隧道復合式路面混凝土層前置支架全幅泵送攤鋪施工技術研究

摘要：為解決傳統隧道復合式路面混凝土層半幅攤鋪和DBI法施工導致路面整體性差、傳力桿鋼筋定位不準、鋼筋插入深度不足等問題，文章基于項目實例，通過對傳統施工工法進行改進，引入先進攤鋪機械，優化混凝土配比，提高隧道復合式路面混凝土層攤鋪施工效率及質量。工程實踐表明：通過利用超聲波激光攤鋪機、自行排式振搗器、拖泵、傳力桿組合定位鋼模板等配合施工，實現了隧道洞內有限空間復合式路面混凝土層的整幅攤鋪施工，從本質上提高了隧道路面混凝土層的整體性和平整度。

關鍵詞：隧道；復合式路面；混凝土層；前置支架法；全幅泵送攤鋪

U455.4A361124

0 引言

目前，在隧道復合式路面［1］混凝土層施工時，通常采用半幅施工的方法。雖然施工中已嚴格按照設計要求埋設拉桿、傳力桿，在攤鋪振搗時采取措施防止鋼筋變形、移位，但是在運營期重型車輛反復制動作用下，會導致復合式路面混凝土層縱向施工縫變形錯臺，從而引發路面病害。因此，亟待研究一種隧道復合式路面混凝土層全幅［2］澆筑施工工藝，解決運營期路面混凝土層縱向施工縫變形問題，從而提升路面耐久性［3］，降低路面運營維護成本。

本文以廣西某高速公路隧道群為項目依托，研發了隧道復合式路面混凝土層前置支架全幅泵送攤鋪施工工法。項目實踐表明，該工法提高了隧道復合式路面混凝土層的整體性和平整度，降低了工程造價，為后續項目建設提供了施工借鑒。

1 材料與設備

1.1 材料準備

粗集料級別不低于Ⅱ級，預先篩分成2～4個不同粒級，再組配而成。粗集料級配采用4.75～19 mm或4.75～26.5 mm，碎石壓碎值lt;20%，針片狀顆粒含量lt;15%。水泥采用強度等級42.5級的道路硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，28 d抗折強度符合表1的要求（摘自《公路水泥混凝土路面施工技術細則》JTG/T F30-2014表3.1.2）［4］。

1.2 主要機械設備

主要進場機械設備包括超聲波攤鋪機等。見表2。

2 工法介紹

隧道復合式路面混凝土層前置支架全幅泵送攤鋪施工工法是通過利用超聲波激光攤鋪機、自行排式振搗器、拖泵等設備，優化混凝土配合比設計，創新伸縮縫傳力桿及剪力鋼筋定位裝置，實現隧道復合式路面混凝土面板整幅泵送攤鋪施工的方法。

2.1 主要施工流程

（1）路面清掃沖洗。人工清掃隧道路面廢渣后，再利用高壓水槍對路面進行沖洗，清除表面泥土、砂石和油污等。

（2）測量放樣。利用全站儀確定攤鋪高度，在電纜溝上對應高度彈出墨線，作為攤鋪參考線；再通過在下承層頂面打孔，按照間距3 m植入標準導線立桿，安裝固定標準導線。

（3）噴灑熱瀝青，防水層鋪設兩布一膜。按照1.0 kg/m2，在清潔干凈的下承層上均勻噴灑A級70#道路石油瀝青；待溫度下降至50 ℃左右時，鋪設復合土工膜（兩布一膜），并用膠輪壓路機碾壓使其與瀝青粘結牢固。兩布一膜橫縱向搭接寬度均≥20 cm。

（4）傳力桿及拉桿鋼筋安裝。橫向縮縫傳力桿采用前置鋼筋支架法施工。傳力桿鋼筋在鋼筋加工廠綁扎成型，現場整體安裝；兩道縱向拉桿鋼筋骨架現場綁扎成型。嚴格按照設計高度及間距要求埋設拉桿、傳力桿。

（5）模板安裝。兩側模板安裝前，在側向盲溝頂部縱向鋪設1.2 m寬塑料薄膜，防止混凝土澆筑時漿液流向側向盲溝。按照1 m/道、L50 mm×50 mm角鋼作為兩側縱向模板，背部焊接鋼筋斜撐固定，預留路面邊水溝的安裝空間。端部位置采用鋼膜封堵，打孔預埋縱向傳力桿鋼筋；背部采用小型混凝土預制塊加固，防止漲模。

