公路水泥混凝土面层及基层施工质量控制系统研究(硕博学位论文).pdf

重庆交通大学 硕士学位论文 公路水泥混凝土面层及基层施工质量控制系统研究 姓名：吴坤 申请学位级别：硕士 专业：道路与铁道工程 指导教师：魏建明 20090401 摘要 随着我国公路建设不断发展，公路交通流量与荷载不断提高，对公路路面使 用性能提出了愈来愈高的要求，而使用性能与路面施工质量是分不开的。水泥混 凝土路面凭借其良好稳定性、耐久性和平整度以及强度高养护工作量小等优点而 倍受青睐。特别是高等级重交通的道路，水泥混凝土路面得到很广泛的应用。 与此同时，水泥混凝土路面和路面基层质量问题越来越多地引起了人们的重 视，而施工质量是影响水泥混凝土路面和路面基层质量的重要因素，所以控制施 工质量成了一个严峻的问题。 本文通过对水泥混凝土路面施工艺和流程、水泥混凝土路面常见早期病害、 路面基层施工工艺流程和路面基层分类的研究，总结出了水泥混凝土路面和路面 基层施工中应该着重控制质量的关键点。同时，还针对质量控制关键点给出了各 自的施工过程中动态控制质量的方法，为使实施施工动态质量控制方法简易快捷， 编写了“水泥混凝土路面施工动态质量控制程序”和“路面基层施工动态质量控 制程序”。通过施工动态质量控制方法的实施和施工动态质量控制程序的应用，可 以有效地控制水泥混凝土路面和基层的施工质量，从而从根本上提高道路工程质 量。 关键词：水泥路面；基层；施工；质量控制；程序 a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fo u rr o a d sb u i l d i n g ，t h eh i g h w a yt r a f f i cf l o wa n d t h el o a d a r eg r o w i n gc o n t i n u o u s l y s ot h er e q u i r e m e n to ft h eh i g h w a yp a v e m e n tp e r f o r m a n c e i sh i g h e ra n dh i g h e r , a n dt h eh i g h w a yp a v e m e n tp e r f o r m a n c ei sn e a r l yc o n n e c t e dw i t h t h eq u a l i t yo fp a v e m e n tc o n s t r u c t i o n c e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n ti sf a v o r e db yp e o p l e s b e c a u s eo fi t se x c e l l e n c e s t h e ya r ew e l ls t a b i l i t y , d u r a b i l i t ya n dr o u g h n e s s ；h i g h s t r e n g t ha n dl e s sw o r ko fm a i n t e n a n c e c e m e n t c o n c r e t ep a v e m e n ti sw i d e l yu s e di n h i 出g r a d ea n dh e a v y t r a f f i ch i g h w a y a tt h es a m et i m e ，t h eq u a l i t yp r o b l e mo fc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n ta n dt h eb a s e c o u r s ea r em o r ea n dm o r en o t i c e db yp e o p l e s a n dt h eq u a l i t yo fc o n s t r u c t i o ni st h e v e r yi m p o r t a n tf a c t o rt h a ta f f e c t st h eq u a l i t yo f t h ec e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n ta n dt h e b a s ec o u r s e ，s ot h eq u a l i t yp r o b l e mo fc o n s t r u c t i o nb e c o m e sas e r i o u sp r o b l e m m y a r t i c l et h r o u g ht h es t u d yo ft h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo fc e m e n tc o n c m t e p a v e m e n t ；t h ee a r l yd i s e a s eo fc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t ；t h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y o fb a s ec o u r s ea n dt h es t y l eo fb a s ec o u r s e ，s u mu pt h ek e yp o i n t so fc o n s t r u c t i o n q u a l i t yc o n t r 0 1 m e a n w h i l e ，m ya r t i c l es h o w s o u tt h em e t h o do fc o n s t r u c t i o nq u a l i t y c o n t r o la r o u n dt h ek e yp o i n t s f o rt h ee a s yu s i n go ft h em e t h o do fc o n s t r u c t i o nq u a l i t y c o n t r o l ，ip r o g r a m m e d “p r o g r a mo fc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n tc o n s t r u c t i o nq u a l i t y c o n t r o l a n d p r o g r a mo f b a s ec o u r s ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o l ”t h r o u g ht h eu s i n g o ft h ep r o g r a m ，w ec a nc o n t r o lt h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yo