机场场道水泥稳定碎石基层两层连续摊铺施工控制

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  【摘 要】 在工期紧张、工程质量要求高的机场新建、改扩建工程中,水泥稳定碎石上/下基层作为持力层,以其施工快速、具有较强承载能力等特点被广泛应用。为缩短工期,在各工序合理安排、措施得當的情况下,采取“同步摊铺、分层碾压、一次成型”的两层连续铺筑方案,能够有效解决施工工期与施工质量之间的矛盾,取得良好的经济效益和社会效益。
  【关键词】 场道;水泥稳定碎石;基层;两层;连续;摊铺
  1、工程概况
  沈阳桃仙国际机场是我国一级干线机场,东北地区航空运输枢纽,全国八大区域航空枢纽之一。中国中铁航空港建设集团有限公司承建的该机场新建联络道及停机坪工程项目,位于沈阳桃仙机场东北部围界以外的农田、河流区,总面积约37200平方米,包括场道(含土石方、地基处理)、排水、消防、围界、机务用电、站坪照明、助航灯光、安防监控等八个专业的施工,同时联络道施工范围内属于不停航施工,工期为90日历天。道面结构层的结构型式为:30cm厚山皮石+20cm厚水泥稳定碎石下基层+20cm厚水泥稳定碎石上基层+32cm厚水泥混凝土道面。
  在进入雨季并工期仅仅为90日历天的机场不停航项目来说,时间异常紧张。对水泥稳定碎石上/下基层而言,若分层施工,下基层施工完毕要养护7天才能施工上基层,之后再养护7天才能进行道面砼的施工,工期难以得到保证。为此,为缩短工期,水泥稳定碎石基层采取“同步摊铺、分层碾压,一次成型”的两层连续铺筑方案。
  2、施工工艺
  2.1施工工序
  下基层施工要在下承层验收合格后进行,施工前将下承层清扫干净、洒水湿润,然后进行测量放样。第一个搅拌站在施工前1小时开始搅拌下基层材料,开始时A、B两台摊铺机摊铺相邻两幅的下基层,前后相隔约10m。下基层开始施工,第二个搅拌站就开始搅拌上基层材料。先施工完一幅的A摊铺机继续施工第三幅下基层,待下基层碾压完毕、验收合格、放样结束后,B摊铺机移动到下基层上开始施工上基层。之后,A摊铺机施工下基层,B摊铺机基层。施工工序如图1所示。
  图1 施工工序图
  2.2摊铺顺序
  如图2所示。
  图2-1 摊铺工艺简图
  图2-2 幅宽设置简图
  2.3摊铺机行走路线
  如图3所示。
  图3-1 行走路线图(一)
  图3-2 行走路线图(二)
  图3-3 行走路线图(三)
  2.4施工准备
  2.4.1下承层准备
  下承层(本工程30cm厚山皮石)经监理单位验收合格后,方可进行水泥稳定碎石基层施工。摊铺前,须将山皮石表面杂物清除、整理干净并洒水湿润,避免水稳料中水份被山皮石吸收。
  2.4.2原材料准备
  水泥:采用冀东32.5级普通硅酸盐水泥,初凝时间3.5小时、终凝时间6.4小时。
  石料:采用辽宁灯塔石料厂的碎石。粒径级配、压碎值等符合《民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范》(MH5014-2002)要求。
  水:自来水。
  2.4.3机械设备准备
  搅拌站:2套WCZ600型的搅拌站,分别搅拌上基层(4.0MPa)、下基层(2.5MPa)的水稳料,实际产量为400t/h(虚方260m3)。
  摊铺机:2台ABG-423摊铺机。
  压路机:2台轻型压路机及2台CA30振动压路机。
  其它:11t自卸车20辆,2台SL60W-3装载机,东风140洒水车一辆等设备。
  2.5试验段铺筑
  正式施工前铺筑500m2以上的试验段,通过试验段施工,检验集料配合比例;材料的松铺系数;压实机械的选择和组合,压实的顺序、速度和遍数;拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调和配合;施工接缝的控制与处理;上基层摊铺时自卸车车辙处理方法;上基层施工对下基层的扰动情况;实际初凝情况与试验数据对比;机械运行速度;密实度的控制方法;确定每天作业的长度等内容。
