水泥混凝土滑模攤鋪機(jī)快速施工技術(shù)在公路隧道復(fù)合式路面的應(yīng)用

摘要 隨著我國(guó)公路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及公路施工裝備水平的不斷提升，隧道施工機(jī)械化是必然發(fā)展趨勢(shì)。滑模攤鋪機(jī)是水泥混凝土路面鋪筑方式中技術(shù)層次、裝備水平和施工要求較高的施工方法。研究表明：采用水泥滑模攤鋪機(jī)施工，施工工序簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度較高，混凝土振搗密實(shí)，施工質(zhì)量較好。

關(guān)鍵詞 水泥混凝土；滑模攤鋪機(jī)；隧道路面

中圖分類(lèi)號(hào) U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0064-03

0 引言

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)隧道施工實(shí)際情況來(lái)看，大部分隧道混凝土面層結(jié)構(gòu)采用三輥軸機(jī)組施工。施工時(shí)需要支模、安裝鋼筋、布料、振搗、三輥軸整平、精平、養(yǎng)生等的工藝流程進(jìn)行。依舊存在施工工序復(fù)雜，作業(yè)人員密集，動(dòng)態(tài)平整度差的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，采用水泥滑模攤鋪機(jī)施工，自動(dòng)化程度較高，混凝土振搗密實(shí)，施工效率較高。

1 技術(shù)原理

鋪筑施工工藝原理為：首先水泥混凝土經(jīng)滑模攤鋪機(jī)布料犁橫向均勻布料并通過(guò)計(jì)量門(mén)進(jìn)入振動(dòng)倉(cāng)，然后水泥混凝土經(jīng)密集排列的φ50 mm高頻振搗棒振搗均勻密實(shí)無(wú)氣泡后，經(jīng)擠壓成型板初步擠壓成型，再經(jīng)重型搓平梁振動(dòng)搓平整形，重型搓平梁是路面的最后成型裝置，每天攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前應(yīng)對(duì)重型搓平梁的平整度進(jìn)行檢查和校正。最后經(jīng)懸浮抹平器左右運(yùn)動(dòng)進(jìn)行混凝土面層抹光收面，從而完成水泥混凝土面層鋪筑作業(yè)。

2 技術(shù)先進(jìn)性分析

公路隧道復(fù)合式路面水泥混凝土面層采用滑模攤鋪機(jī)施工，改變傳統(tǒng)的人工三輥軸機(jī)組施工，將水泥混凝土的布料、振搗密實(shí)、成型抹光、拉桿插入一體化連貫施工，結(jié)構(gòu)緊湊、行走方便，并采用電液控制系統(tǒng)、操作輕便、自動(dòng)化程度高。通過(guò)滑模攤鋪機(jī)水泥混凝土鋪筑、切縫、養(yǎng)生等施工工序完成水泥混凝土結(jié)構(gòu)層施工作業(yè)。混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)，平整度好，鋪筑速度快，施工效率較高。

（1）精度高，動(dòng)態(tài)平整度好。

集水泥混凝土的布料、振搗密實(shí)、成型抹光、拉桿插入于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，采用電液控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高?；備仚C(jī)鋪筑路面時(shí)通過(guò)左右兩側(cè)基準(zhǔn)線(xiàn)樁走線(xiàn)和攤鋪機(jī)4處高程控制傳感器動(dòng)態(tài)調(diào)整擠壓成型板高度來(lái)控制路面鋪筑厚度，高程控制較為精確，路面行車(chē)動(dòng)態(tài)平整度較好。

（2）攤鋪速度快，自動(dòng)化程度高。

集水泥混凝土的布料、振搗密實(shí)、成型抹光、拉桿插入于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，采用電液控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高?；備仚C(jī)工作時(shí)行走速度為0.8～1.5 m/min，供料充足時(shí)每天可完成480 m以上路面鋪筑，施工效率較高。

（3）液壓高頻振搗，密實(shí)性好。

滑模攤鋪機(jī)配置有24支密集排列的φ50 mm超高頻率的液壓振搗棒（振動(dòng)頻率11 000～12 000 r/min），其振搗頻率是三輥軸機(jī)組的3倍，采用強(qiáng)大的激振力和擠壓成型力來(lái)保證混凝土面板的密實(shí)，28 d抗折強(qiáng)度較好。

