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HZ-12型整平机施工水泥混凝土路面工法

一、前言
水泥混凝土路面具有刚度大、强度高、稳定性好、养护维修费用低等优点，是当前市政道路和高等级公路发展的重要路面结构形式。众所周知，路面的平整度是保证车辆安全高速行驶的基本条件。但是，我国“八五”以前修筑的水泥混凝土路面少、等级低、施工技术落后，特别是整平工作几乎全靠人工和部分小型机具来完毕，不仅劳动强度大、效率低，并且路面平整度差，质量难以保证。改革开放以来，随着我国高等级公路的迅速发展，对路面的质量规定越来越高，急需一种与之相适应的施工机械。
为适应高等级水泥混凝土路面施工需要，中铁第十一工程局与铁道建筑研究设计院共同研制了HZ-12型水泥混凝土路面整平机，由中铁第十一工程局机械厂制造，于1991年9月通过了由中国铁道建筑总公司主持的技术鉴定，鉴定会邀请了许多路内外专家，通过产品介绍和现场观摩，大家一致认为：目前，随着我国高等级公路迅速发展，要所有实现机械化施工，国内可选机型不多，且价格较贵，引进国外全套设备，对一般非专业性施工公司来说，由于受到使用范围、工程连续性及购买能力等条件制约，尚有一定困难。因此，该机的开发虽然在摊铺功能上有待完善，但因其造价低谦，且整平技术已达成国际同类产品的先进水平，很适合目前我国国情，为我国高等级公路发展作了有益的奉献。该机1994年获中国铁道建筑总公司科技进步二等奖，1995年获铁道部科技进步四等奖。
铁道部第十一工程局二处在武（汉）黄（石）一级公路参与该机工业性实验，近年来又在若干工点进行大面积路面施工，取得了显著的经济效益和社会效益。通过施工中工艺改善和总结提高，逐步形成以该机为主导机械的本施工工法。本工法重要叙述整平机的施工操作及与其相关的工艺，其他与常规施工方法相同部分则不赘述。
二、工法特点
1、速度快、效率高。施工中只要供料和辅助工作能及时跟上，可保持高速连续作业，最高生产率可达200m2/h，平均效率比人工操作的一个作业面提高3倍以上。
2、整平效果好。路面宽度在4～12m范围内能一次成型，可减少纵向施工接缝程序。由于运营轨道与模板分离，整平工作不受基层平整度影响，能保证路面平整度，且成型后的混凝土路面无蜂窝麻面、脱皮裂缝和石料外露现象，质量易于保证。
3、整机性能好，合用能力强。该机运营平稳，起停自如，刮削、振捣、提浆、密闭抹光等几道工序连续作业，不仅减轻劳动强度，提高铺筑速度，并且整平宽度、平纵坡度可自由调节，能适应各种等级水泥混凝土路面施工。
4、节能省时，减少造价。使用该机整平作业，可有效地减少混凝土水灰比，减少塌落度，故而可省去真空吸水工艺，减少水泥超耗量。
5、操作方法简朴易学，一般作业人员培训一周左右即可掌握全套操作技术。
三、合用范围
本工法合用于宽4～12m、厚≤30cm、横坡＜3%的各种等级公路、市政道路、机场、港口、堤坝及铁路货场等水泥混凝土路面工程，建筑板块、宽敞场坪及多层高楼构件的制作等类似工程，也可酌情使用。
四、HZ-12型整平机
（一）结构
整平机由机架、支承器、走行装置、整平机构、电—液压动力系统及操作台组成，见图1。
1、机架 采用基本节长为1.2m、2.4m和3.6m，高为0.6m的桁架结构。
2、支承器 由1对直齿圆锥齿轮、螺杆、螺母、1只正推轴承和内外套筒组成，既是整机的支腿，又是调节整平机高度的升降机构。
3、走行装置 由液压马达、套筒滚子、链条、走行轮和走行架组成。
4、整平机构 由上下托架、螺旋推动器、附着式震动器、滚筒和浮动盘组成，是路面整平作业的核心设备。
5、动力系统及操作台 由主电动机、主齿轮油泵和电—液控制设备组成，重要用于操纵全机前后行驶。
（二）重要技术参数
总功率：12.5kW；
电源电压：交流380V；
全机走行速度：0～15m/min；
整平机构走行速度：0～20m/min；
液压系统压力：13Mpa；
整机外型尺寸（长×宽×高）：14.5m×2.9m×2.3m；
全机重量：3500kg。
（三）工作原理
工作时，全机沿路面两侧走行轨道纵向运动，而整平机构则沿机架上可调式导轨在经粗平振捣后的混凝土面上作横向往复运动（见图2），进行推平、提浆、压实和刮削整平作业（见图3），全机前进一个滚筒长度的1/3距离（300～400mm），即完毕一个循环，依此进行间歇式循环作业，。螺旋推动器将混凝土横向摊平并将过量的混凝土沿纵向推移；附着式震动器将螺旋器推平的混凝土进行再次振捣、提浆；滚筒将表层混凝土进行压实、刮削成型及修整表面；浮动盘进一步对混凝土表面予以密闭抹光。
五、施工工艺
（一）工艺流程（见图4）
图4、工艺流程
检测混凝土强度、厚度
拆模切缝、灌缝
覆 盖 养 生
拉 毛 压 纹
手持磨光机磨光
浮动盘密闭抹光
刮削滚压密实
附着式震捣器提浆
螺旋推动器推平
人工摊铺振捣
均 匀 卸 料
运 送 混 凝 土
拌 制 混 凝 土
清理并湿润基层

