km；m為單臺攪拌站單位時間的生產(chǎn)力，m3/h；q為車輛的有效容積，m3，取攪拌站單罐容積的整數(shù)倍。v為平均車速，km/h。

攪拌站時產(chǎn)混凝土40 m3/h，可滿足計劃要求的日產(chǎn)165 m3、約澆注110 m長/條的施工需要，如果運距6 km、每臺車裝載5.4 m3、運行速度為30 km/h，則需配置車輛由(2)式計算可得

2 干硬性混凝土配合比試驗與分析

(1) 試驗方法。首先對混凝土配合比進行試驗，然后確定具體配比，具體步驟如下：

① 混凝土配合比原材料選用當?shù)厣a(chǎn)的碎石、河砂、石粉等粗細集料，水泥采用由南非生產(chǎn)的425#水泥進行混凝土配合比試驗。

② 現(xiàn)場試驗室按配合比進行試配測試，試驗段位置安排在停機坪第16條副西端，試驗長度60 m。

③ 對不同配比在試驗段拌合混凝土進行試驗及測試強度等指標，直到混凝土配合比適合現(xiàn)場的施工工藝和施工溫度、濕度等自然條件。

(2) 混凝土拌合。

① 正常情況下，雙臥軸式攪拌機的攪拌時間范圍為50 s～90 s，50 s為攪拌時間的下限，最長攪拌時間不得超過攪拌時間上限值的兩倍。在保證拌和質(zhì)量的前提下，應盡量縮短拌和時間，提高工作效率。

② 每天拌合第一盤混凝土時，考慮材料在拌合料斗壁的殘留損耗，需另外增加15 kg水泥、6 L水和15 kg砂子。外加劑嚴格按配合比用量加入，水采用帶計量的專用水表計量加入?；炷僚淞媳仨殱M足以下精度誤差：骨料：±2%；水泥、水和外加劑：±1%。

③ 每盤拌和物間的坍落度允許誤差為±2 cm?？筛鶕?jù)最適宜攤鋪時的坍落度加上攤鋪時當?shù)貧鉁貤l件下運料到場時間內(nèi)的坍落度損失值確定。雨天必須按砂石料實際含水率微調(diào)加水量和砂石料。

④ 施工開始前應按規(guī)定的頻率檢驗砂石料天然含水率，攪拌后的混凝土應及時采樣檢測混凝土坍落度，并按標準方法和規(guī)定數(shù)量制作混凝土抗壓強度和混凝土抗折強度試件。天氣炎熱時，混凝土拌和及出料溫度應35℃內(nèi)。此外，應對原材料溫度、拌和物溫度、坍落度損失率及混凝土的凝結(jié)時間等進行測試。

3 干硬性混凝土施工及其主要工藝

借鑒以往工程經(jīng)驗[9-12]，確定干硬性混凝土施工及其主要工藝。

3.1 模板施工

在鋪筑混凝土前對C3基層進行全面的檢測、檢查和修整，如提前檢測基層平整度，對局部高出部分應刮平處理，保證混凝土厚度。

(1) 定位放線。定位放線按以下步驟進行：

① 建立鋪面水泥混凝土施工測量控制網(wǎng)，利用就近的導線點設置支導線測量控制樁，形成混凝土停機坪測量控制網(wǎng)，坐標和高程經(jīng)閉合檢驗。

② 施工前按條副劃分進行定位放線，確定模板水平安裝位置和端頭模板位置。

③ 在模板安裝完畢后，及時進行“掛線”檢查，及檢測基準線到基層頂?shù)母叨群桶搴?。板厚檢查應滿足以下要求：每段、幅進行橫斷面測檢，斷面平均板厚不小于其設計值-5 mm，極小值不小于-10 mm。每100 m路段至少分于10個斷面進行，且平均檢測點厚度不得小于設計值。每100 m路段檢測不少于10個斷面，路段平均檢測點厚度不小于設計值。標高容許偏差H90：±15 mm，Hmax：±20 mm。

④ 路面攤鋪結(jié)束后應進行放線定位測量，為切縫做準備。測量結(jié)果應編制成表并繪制方格網(wǎng)圖，提交工程師審核檢查。

(2) 模板的制作與安裝。模板的制作與安裝步驟為：

① 停機坪混凝土面厚度設計330 mm，與滑行道和原有停機坪連接部分為加厚區(qū)，厚度設計400 mm，使用工廠定型制作的高度為325 mm和少量395 mm的鋼模板，鋪面縱向企口按設計采用陰企口型式。