  2.6摊铺长度
  上基层必须在下基层水泥初凝之前碾压完毕,施工段长度不能超过一个限定值,根据实际施工情况,通过总结,得到下面的验算公式:
  t1:从下基层水稳料开始搅拌到下基层开始摊铺的时间(min);
  s:每幅的摊铺长度(m);
  v1:摊铺机摊铺时的速度平均值(m/min);
  v2:摊铺机移动时的速度平均值(m/min);
  t2:摊铺完成至终碾完毕的延迟时间(min);
  t3:水泥的初凝时间(min);
  拟取s=80m,t1=60min,根据经验v1=2.5~3.0m/min,v2=12~15m/min,t2=15min,且已知t3=210min,代入上式验算结果表明施工段取80m能够满足要求。
  限制摊铺长度的意义包括:确保每一幅的上基层都能在本幅下基层水泥初凝前施工完毕;最大限度避免纵向施工冷缝的产生;减少机械使用;确保狭小空间机械设备调度有序等。
  2.7测量放样
  基层边悬挂钢丝绳为基准梁摊铺的方式进行。基层中间采用托架架设铝合金导梁的方式进行。
  施工前,在边线处每10m设置一基准杆,基准杆采用直径5~10mm的高强度钢钎,附带螺栓固定的用来架设基准钢丝的可调水平杆件。边线处按松铺厚度测定高程并挂钢丝绳,作为摊铺厚度的参考线;中间处将加工好托架每隔5m摆放,将6m铝合金导梁置于支架上,铝合金杆的顶面与施工线齐平,作为摊铺时的控制高程。混合料摊铺时设专人向前挪移铝合金导梁,并保证相邻两个铝合金杆接头处平稳、无错台。
  2.8混合料的拌合及运输   混合料的拌和采用厂拌法,正式生产前进行厂拌设备的调试,拌合出的混合料符合设计标准后方可满负荷运行。
  拌和时配料准确、拌和均匀;拌和时间根据机械设备性能确定,以混合料拌和均匀、色泽一致为准。含水量可高于最佳含水量0.5%~1.5%,不宜超过2%。
  混合料采用11t自卸车运输,派专人管理车辆调度,对所有车辆进行编号,并制作30cm×15cm的标牌放在车前挡风玻璃处,如:①Ⅱ4.0MPa表示编号为1的自卸车负责运输Ⅱ号搅拌站生产的强度为4.0MPa的水稳料。
  在装料时,自卸车分三次装料,先装料车前端,再装后端,最后装中间,形成“品”字形,避免混合料离析。运料车加蓬布覆盖,防止混合料水份蒸发、防止雨淋、防止溅落污染环境。
  料车在下基层上要低速直线行驶,禁止转弯、掉头和急刹车,防止下层表面遭到破坏。
  2.9下基层的摊铺及碾压
  摊铺、碾压机械编为A、B两组,每组摊铺机、轻型压路机、振动压路机各一台,在机械前方粘贴A或B的识别编号,统一调度,A组负责下基层、B组主要负责上基层。
  A组摊铺机幅宽7m,B组摊铺机幅宽8m。开始时,2台摊铺机并排摊铺,全部摊铺下基层,2台摊铺机前后错开约10m,梯队前进,相邻两幅须搭接15~25cm。
  按试验段确定的松铺系数调整好松铺厚度,并调整好摊铺机的横坡。A摊铺机较B摊铺机先施工,在铺完本幅下基层一个限制长度(约80m)后,倒车至下基层第三幅起点,之后持续摊铺下基层。B摊铺机在摊铺完下基层一个限制长度后,在第一幅下基层上倒行至起点,开始上基层施工作业。
  摊铺与碾压时间统计表
  序号 结构层 摊铺 碾压
  开始时间 结束时间 用时 开始时间 结束时间 用时
  第一副 下基层 8:00 8:31 31min 8:11 8:43 32min
  上基层 8:57 9:31 34min 9:06 9:47 31min
  第二副 下基层 8:05 8:38 33min 8:14 8:51 29min
  上基层 9:41 10:13 32min 9:54 10:24 30min
  说明 下基层第一副施工10m后开始第二幅施工,上基层第一副施工完毕才開始施工第二幅,因此要确保第二副下基层水泥初凝前上基层碾压结束,加上提前1小时拌料,共用时3.3小时,在下基层水泥初凝(3.5小时)前结束施工任务。
  2.10接缝的处理
  2.10.1纵缝的处理