支 立 模 板
铺 设 轨 道
检 修 基 层
控制高程
安放拉杆
测定坍落度
反扣法摊铺
插入式振捣
机械整平
制取抗折试件
钻芯取样

（二）施工要点
1、准备工作
（1）安装整平机
安装之前熟悉《使用说明书》，选择条件较好的工作场地安装。整机安装的最小长度 要比走行轨道间距大0.8m。可在模板的端头进行总装，然后运用自身的动力就位，也可使用吊机就位。
（2）检修基层
检查基层的标高、平整度和横坡度。由于采用与混凝土等厚的钢模板，其误差控制值为±5mm，所以对基层高出部分应凿除，局部低凹超值且面积大于0.5m2的，应将表层挖松，用与基层相同的材料填补压实，以保证混凝土板的设计厚度。
（3）铺设轨道
整平机走行轨道铺设应牢固平顺。轨道采用18kg/m钢轨，轨枕为专用的梯形空心钢支墩（见图5），支墩间距≯1.5m，要均匀布置。两侧轨面高差≯2mm。由于轨道与模板分离，故轨顶高程也应控制在±5mm内，并使之与模板顶面保持平行。
（4）坡度调整
路面的横坡通过机架上的可调式导轨（即整平机构走行道）来实现。纵坡依靠整机的走行轨道实现 ，必要时也可用整平机构（滚筒和螺旋推动器等）作相应调整。当轨道误差较大时，还可通过抬高或减少支承器来调整纵坡。
（5空机试运转
整机初次总装或转场组装，在上述工作完毕后，应进行试运转。试运转时应加强观测和检修。试运转正常后，即可开始铺筑路面。
2、混凝土施工
（1）配合比设计
水泥、砂、粗集料及水除按设计规定和规范选配外，因使用整平机施工的混凝土坍落度相对较小（2.5～4.0cm），故需严格控制水灰比，为此拌合场需设自动计量的配料装置。水泥用量控制在300～360kg/m3，外加剂则根据气温和施工规定掺用。
（2）拌制混凝土
由于整平机施工速度快，为保证混凝土拌合质量及满足摊铺整平作业规定，拌合场最少应设立2台500L强制式搅拌机，保证不少于30m3/h的混凝土供应量。配料宜用装载机装斗。
3）混凝土的运送
当采用小型翻斗车运料时，运送距离不宜超过2.5km，气温超过30℃时要覆盖，以防止混凝土水份损失过大，影响工作度。
（4）人工摊铺振捣
卸料时按运料车的斗容量计算间距，运料车由一个方向从里向外缓慢倾卸，保证卸料均匀。人工摊铺采用“反扣法”摊平，严禁投甩和耧耙作业，以避免混凝土产生离析。摊铺时，注意保持适当坡度和高度，特别是靠近模板处，要防止出现大面积灰浆填充的现象。混凝土的松铺厚度依坍落度大小控制，并保证有适当余量的混凝土供螺旋推动器和滚筒作业。振捣采用直径50～70mm插入式震动棒，插捣间距以不大于其作用半径的1.5倍。插捣时间不小于20s，必要时辅以功率不小于2.2kW的附着式震捣器。
3、整平作业
（1）螺旋推动器推平
该道工序紧接着人工摊铺振捣粗平后进行。当整机沿走行轨道前进时，螺旋推动器沿着机架的导轨作横向往复运动，将人工振捣后的混凝土沿路面横向推平，同时将过量的混凝土沿纵向推走。为了推移顺利，螺旋推动器应向着整平的方向偏斜1°～2°。
（2）振捣提浆
螺旋推动器推平的混凝土表层比较粗糙，需要紧随其后的附着式震捣器进行再次振捣提浆，为刮削、滚压作准备。振捣提浆时，表层灰浆不能太薄，否则，精平的混凝土表面会出现许多射线状的条纹。当出现射线条纹时，应适当减少附着式震捣器的高度和整机前进速度。
（3）刮削滚压
这是机械整平的重要工序。作业时，滚筒也应同螺旋推动器同样向整平方向斜摆一个角度，其角度大小视混凝土坍落度来调整（通常是坍落度大斜摆的角度就大些），操作时应让滚筒多往返几次，观测其效果后再调整。最抱负的整平情况是滚筒能运载少量隆起的混凝土来填补表面少量的空洞；当隆起的混凝土过量时，应适当减少行驶速度；当螺旋推动器余留的混凝土量过大时，则应减少前面支承器。
（4）密闭抹光
这个工序由滚筒后面的浮动盘来实现。操作时注意使浮动盘的前缘稍微与混凝土面接触，并根据混凝土的坍落度和稠度进行调整。当坍落度小时，可适当增长浮动盘的重量，以保证密闭抹光的效果。
（5）斜交板块作业
当路面板需要进时斜交作业时，整平机架需增长长度，其调整长度L按下式计算：
L=MW+N
式中 M——增长系数，根据斜交角由表1查得；
W——走行轨道间距（m）；
N——整机外伸部分所需长度（m）。
根据计算结果，实际取值时应取桁节长1.2m整倍数。
表1、M值和N值
α
10°
15°
20°
25°
30°
35°
40°
45°
50°
M
1.02
1.04
1.07
1.11
1.16
1.22
1.31
1.42
1.56
N/m
1.20
1.40
1.60
1.70
1.90
2.30
2.40
2.70
3.00