② 模板每塊長度為2 800 mm。其允許偏差為：高度±2 mm，長度±3 mm，企口位置及各部尺寸±1 mm，垂直度90°±0.5°，頂面豎向彎曲小于2 mm，順直度小于2 mm，端模采用鋼模板，傳力桿安裝孔預先制作。

③ 模板支撐采用蝴蝶卡、φ16 mm圓鋼支撐與模板成三角形支撐。

④ 支模前先對基層的表面和平整度進行檢查，包括模板的規(guī)格、順直度、接頭以及鋼模的附件。

⑤ 在模板內(nèi)邊線處打孔插入短定位筋，以便于固定支撐模板。在模板的外側(cè)合適位置用沖擊鉆在C3基層上鉆直徑Φ150 mm，18 mm深的孔，用以固定鋼釬和三角形支撐(鋼釬不得直接打入基層，以免破壞水泥穩(wěn)定土基層)，支撐頂面低于模板頂面約40 mm。

⑥ 根據(jù)混凝土條副劃分的平面位置與高程，用薄木楔調(diào)整模板頂標高，以消除模板前后錯位和高低不平等現(xiàn)象。模板與基層接觸面的縫隙用1∶3的水泥砂漿填補密封，以防漏漿；模板的內(nèi)側(cè)涂刷脫模劑，以利拆模。

⑦ 模板安裝完成后，檢查模板底面、頂面高程，拉線檢查混凝土板厚度，支撐穩(wěn)定、相鄰模板之間連接平順等情況。模板的安裝允許偏差為：用3 m直尺檢查模板時，頂邊±2 mm、側(cè)邊±3 mm，模板垂直度偏差不大于2 mm。

3.2 干硬性混凝土施工

(1) 混凝土攤鋪與振搗。在完成模板安裝后，把按試驗得到的配合比拌合料運至現(xiàn)場，進行攤鋪與振搗。

① 拌合料攤鋪前對模板的間隔、高度、脫模劑、支撐穩(wěn)定情況，灑水潤濕表面、以及拉桿鋼筋的位置和傳力桿裝置等進行全面檢查。

② 混凝土采用正面卸料，自卸車從攤鋪道前方倒入，在指定位置卸料后，用兩頭忙粗略攤鋪整平，虛鋪厚度按鋪面厚度的110%～115%，即不超過兩側(cè)模板頂30 mm～50 mm控制。

③ 板邊、邊角用鐵鍬攤鋪時，用“翻鍬扣料”的方法，攤鋪中不得拋擲及使用釘耙，以免使得大骨料在表面集中或離析，以及產(chǎn)生蜂窩，給下道工程造成困難。

④ 鋪面混凝土拌和料的振搗，先采用插入式振搗棒對攤鋪混凝土及模板邊角、企口部位進行深度振實，快插慢拔；三輥軸振動整平機進行振搗整平，提高混凝土的密實度和平整度。攤鋪混凝土時應連續(xù)攤鋪，不得中斷。

⑤ 插入式振搗棒應直立插入混凝土中振搗，振搗間距不大于450 mm，側(cè)邊不大于200 mm，且振動棒與側(cè)模應保持50 mm～100 mm的距離。幅寬內(nèi)分3列縱向振搗，每一位置的振搗時間一般為20 s～30 s，以混合料表面泛漿，停止沉落和冒氣泡為止。應防止混凝土過振或漏振、欠振現(xiàn)象，若料稀過振，會形成表面厚砂漿，無粗集料骨架的嵌鎖力，形成局部表面出現(xiàn)塑性收縮裂縫或形成局部橡皮現(xiàn)象；料干欠振則振搗不密實，形成麻面，這些將嚴重影響混凝土面的平整度。

⑥ 填倉混凝土施工前，應將先筑鋪面板邊底部的漏漿及其它雜物清除干凈，并檢查先筑鋪面的邊部涂刷瀝青隔離劑情況，同時在已鋪筑的混凝土面上沿邊鋪蓋寬度1.0 m的塑料布保護措施，避免表面被污染、損壞、粘漿等。