（6）地泵安裝，泵管連接。地泵架設在一次澆筑的盡頭位置，通過加長泵管將混凝土泵送到澆筑位置，澆筑過程中隨著澆筑長度增加，邊澆筑邊拆除泵管，不斷調整位置。泵管端部安裝可180°旋轉的出料管，根據澆筑位置調整角度和出料管長度。一次攤鋪長度經試驗段試驗總結得出。本項目經試驗以100 m左右為宜。

（7）混凝土澆筑、振搗。混凝土采用集中廠拌運輸，現場泵送。混凝土坍落度控制在190～220 mm。現場布料根據路面橫坡由高向低側布料，控制布料量。使用排振振搗初次找平，傳力桿位置人工補振。使用激光超聲波攤鋪機布料初次磨光，多料或少料位置由人工修補后及時收面整平。攤鋪機至少來回振動磨光兩遍，澆筑過程中不定時檢查標準導線狀態及攤鋪厚度。

（8）收面養護。混凝土初凝前，采用人工收面，收面完成后及時覆蓋土工膜灑水養護。

（9）切縫。首次攤鋪的切縫時間按照施工溫度與施工后時間的乘積達到250（單位：溫度×小時）或混凝土抗壓強度達到5.0～10.0 MPa控制，橫向縮縫切縫時間≤24 h，縱向縮縫切縫時間≤48 h，切縫寬度為3～8 mm，深度為1/5～1/4板厚。橫向縮縫間距按設計要求或5 m/道，要求與中線垂直；若一次攤鋪過長，每隔10～20 m跳切，之后再按5 m/道切縫，以減少斷板率。縱縫與路線平行，切縫尺寸與橫縫相同，線形順直、圓滑。切縫完成后，立即用高壓水槍將殘余垃圾沖洗干凈。

2.2 施工控制要點

2.2.1 傳力桿及鋼筋制作、安裝定位

采用前置鋼筋支架法進行鋼筋安裝。傳力桿鋼筋在鋼筋加工廠綁扎成型，每根傳力桿鋼筋焊接兩個三角支撐，再將所有傳力桿用12 mm鋼筋按設計間距連接形成一條整體骨架，現場按伸縮縫設計間距整體安裝；兩道縱向拉桿鋼筋骨架現場綁扎成型。保證所有鋼筋線型、間距、定位等嚴格符合設計。

2.2.2 配合比優化

對混凝土配合比進行優化調整，按照每噸外加劑的0.4%摻加HR-02型大坍落度混凝土觸變塑形液化劑，改善泵送或罐車運輸大坍落度混凝土澆筑面層產生的側流、不易整形；流態機制砂水泥混凝土路面收面時混凝土黏度大，水泥石粉凈漿上浮導致收面效果差、抗滑性能不足等問題。最終選定配合比為碎石∶砂∶水∶外加劑=403∶1 148∶708∶153∶4.03（含觸變塑變劑）。具體試驗參數詳見表3。

2.2.3 布料方法

混凝土采用集中廠拌運輸，現場地泵泵送方式卸料、布料。現場將地泵架設在一次澆筑的盡頭位置，通過加長泵管將混凝土泵送到澆筑位置。澆筑過程中，邊澆筑邊拆除泵管，不斷調整卸料位置，泵管端部安裝可180°旋轉的出料管，根據澆筑位置調整角度和出料管長度。該方法既實現了混凝土卸料全幅攤鋪和第一次攤鋪平整，又避免了罐車碾壓已鋪設的兩布一膜，減少了對兩布一膜的擾動。同時，泵送混凝土可以根據現場情況，調整布料速率，使得布料更加均勻，有利于提高平整度。

2.2.4 整體澆筑

隧道復合式路面混凝土層整體澆筑施工通過采用新型激光超聲波攤鋪機，前置支架法鋼筋整體預埋，以機械化換人，用較少的人工配合先進的機械化設備，實現整幅一次攤鋪成型，以此提高路面混凝土層整體性和平整度。隧道復合式路面混凝土層整體澆筑施工區段布置詳見圖1。