4、注意事项

（1）拉毛压纹
由于使用整平机施工的混凝土坍落度相对较小，拉毛压纹时间比人工方法要提前3～5h，但重要是观测混凝土表面，以表面无波纹水迹为宜。
（2）切缝时间控制
纵缝应在24h以内，横向缩缝及工作缝采用施工温度与施工后时间（h）的乘积，控制在200～300之间较为适宜，当施工温度较高时，缩缝切缝采用“跳仓法”。
（3）纵向拉杆安放
由于整平机施工的路面板是整幅灌注，纵缝需采用假缝形式。为保证拉杆在混凝土灌注过程中安放位置准确牢固，施工时用门式钢筋架固定（见图6），即拉杆按设计间距点焊在钢筋架的纵筋上。钢筋架可用φ10mm钢筋制作，分节长度以两个人能抬动为宜（一般为4～5m），先用白灰在基层上撒出中心线位置，随路面板铺筑进度逐节安放。
六、机具设备
一个作业点除整平机以外的配套机具设备见表2。
表2、一个作业点的配套机具设备
序号
机具名称
型号规格
单位
数量
备注
1
强制式搅拌机
JDY500 25m3/h
台
2
搅拌混凝土
2
配料机
PLDJ200 50 m3/h
台
2
自动计量配料
3
小型自卸车
载重1.5t
台
6～10
运送混凝土
4
轮胎式装载机
ZL30C 1.6m3
台
1
拌合场装料
5
震动棒
插入式
φ50～70mm
支
4～7
人工摊铺振捣用
6
磨光机
手持式MG-80
台
1～2
精平路面
7
压纹机
自制
台
1～2

8
路面切割机
HQJ-85
台
1～2

9
钢筋切割机
GQ40
台
1
切割拉杆、钢筋
10
清洗机
自制
台
1

11
移动式发电机
40kW
台
1
供整平、切割、磨光机用电
12
固定式发电机
90～120kW
台
1
供拌合场用电
13
洒水车
东风EQ140
台
1
养护路面板
14
移动桁架
自制
片
1
抹平工作台
15
轻轨
18kg/m
根
20～30
整平机运营轨道
16
钢支墩
自制
个
150～260
支承轻轨
17
钢模

m
200～250
道面板边模

七、劳动组织（见表3）
表3、一个工班劳力组织
序号
工序
人数
工作内容
1
铺轨立模
6
含放样、安装拉杆、湿润基层
2
整平机操作
2
含电工1名
3
运混凝土
6～10
司运料车
4
混凝土卸料耙平
5～10
指挥均匀卸料、控制松铺厚度
5
振捣混凝土
4～6
整平机操作前司插入式震动棒
6
磨光精平
1～2
司磨光机及修整面层
7
拉毛压纹
2
刻纹拉槽
8
切缝灌缝
2～3
操作切缝机、浇注沥青
9
混凝土路面养护
2
覆盖、洒水
10
混凝土拌制
7～9
配料和操作机械
11
发电
1～2
司发电机
12
现场指挥
1