3 滑模攤鋪機(jī)快速施工工藝

代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工三輥軸機(jī)組施工，將水泥混凝土的布料、振搗密實(shí)、成型抹光、拉桿插入一體化連貫施工，結(jié)構(gòu)緊湊、自動(dòng)化程度高。通過(guò)滑模攤鋪機(jī)水泥混凝土鋪筑、切縫、養(yǎng)生等施工工序完成水泥混凝土結(jié)構(gòu)層施工作業(yè)?；備仚C(jī)施工由5步連貫完成，首先水泥混凝土經(jīng)滑模攤鋪機(jī)布料犁橫向均勻布料，然后高頻振搗棒振搗均勻密實(shí)無(wú)氣泡后，經(jīng)擠壓成型板初步擠壓成型，再經(jīng)重型搓平梁振動(dòng)搓平整形，重型搓平梁是路面的最后成型裝置，最后經(jīng)懸浮抹平器抹光收面，從而完成水泥混凝土路面鋪筑作業(yè)[1-3]。

（1）基準(zhǔn)線(xiàn)安裝及校核

滑模攤鋪機(jī)施工采用走線(xiàn)法施工，在攤鋪機(jī)兩側(cè)掛設(shè)φ3 mm鋼絲繩基準(zhǔn)線(xiàn)，控制攤鋪水泥混凝土路面的高程?；鶞?zhǔn)線(xiàn)必須牢固，其精度要與路面高程、坡度、中線(xiàn)偏位等要求值一致。采用電錘每10 m（豎、平曲線(xiàn)路段加密）打孔后，再打入φ16 mm圓鋼支架，通過(guò)測(cè)量確定基準(zhǔn)線(xiàn)的高程?；鶞?zhǔn)線(xiàn)設(shè)置好后，禁止擾動(dòng)，特別是正在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，嚴(yán)禁碰撞，以防止出現(xiàn)波狀的路面表面。

（2）振搗棒安裝及設(shè)備調(diào)試

滑模攤鋪機(jī)配置有24支密集排列的直徑φ50 mm超高頻率的液壓振搗棒（振動(dòng)頻率11 000～12 000 r/min），工作時(shí)振搗頻率為9 000 r/min左右。根據(jù)鋪筑路面寬度安裝振搗棒個(gè)數(shù)。振動(dòng)棒位置在擠壓板最低點(diǎn)以上，中間間距為35～45 cm。振搗棒與攤鋪機(jī)邊沿不大于25 cm。

（3）滑模攤鋪機(jī)攤鋪

滑模攤鋪推進(jìn)應(yīng)勻速，平穩(wěn)，滑出擠壓底板或搓平梁的拌和物表面應(yīng)平整，無(wú)缺陷，兩側(cè)邊角應(yīng)為90°，光滑規(guī)則，無(wú)蜂窩、麻面、塌邊、溜肩，表層砂漿厚度不宜大于3 mm，表面不應(yīng)裸露粗集料，工序?yàn)椋翰剂侠鐧M向均勻布料→通過(guò)計(jì)量門(mén)進(jìn)入振動(dòng)倉(cāng)→φ50 mm高頻振搗棒振搗均勻密實(shí)→擠壓成型板初步擠壓成型→重型搓平梁振動(dòng)搓平整形→懸浮抹平器左右運(yùn)動(dòng)抹光收面。攤鋪效果見(jiàn)圖1。

（4）人工精平

水泥混凝土路面原則上不再修整，特別是禁止用加鋪薄層的方式來(lái)修整水泥混凝土路面。對(duì)少量局部麻面和明顯缺料部位，在擠壓板后或搓平梁前補(bǔ)充適量混凝土，由搓平梁和抹平板機(jī)械修整。對(duì)縱縫邊緣出現(xiàn)的倒邊、塌邊、溜肩現(xiàn)象進(jìn)行人工修整。

4 工程實(shí)例分析

某項(xiàng)目公路隧道復(fù)合式路面采用水泥混凝土滑模攤鋪，機(jī)械設(shè)備按照“滿(mǎn)足施工，適度超配”的原則進(jìn)行配置，機(jī)械設(shè)備調(diào)配嚴(yán)格按照“先調(diào)劑、后購(gòu)置、不足部分由勞務(wù)協(xié)作隊(duì)伍自備”的原則進(jìn)行。拌和站、鋼筋加工場(chǎng)、隧道施工主要設(shè)備統(tǒng)一配置。其他常規(guī)機(jī)械全部由施工協(xié)作隊(duì)自行解決，機(jī)械費(fèi)用包含在合同單價(jià)中，將大幅度提高機(jī)械的利用率，也便于成本控制。所選拌和站的生產(chǎn)能力要與滑模攤鋪機(jī)施工能力匹配，滑模攤鋪機(jī)日鋪筑能力按400 m計(jì)算。因此拌和站的日拌和方量750m3以上。材料及控制指標(biāo)詳見(jiàn)表1、表2、表3。