⑦ 施工填倉混凝土時，應確保先前完成的相鄰鋪面養(yǎng)護時間在14 d以上。

⑧ 每班剩余的少量拌和料，不得攤在待筑條幅內(nèi)墊底，應按要求用于零星現(xiàn)澆混凝土或預制構(gòu)件的預制，以備它用。

(2) 整平與提漿。

① 在使用三輥軸整平機整平提漿時，按作業(yè)單元分段整平，單元長度宜為20 m～30 m。人工振搗壓實與整平機整平的間隔時間不宜超過15 min。整平機中的料位高差宜高于模板頂面5 mm～20 mm，料位過低應及時填補，過高及時鏟除，以免振動模板產(chǎn)生波浪。整平機在一個作業(yè)單元內(nèi)，應采用前進振動、后退靜滾方式作業(yè)，用兩根整平軸整平，運行速度為0.5 m/min～1.0 m/min，宜分別來回滾壓2～3遍。

② 開動三輥軸機組前，在三個滾筒表面噴灑少許水分，以免滾筒粘附混凝土，造成施工表面拉毛現(xiàn)象。操作時緊貼模板頂面，緩慢均勻前后行走，趕出表面剩余氣泡，使面漿均勻。

③ 作業(yè)過程中，有專人觀察板面平整情況，處理軸前料位的高低，當振平機緊貼模板前進時，整平機有透亮空隙，需隨機用混合料填補；若行進中，將整平機頂起(一端或兩端不能緊貼模板)則說明混合料太高，要鏟除高出部分，處理后的表面要重新振實、揉漿。

④ 在整平過程中，不得將水泥漿趕到接縫處，防止降低邊角強度。在整平機滾壓后，復測模板高程和順直度。如模板誤差較大，必須立即糾正并重新進行整平提漿作業(yè)，模板偏低時，不得任意抬模，防止混凝土企口受損斷裂，確需抬模時，抬模后板邊必須重新補振密實。

(3) 收面。

① 在整平后使用圓盤抹光機粗抹起漿、抹平使表面致密，消除局部出現(xiàn)假凝或麻面現(xiàn)象。

② 為了避免模板不平或接頭錯誤影響平整度，將混凝土粗抹后，用鋁合金5 m直尺分別在縱、橫兩個方向進行拉鋸式刮移。同時用3 m直尺檢查。

③ 用木抹、塑料抹等工具進行人工抹柔壓漿、壓下露石，用原漿找補，消除砂眼，以擠出氣泡、使板面密實(但不得用另拌的砂漿，更不得灑水或水泥粉)，清除板面殘留的各種不平整的痕跡，這樣也能加快板面的水分蒸發(fā)，便于提早拉毛。

3.3 拉毛紋理制作

(1) 停機坪紋理深度設計不小于0.4 mm，采用專用紋理拉毛刷，沿鋁合金導尺勻速拉動，中間不得停止，以保證紋理線條順直，紋理深度一致美觀。拉毛時間應控制在混凝土表面泌水完畢20 min～30 min內(nèi)進行(混凝土泌水后，用手指輕觸表面，以手不粘水泥漿又能將指紋印在混凝土面上為最佳拉毛時間)。

(2) 每次拉毛前用鋁合金導尺控制前后拉毛間距，保證每次刷位移動的距離相等并垂直于鋪面，拉動毛刷時用力要均勻，用力過輕會使紋理深度太淺，用力太重會帶走表層砂漿或造成泛漿。

投入使用后的混凝土停機坪如圖1所示。

圖1投入使用后的混凝土停機坪

從實際施工質(zhì)量與效果看，停機坪混凝土的抗壓耐磨等力學指標完全達到了設計要求，抗折試件和鉆芯試件抗壓強度達到設計強度100%，混凝土齡期21 d～28 d后即已開放使用。整體施工進度合理，獲得了非常好的經(jīng)濟及社會效益。

4 結(jié) 論

(1) 博茨瓦納馬翁機場停機坪采用干硬性混凝土澆筑場地面積大、流動性差和質(zhì)量要求高，政治敏感性強，需要對施工各個階段進行深入研究，才能保證工程順利施工。

(2) 結(jié)合停機坪實際施工條件以及干硬性混凝土特點，提出的總體施工規(guī)劃、混凝土拌合材料質(zhì)量、機械設備配套以及施工工藝能使停機坪混凝土的抗壓耐磨等力學指標完全達到設計要求，抗折試件和鉆芯試件抗壓強度達到設計強度100%，可確保施工順利和質(zhì)量要求。

(3) 鑒于海外工程的材料與當?shù)厥┕と藛T等非施工因素影響，其施工方法與工藝還需在今后進一步針對性地改進和優(yōu)化。