  在施工期间,尽可能合理安排时间,在全断面范围内一次性摊铺完毕,不留纵缝。在需要设置时按照以下要求控制:纵缝必须垂直相接,人工将末端混合料修整整齐,紧靠混合料处放置与压实厚度相同的方木,用钢钎支撑牢固,然后将混合料整平碾压密实。下次施工时,用切缝机切除松动混合料,然后拆除钢钎支撑,四周清理干净,接茬处撒上水泥浆湿润,在摊铺混合料、整型、碾压,用3m直尺检测接缝处平整度,不合格要及时修补。
  2.10.2横缝的处理
  两层连续摊铺必须保证材料充足,备用机械充足,上基层摊铺不中断,确保横缝仅在工作段结束时设置。处理时,摊铺机应驶离混合料末端,人工将末端混合料修整整齐,有临时坡道的须拆除,方木支撑设置方法与纵缝相同。上/下基层两层横缝间距不超过1m。
  施工时应先纵向碾压,再沿横缝方向碾压,保证接缝处的平整度,用3m直尺检测接缝处平整度,不合格要及时修补。
  2.11混合料的养生
  对下基层而言,利用上基层覆盖进行保湿养生;对上基层而言,碾压成型后采用人工洒水、覆盖蓄水性好的土工织物保湿养生。养护期不少于7天。
  2.12检测
  由于取芯机钻头长度受限,同时为了保证下基层芯样的完整,在对下基层取芯时采用先将上基层挖除后,在对下基层进行钻芯取样的方式进行,之后再对上基层的挖除坑槽进行回填修补。如图4所示。
  3、施工结果评价
  (1)工程进度方面:
  上、下基层连续摊铺节约了24-15=9天,缩短9÷24=37.5%,为道面施工赢得了时间,确保了工程按期完工。
  (2)施工质量方面:
  检测
  项目 结构层 数据统计
  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
  厚度(cm) 上基层 19.8 20.0 19.9 19.9 20.0 19.8 20.0 20.1 19.9 19.7
  下基层 20.1 19.7 19.9 19.8 19.6 20.0 19.8 19.7 19.9 20.0
  总厚度 39.9 39.7 39.8 39.7 39.6 39.8 39.8 39.8 39.8 39.7
  强度
  (Mpa) 上基层 4.45 4.62 4.53 4.61 4.49 4.52 4.35 4.56 4.52 4.67
  下基层 2.76 2.81 2.68 2.74 2.69 2.74 2.78 2.92 2.88 2.67
  压实度 上基层 98.6% 98.4% 98.8% 98.3% 98.9% 98.3% 98.3% 98.5% 98.6% 98.7%
  下基层 97.5% 97.7% 98.1% 97.6% 97.3% 97.9% 98.3% 97.6% 97.8% 97.4%
  平整度、横坡度等检测指标也满足验收规范要求。结果证明在各工序合理安排、措施得当的情况下,水泥稳定碎石基层两层连续摊铺施工质量能够得到保证且工期大大缩短。
  4、小结
  通过对水泥稳定碎石基层采取“同步摊铺、分层碾压,一次成型”的两层连续铺筑方案施工,得出了以下结论:
  该工艺采用2台摊铺机进行摊铺的方案,相配套的压路机及运输车数量较少,场地周转便利,调度从容,非常适合场地有限或其它原因不适合投入大量机械、工程质量要求高、工期紧的工程,尤其适合机场改扩建工程、不停航施工。
  该工艺除开始时两台摊铺机同步摊铺下基层外,之后分工明确,施工具有明显的周期性,即两套拌合站供料速度基本一致,两台摊铺机摊铺速度基本一致,前后距离基本保持不变,水平间距保持为一个幅宽,施工现场呈一种良性的循环状态,机械设备资源得到充分利用。
  该工艺的采用,对纵缝施工质量要求严格的机场道面而言,上基层施工时,其相邻幅的下基层一定是施工完毕的,且每一幅、每一层都能在水泥初凝之前施工完毕,纵缝的质量能够得到有效控制,避免了质量隐患。
  该工艺可以节省养生使用的土工织物的投入,并减少养生投入的人工。
  该工艺可以有效解决施工工期与施工质量之间的矛盾,加快了工程的进度。
  参考文献:
  [1] MH5007-2000.民用机场飞行区工程竣工验收质量检验评定标准.
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