4.1 工程評(píng)價(jià)

在道路路面工程中，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI是評(píng)價(jià)道路路面性能的重要參數(shù)，反映道路在承受車(chē)輛載荷過(guò)程中表現(xiàn)出的承載能力和抗疲勞性能。路面損壞狀況指數(shù)PCI是公路技術(shù)狀況評(píng)定的關(guān)鍵指標(biāo)，PCI用于表征路面破損狀況的物理性能，評(píng)價(jià)路面的表面狀況和路基的完好程度，是路面破損狀況最直接的表現(xiàn)和反映。PSSI與PCI聯(lián)合反映路面的使用狀況和安全狀況，共同構(gòu)成對(duì)公路技術(shù)狀況的全面評(píng)價(jià)。PSSI與PCI值越高，代表路面狀況越好。路面狀況分級(jí)如下：PCI與PSSI均分優(yōu)、良、中、次和差五個(gè)等級(jí)。當(dāng)0≤PCIlt;40時(shí)，評(píng)價(jià)等級(jí)為差，代表路面極重度損壞；當(dāng)40≤PCIlt;55時(shí)，評(píng)價(jià)等級(jí)為次，代表路面重度損壞；當(dāng)55≤PCIlt;70時(shí)，評(píng)價(jià)為中，代表路面中度損壞；當(dāng)70≤PCIlt;85，評(píng)價(jià)為良，代表路面輕度損壞；當(dāng)PCI值≥85時(shí)，評(píng)價(jià)為優(yōu)，代表路面狀況完好。當(dāng)PSSI值≤60時(shí)，評(píng)價(jià)為差；當(dāng)PSSI值為60～70時(shí)，評(píng)價(jià)為次;當(dāng)PSSI值為70～80時(shí)，評(píng)價(jià)為中;當(dāng)PSSI值為80～90時(shí)，評(píng)價(jià)為良;當(dāng)PSSI值≥90時(shí)，評(píng)價(jià)為優(yōu)。

（1）K0+500～K4+200段，PSSI≤70，PCI＜70，原有路面為6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細(xì)粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，該段面層基層大面積破壞，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，采用銑刨10 cm舊路面層后，挖除舊路基層修補(bǔ)底基層病害，重新鋪筑20 cm水泥穩(wěn)定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（2）K4+200～K6+400段，PSSI≤70，PCI＞80，原有路面為撒封層后鋪6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細(xì)粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，經(jīng)調(diào)查往年檢測(cè)數(shù)據(jù)及了解養(yǎng)護(hù)歷史并結(jié)合鉆芯情況，認(rèn)為既有路面病害較多，故采用銑刨10 cm舊路面層后挖除舊路基層修補(bǔ)底基層病害，重新鋪筑20 cm水泥穩(wěn)定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（3）K6+400～K21+460段原有路面為撒封層后鋪6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細(xì)粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，對(duì)該路段通過(guò)路面技術(shù)狀況評(píng)定，路面強(qiáng)度指標(biāo)PSSI主要為次、差，路面損壞狀況PCI指數(shù)主要為次、差，該路段路面病害主要表現(xiàn)為：龜裂、縱橫向裂縫、坑槽、車(chē)轍、修補(bǔ)等。路面鉆芯顯示面層開(kāi)裂，基層松散、碎裂，原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足荷載要求，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。路面結(jié)構(gòu)采用銑刨舊路6.5 cm面層后，修補(bǔ)原路基層病害，加鋪20 cm水泥穩(wěn)定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（4）K21+460～K42+860段，原有路面為6 cm中粒式瀝青混凝土（4‰高模量劑）AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細(xì)粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，通過(guò)路面技術(shù)狀況評(píng)定，路面強(qiáng)度指標(biāo)PSSI主要為次、差，路面損壞狀況PCI指數(shù)主要為次、差，該路段路面病害主要表現(xiàn)為：龜裂、縱橫向裂縫、坑槽、車(chē)轍、修補(bǔ)等。路面鉆芯顯示面層開(kāi)裂，基層松散、碎裂，原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能滿(mǎn)足荷載要求，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。路面結(jié)構(gòu)采用銑刨舊路10 cm面層后，挖除舊路基層修補(bǔ)底基層病害，加鋪20 cm水泥穩(wěn)定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