2.2.5 振搗

混凝土的振搗采用排式振搗器為主，人工補振為輔的方式。由于采用前置支架法提前安裝預埋橫向縮縫傳力桿，因此在跨過橫向縮縫傳力桿鋼筋時需要進行自動提升排振。通過人工補振的方式解決橫向縮縫位置振搗補強問題，減少對傳力桿鋼筋的擾動。總體來看，采用以排式振搗器為主，人工補振為輔的振搗方式既可以節省人力、解決大面振搗問題，又可以利用混凝土的流動性進行第二次拉平，提升混凝土層的平整度。

2.2.6 精平

在引進攤鋪機時，對其進行適當改裝。通過借鑒橋面鋪裝施工經驗，將市面上的攤鋪機原設計單滾軸改為雙滾軸，解決單滾軸施工混凝土時表面起波浪問題，提高第三次粗整平和提漿效果。在攤鋪機前方安裝振搗梁，以此進行第四次混凝土面壓平、提漿，再通過增加行走遍數，進一步提高混凝土面平整度。最后，利用駕駛型磨光機對混凝土表面進行最后整平磨光，提升平整度。駕駛型磨光機整平磨光的時機掌握非常重要，太早則混凝土強度不夠，無承載力，太晚則混凝土強度高，難以磨平。因此，應根據現場試驗及現場環境溫度確定，一般在混凝土初凝后2～3 h最佳；磨光機單個輪片直徑為1.2 m，表面刻紋。

3 施工效果分析

3.1 整體性及平整度分析

由于本工法采用全幅攤鋪，沒有縱向施工縫，故施工成型的混凝土層路面整體性優于傳統分幅攤鋪的施工工法。同時，采用連續式平整度儀法，每100 m為一測區，測量本工法和傳統施工工法下的混凝土層路面平整度σ（mm）值，具體詳見表4。

根據測量數據，本工法下混凝土層路面平均平整度σ（mm）值為0.764，較傳統分幅攤鋪施工工法下混凝土層路面平均平整度σ（mm）值1.002有大幅提升（超過20%），且隨著機械設備的不斷更新升級、施工工藝的完善，平整度還有上升空間。

3.2 經濟效益分析

根據項目實際情況，對比分析本工法與傳統半幅施工方法下鋼筋安裝、模板費用、混凝土澆筑及設備投入等主要費用。具體對比詳見表5。

設備投入需配備5臺罐車，2套拖泵混凝土罐車2.5萬元/月·臺，拖泵10萬元/月·套；總計8 km隧道，工期縮短3個月，可節約設備租賃費（2.5×5+10×2）×3=97.5萬元

根據表1對比可以發現，本工法與傳統半幅施工方法相比，項目總體節省了（1 250+1 250）×8 000/100/10 000+2.4+（2.5×5+10×2）×3=119.9萬元。其中，主要節省為分幅澆筑和鋼筋安拆人工10人/100 m；模板使用減少，模板材料費減少一半；總體工期節約3個月，設備租賃費相應減少。隨著工藝的完善，人員操作熟練度增加，實際人工成本，工期等仍有壓縮空間。

4 結語

（1）提出了隧道復合式路面混凝土層前置支架全幅泵送攤鋪施工方法，實現了全幅攤鋪和連續作業。

（2）通過全幅攤鋪和連續作業，消除了隧道復合式路面混凝土層的縱向接縫，提高了混凝土層的整體性，解決了因縱縫的存在而導致使用后期開裂錯臺等病害。

（3）通過利用超聲波激光攤鋪機、排式振搗器、磨光機等多設備組合，多工序控制等技術，提升了隧道復合式路面混凝土層的平整度。

（4）通過提高公路隧道復合式路面混凝土層施工的整體性和平整度來提升隧道復合式路面的耐久性，為隧道復合式路面混凝土層全幅施工提供技術實踐支撐，在行業領域具有較大的推廣價值。

參考文獻：

［1］姜同虎，于海龍.公路隧道路面結構設計探討［J］.工程與建設，2018，32（6）：843-845，852.

［2］趙文聲.三車道隧道水泥混凝土路面全幅攤鋪施工工藝［J］.公路交通技術，2013（4）：124-127.

［3］黃國忠.隧道混凝土路面基層整幅施工技術［C］.2021年全國工程建設行業施工技術交流會論文集（中冊），2021.

［4］JTG/T F30-2014，公路水泥混凝土路面施工技術細則［S］.