合计
39～55

注：总人数根据混凝土运距和工作量调整，表中人数不涉及技术测试人员。

八、质量控制
（一）施工控制
1、混凝土拌合场必须设立自动计量配料系统。
2、制定和完善监理制度和检查程序。
3、重要操作人员进行短期培训。
4、严格执行现行国标和行业标准。
（二）质量检查
1、组织专职人员及时进行道面质量检查。
2、水泥混凝土路面面层检查验收项目及标准见表4。
九、安全措施
1、在拌合场地，搅拌机提高料斗时，严禁施工人员在料斗下作业或通行。清理斗下杂物或喂料时，操作人员不得将头部伸进料斗与机架之间进行观测。清理斗下杂物时，料斗必须挂牢。
2、现场电力线、闸刀开关等电力设施要安排专业电工管理，经常检查电路和设备情况，并采用防护措施，以防止过往车辆及施工机具碰损漏电。
3、开展经常性安全教育，严格执行《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）。切缝机、弯筋机等带电切削机具，非操作人员不得乱动，以防意外伤
人。
4、路面施工交叉作业多，每工班需有专人指挥。在高填路堤地段施工时，运料车辆须谨慎驾驶，路肩处应设警示标志。
5、切缝、灌缝操作及配料人员必须佩戴防护用品
表4、水泥混凝土路面板质量验收标准
序号
验收项目
质量标准和允许误差
检查规定
检查方法
范围
点数
1
抗弯拉强度
不小于规定强度
天天或每200m3(400m3)每1000～2023m3
2组增1组
1、小梁抗弯拉实验
2、现场钻圆柱体试件校核
2
纵缝顺直
10mm
100m缝长
2处
拉20m线量取最大值
3
横缝顺直度
10mm
100m
2条
沿板宽拉线量取最大值
4
板边垂直度
±5mm，胀缝板边垂
100m
2
沿板边垂直拉线量取最大值
5
平整度
σ
≤2.5(1.5)mm
全线每车道连续检测

1
平整度仪
IRI
4.2(2.5)m/km
每100m计算

最大间隙h
5(3)mm
半幅车道板带每200m2处×10尺
3m直尺
6
相邻板高差
±3(2)mm
每条胀缝每200m抽纵、横缝各2条
2
用尺量
7
纵断高程
±15(10)mm
每200m测断面
4
用水准仪测量
8
中线平面偏位
20mm
每200m
4
用经纬仪测量
9
板厚度
代表值
－5mm
每200m每车道
2
用尺量或现场钻孔
极值
－10mm
10
板宽度
±20mm
200m
4处
用尺量
11
板长度
±20(10)mm
100m
2
用尺量两缩缝间板长
12
板面拉毛压槽深度
1～2mm
100m
2块
用尺量
13
板面纹理深度
≥0.6(0.8)mm
200m
1处
砂铺法
注：1、括号内数值为高等级公路的允许误差。
2、σ为平整度仪测定的标准偏差；IRI为国际平整度指数；h为3m直尺与面层的最大间隙。

十、效益分析
（一）经济效益
1、该机具有结构简朴坚固、维修使用方便和重量轻的优点，与同类产品比较，可节省维修管理和转场运送费用30%～50%。
2、本工法与传统的人工小型机具施工方法相比，可节省水泥5%～10%，模板30%，劳动力30%～40%，综合造价可减少20%～30%。
3、从施工的3个工点资料分析，整平机生产率最高为120m2/h，目前尚未达成170m2/h的设计规定。随着工艺不断改善和技术技能提高，使用该机施工尚有很大潜力可挖。
（二）社会效益
增强了公司发展后劲。通过该机在几个工地的施工实践，工程质量和施工进度均取得了显著成绩，受到一致好评，为公司承揽水泥混凝土路面工程增强了竞争优势。