4.2 應(yīng)用效果

滑模攤鋪機(jī)施工成本包括設(shè)備租賃、人工費(fèi)、燃油費(fèi)等；三輥軸機(jī)組施工成本包括設(shè)備租賃費(fèi)、人工費(fèi)、燃油費(fèi)、電費(fèi)等?；備仚C(jī)每天可鋪筑長(zhǎng)度450 m，三輥軸攤鋪機(jī)每天可鋪筑長(zhǎng)度為200 m?；備仚C(jī)的優(yōu)勢(shì)主要在于攤鋪路面質(zhì)量和施工進(jìn)度方面。施工進(jìn)度方面，滑模攤鋪機(jī)每日可完成450 m鋪筑，攤鋪速度較快是三輥軸（200 m/d）的2.25倍，對(duì)于加快路面鋪筑進(jìn)度，控制工期成本具有重要的意義。攤鋪質(zhì)量方面，路面結(jié)構(gòu)振搗均勻密實(shí)，表面光滑，28 d抗折強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度較高，行車(chē)動(dòng)態(tài)平整度較好，鋪筑路面質(zhì)量遠(yuǎn)高于三輥軸機(jī)組鋪筑質(zhì)量。

（1）通過(guò)改善混凝土原材料的性能，做好混凝土配合比設(shè)計(jì)，在摻加外加劑作用下從而不斷地改善耐久性，從而可以延緩路面在沖擊荷載作用下出現(xiàn)裂縫的時(shí)間，提高工作效率，有效地解決了路面早期破損等技術(shù)難題，延長(zhǎng)了混凝土路面的使用壽命，節(jié)約了全壽命周期成本。

（2）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)原材料中水泥、碎石、砂、外加劑的選擇，摻加混凝土的外加劑來(lái)改善混凝土拌和性能等技術(shù)措施，提升混凝土耐久性，延長(zhǎng)了混凝土路面的使用壽命，降低全壽命周期的成本。對(duì)今后水泥混凝土路面提供了切實(shí)可行的措施，可有效提升路面的質(zhì)量和后期的使用性能。

（3）水泥混凝土路面耐久性，對(duì)混凝土路面的壽命有很大幫助，同時(shí)能減少后期的維修費(fèi)用以及因?yàn)榫S修路面帶來(lái)的間接經(jīng)濟(jì)損失，預(yù)計(jì)全壽命周期成本節(jié)約15%。

（4）機(jī)械設(shè)備配套組合、原材料配合比計(jì)算、施工工藝流程銜接有序、質(zhì)量控制有力、安全措施到位，提高工作效率、保證工程進(jìn)度，有效地解決了路面早期破損等技術(shù)難題，延長(zhǎng)了混凝土路面的使用壽命。

5 結(jié)論

該文針對(duì)公路隧道復(fù)合式路面水泥混凝土面層采用滑模攤鋪機(jī)快速施工，研究混凝土面層快速施工工藝和滑模攤鋪機(jī)操作控制要點(diǎn)與人工三輥軸機(jī)組鋪筑施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，探索公路隧道復(fù)合式路面水泥混凝土面層滑模攤鋪機(jī)鋪筑的高效性和先進(jìn)性，形成以智能化、信息化裝備的公路隧道水泥混凝土結(jié)構(gòu)層機(jī)械化施工工藝及質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)。

（1）該技術(shù)適用于高速公路、一級(jí)、二級(jí)公路隧道復(fù)合式路面水泥混凝土面層滑模施工。特別對(duì)于巖性多變、地質(zhì)復(fù)雜的隧道，良好的混凝土面層結(jié)構(gòu)，有利于預(yù)防各類(lèi)路面下沉、起拱、斷板、開(kāi)裂等質(zhì)量病害發(fā)生，對(duì)于隧道內(nèi)行車(chē)安全意義較大。

（2）采用此技術(shù)避免了水泥混凝土路面在鋪筑過(guò)程中常見(jiàn)的麻面、蜂窩、溜肩、倒邊、塌邊、浮漿較厚等質(zhì)量問(wèn)題。

（3）推廣隧道水泥混凝土面層滑模攤鋪機(jī)施工技術(shù)是保障隧道混凝土面層施工質(zhì)量，貫徹以人為本的根本措施，同時(shí)對(duì)于提高我國(guó)隧道施工技術(shù)的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平具有重要的意義。

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收稿日期：2024-07-31

作者簡(jiǎn)介：賈麗君（1993—），男，本科，工程師，主要從事公路建設(shè)管理工作。

通訊作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級(jí)工程師，主要從事混凝土研究工作。