超快硬水泥混凝土养护维修施工技术

王如春

（上海市长宁区市政工程管理中心，上海市 200336）

0 引言

普通水泥混凝土用于道路养护维修有其固有缺点：养护时间长，需经过7～21 d的潮湿养护以获得足够的强度增长后才能开放交通。养护期内常因封锁交通而导致车辆绕行、车道减少，造成交通拥堵，无法适用于城市内交通繁忙路段。将现阶段出现的超快硬水泥混凝土新型材料应用到水泥混凝土路面的改扩建、翻挖补修工程中，可以使维修时间缩短至1个夜间工作日，极大地缩短了工期，同时降低了养护和人力费用，使道路能提前投入运行发挥效益。因此建设单位与施工单位均强烈要求能有早强性质的道路混凝土品种提供使用。

日本建设省于1988～1992年专门开发了施工时间在1 h以上的快硬早强混凝土[1]。在我国，江苏建筑科学研究院、湖南大学新材料研究所和西安公路交通大学等使快硬早强混凝土的养护时间缩短到1 d甚至12 h即可开放交通[2]。

对于超快硬水泥混凝土，要求水泥具有早强或在外加剂作用下达到早强的同时后期强度发展也要保持稳定。本次原材料采用上海某公司产P·Ⅱ52.5R水泥，优质黄沙，5～20 mm碎石，外加1%的萘系减水剂。超快硬水泥混凝土的初、终凝时间如表1所示。

表1 超快硬水泥混凝土的初终凝时间

超快硬水泥的主要矿物组成为无水硫铝酸钙及硅酸，其混凝土3 h强度可达到34 MPa，几乎是同强度等级普硅水泥混凝土的2～3倍。城市抢修要求同等条件下混凝土抗压强度达到24 MPa，因此超快硬水泥混凝土非常适宜于路面的抢修工程。

1 施工前的准备

上海市长宁区泉口路设计为城市支路，双向两车道，地处市中心，交通繁忙。泉口路（淞虹路—协和路）部分路段路面损坏严重。道路建设阶段由于原基层材料问题，导致结构强度不够，通车后该路段板块损坏严重，存在大量拥包、龟裂、坑洞等现象，造成行车不舒适。常规修复手段有两种：（1）换填沥青混凝土。优点是施工周期短，可以满足时间要求，缺点是强度差，容易产生雍包、龟裂等现象，使用寿命短。（2）普通混凝土基层+沥青面层。优点是承载力满足城市支路要求，缺点是施工周期长，不能满足白天开放交通要求。因此，设计了一种路面结构，先铣刨原面层，夯实三渣底基层后在其上浇筑厚25 cm的C50超快硬混凝土，再摊铺沥青混凝土面层。

为了减小对交通的影响，采用半幅封闭快速施工，分若干区域依次施工，导行方案获得交通管理和道路管理部门批准后实施。一般应根据全天小时交通量分布图来确定道路封闭时间。上海市长宁区泉口路为双向两车道，不能实行全封闭施工，且白天车流量较大，必须保证双向两车道通行，因此只能采取夜间20:00至次日6:00施工，施工占用1条机动车道和1条非机动车道，将另外半幅路分成2条机动车道供双向行驶。

在施工道路前30 m、后20 m或交叉路口设置施工告示牌、过路车辆绕行标志、限速标志牌，并设置减速带；施工段彩钢板围护前设置车流导向牌，如图1所示。在出入口设置警示灯及警示标志，并派专人负责指挥。告示牌、交通引导、警示标志板全部采用LF2-M型铝合金板材，标志上的文字、符号及底膜根据反光特性、应用场合及使用部位，分别采用二级反光膜（钻石级）和三级反光膜（高强级）。各种交通标志的制作、尺寸符合《道路交通标志和标线》（GB 5768—1999）的规定，各种标志的设置符合《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2004）的规定。此外，施工前组织有关人员进驻现场，组织机械操作人员进行培训、机械设备调试工作；同时制定岗位职责，建立健全各项规章制度。

图 1 泉口路施工范围示意（单位：m）

施工现场工序繁琐，步骤错综复杂，很容易将施工材料种类、质量、配合比弄错，因此借鉴材料工厂一体化流水作业经验，同时为了加快养护维修的进程，将砂、石、超快硬水泥进行标准化包装，并标明种类、型号、质量等相关信息，见图2。

图2 材料工厂化包装

冬季日平均气温高于5℃时，可进行混凝土路面施工。施工用的水泥混凝土，在保证和易性的同时掺入适量的防冻剂，坍落度一般不宜超过100 mm。砂、石、水泥和水均应保持恒温，水温不应低于5℃，否则原材料应分别加热。水泥使用前先运入暖棚内存放。搅拌前应用热水冲洗搅拌机，搅拌时间应比常温搅拌时延长50%。

2 施工流程

养护维修工序复杂，各工序间环环相扣，一步出错就会导致整个施工延期。因此施工前要做好施工流程组织，设计施工工程横道图，确保在规定时间内完成养护维修工程。

（1）根据实际情况，翻挖清理损坏路面。翻挖范围根据施工效率决定，当日不多开挖，也不能少挖，做到资源合理利用。施工段封闭后，铣刨机开展作业，铣刨过程中安排人员辅助铣刨机操作手，随时检测铣刨深度并及时调整。铣刨机从板中离开缩缝1 m处开凿，打开水泥板后每间隔30 cm左右进行凿除；铣刨深度比基层或透层界面略低，铣刨出的路面底板应平整无坑疤现象。铣刨完毕的路面立即用清扫机进行废渣清理，并用吹风机彻底清除剩余残渣。如图3（a）所示。

（2）道路底基层处理。凿除之后采用铲及扫把清理，松散处要清理彻底，并做压实处理，以保证基层与新铺装的混凝土充分粘结。相邻混凝土板间预留5 cm的襟边，以防止板底掏空，见图3（b）。

（4）浇筑厚25 cm的C50超快硬混凝土。用水准仪测量标高点，以上层钢筋网片上焊接的H型支座作为标高点。料车到达现场之后立即组织下料浇筑，用振捣棒插入混凝土料中振捣45 s左右，直到混凝土表面无气泡冒出，之后用手拉振动板在混凝土表面进一步压实，最后用滚筒和3 m直尺对混凝土表面进行整平。对相邻板的高差要严格把关，相邻板的高差不得大于2 mm[3]。如图 3（d）所示。

（5）覆盖塑料薄膜，再盖上土工布保温养护，在低温条件下可进行蒸汽养护或其他保温措施。见图 3（e）。

（6）摊铺沥青层及开放交通。混合料摊铺温度不得低于165℃，在超快硬混凝土层养护完成后摊铺厚8 cm下面层AC-20沥青混凝土和厚4 cm上面层AC-13沥青混凝土。摊铺机组生产能力宜为搅拌机组生产能力的1.2～1.3倍。全部施工完成后，恢复交通标线，清理后开放交通。见图 3（f）。

图3 施工流程

每天施工进度流程图见图4。

图4 施工横道图

3 施工机具选择

市政道路工程施工机械选择关键依据是市政道路建设项目对应工程量及施工进程所提出的各类要求，首要因素是确保公路工程施工质量以及效率。市政道路养护维修工程量较小，应选择中小型机械以及现有各类设备装置。选择施工机具时应该以适用性、通用性与经济性为依据。

（1）适用性。不同地区的市政道路结构类型、病害种类以及养护维修标准不一样，所需的机械设备必然不同。在采购之前，施工人员应对施工现场的环境、土质和施工覆盖范围等基本因素进行全面了解。

（2）通用性与经济性。大多数施工机械能够实现一机多用的目的，因此，应充分考虑施工机械通用性特点，采取一种施工机械代替众多施工机械，有效减少市政道路施工中的资金投入，简化施工步骤。另外，采取通用性施工机械，还能够提高施工机械使用效率和维护便利性，有效提升市政道路施工的顺利性。工程施工机械选择见表2。

表2 工程施工机械选择表

对于一些零星小块的修补，不适合机械摊铺，人工摊铺比较合适，相应配备其他施工机具。以上海市长宁区泉口路为例：发电机1台、小型空气压缩机1台（凿除旧混凝土板用）、切缝机1台、强制式搅拌机1台；插入式振捣器1只、平板振捣器1台、圆盘式抹光机1台、振动梁1只、小型铁斗手推车等。

经过泉口路施工实践、成套装备支持和合理计划安排，协调专业施工人员、装备，超快硬水泥混凝土生产能力可以达到12～15 m3/h，一个晚上生产40～50 m3的混凝土；经过5个晚上+2个白天的突击抢修，完成了1 400 m2的路面修复。

4 结语

根据施工机械、混凝土生产量和夜间修复时间上限8 h，选择C50超快硬水泥混凝土作为修复材料，设计了超快硬水泥混凝土的施工方案及施工机械的选择，各工序间衔接有序；经过5个晚上+2个白天的突击抢修，完成了1 400 m2的路面修复。