fc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t a n db a s ec o u r s ee f f e c t i v e l y , a n di m p r o v e t h eq u a l i t yo ft h er o a de n g i n e e r i n gf r o mt h e f u n d a m e n t a l i t y k e yw o r d s ：c e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t ；b a s ec o u r s e ；c o n s t r u c t i o n ；q u a l i t yc o n t r o l ； p r o g r a m 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：q 年瑚p 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行 信息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留 在其他媒体发表论文的权利。 一躲驯 燧纠 日期：炒年d 月o 日 日期：胪彳年夕月，乙日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系 列数据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规 定享受相关权益。 学位论文储躲删 醐。1 刚月 指导教师签名：哥易 日期： 专明 o l 么月p 日 第章绪论 第一章绪论 1 1 前言 近年来，随着我国经济的快速增长，我国的公路交通建设取得了飞速的发展。 截至2 0 0 7 年底我国公路通车总里程达3 5 7 3 万公里，其中高速公路5 3 6 万公里。 有2 1 个省区市高速公路里程超过1 0 0 0 公里，其中，河南、山东两省突破4 0 0 0 公里；江苏、广东两省突破3 0 0 0 公里。十六大以来交通工作取得瞩目成就，五年 来共建成高速公路2 8 万公里，超过过去1 5 年的总和；新改建农村公路1 3 0 万公 里，超过过去5 3 年的总和。2 0 0 7 年，我国交通固定资产投资达7 5 0 0 亿元，全年 建成高速公路近8 3 0 0 公里，是历史上建成里程最多的一年。全国新改建农村公路 4 2 3 万公里，使乡镇通公路率达9 8 5 4 ，建制村通公路率达8 8 1 5 。2 0 0 8 年， 公路建设完成投资6 6 4 5 亿元，同比增长2 4 ，全年新增公路里程1 0 万公里，其 中高速公路6 4 3 3 公里。在路网建设方面，至2 0 0 8 年底全面完成西部开发8 条省 际通道项目审查和“五纵七横”国道主干线收尾工程，杭州湾跨海大桥和苏通大桥 建成通车，舟山连岛工程全线贯通，全国最后一条通县公路西藏墨脱公路和 杭州湾第二通道嘉绍大桥开工建设，泰州长江公路大桥工程建设进展顺利。预计 到2 0 2 0 年末，实现具备条件的乡( 镇) 和建制村通路，基本形成较高服务水平的 农村公路网络，农民群众出行将会更便捷、更舒适、更安全。 随着我国公路建设不断发展，公路交通流量与载荷不断提高，对公路路面使 用性能提出了愈来愈高的要求，而使用性能与路面施工质量是分不开的。公路施 工作为工程项目，投资和耗费的人工、材料、能源都相当大，投资者付出巨大的 投资要求获得理想的、满足适用要求的工程产品，以期在预定时间内能发挥作用， 为社会经济建设和物质文化生活作出贡献。如果质量差，不但不能发挥作用，而 且还会因质量、安全等问题影响到国计民生和社会环境【2 7 】。 工程质量的优劣，直接影响国家经济建设的速度。工程质量差本身就是最大 浪费，低劣的质量一方面需要大幅度增加返修、加固、补强等人工、器材、能源 的消耗，另一方面还将增加使用过程中的维修、改造费用。同时，低劣的质量必 然缩短工程的使用寿命，使国家遭受经济损失。因此，加强质量管理，是工程建 设的头等大事。 关于公路工程施工质量的研究，一些发达国家从上世纪中叶开始，经过多年 的实践，已基本上形成一套完整理论体系和管理方法。如提出采用动态质量控制 方法，以及建立工艺过程数学模型等以进行有效地施工质量管理。但多数从监理 的角度出发进行管理，往往以施工后的检验与质量评定为主，缺乏对施工过程的 2 第一章绪论 预控与监控，与施工单位的现场管理尚有一定的距离，因而实用性受到限制。 结合我国实际情况，我国现行公路质量管理体系具备以下特点： 1 1 1 首要性 公路工程建设是涉及到国计民生的重大项目，具有投资额大、建设使用寿命 长、工程建设程序复杂、受自然环境影响大等特点，是容纳技术、经济、管理多 门相关学科知识的综合性项目。公路工程的建设一切应以质量为中心，所谓“百 年大计，质量为本”。工程建设的投资、进度、质量三大控制，应当以质量为根本， 以效益为目的，以管理为纽带和桥梁，争取在最短的时间、用最少的投资实现最 优的质量。任何舍弃质量，追求进度和投资的的做法都是错误的。 1 1 2 多层次性 质量管理分为“政府监管、监理全过程参与、施工单位自检“ 三个层次，其 中以施工单位的质量自检为基础。只有施工单位真正从建设的源头狠抓质量，才 能确保工程质量。监理单位在全过程质检过程中不但应严格本着“对甲方负责、 对乙方实行监督“ 的准则，还应有对全社会负责的态度，严把质量关。政府监督 部门监管人员在熟悉规范和标准的同时，应当对现场情况了如执掌，而不是仅仅 依据报表和检测数据。 1 1 3 全面性 现行公路工程量管理遵循“全面质量管理的准则，即t q c ( t o t a lq u a l i t y c o n t r 0 1 ) 准则。t q c 要求质量管理具有以下特点： 三全的特点：全过程( 设计一施工一监理) 、全方位( 工序一分项一分 部单位一单项工程一建设项目) 、全员化( 每位从事项目建设的人员) 。 ( g ) t q c 要求整个管理过程是动态的上升过程。 遵循p d c a ( p l a n d e s i g n - c h e c k - a c t i o n ) 循环，及时发现问题，及时解 决问题。 1 1 4 强制性与可调整性 强制性是指项目的全过程必须遵守的特性，不得已不正当理由无故降低标准。 所谓可调整，并非评定标准是可以变换，而是根据工程实际情况，对新工艺、新 技术、新结构、新材料的技术标准的补充。 水泥混凝土路面是两大高级路面类型之一。随着我国经济的发展，道路的交 通量也在不断增多，因而对道路路面的使用要求也越来越高。在这种形势下，混 凝土路面的里程数迅速增长。研究表明，对于中等的交通量，水泥混凝土路面的 初期建筑投资虽然较沥青路面要多，但由于水泥混凝土路面的使用寿命长，所以 维护费用少；对于较繁重的交通量，水泥混凝土路面的初期建筑投资和使用期限 内的总费用均较沥青路面要少。从技术角度看，许多国家对水泥混凝土路面铺筑 第一章绪论3 技术进行了广泛的研究与实践，积累了丰富的经验，并且得出结论：混凝土道路 适宜于所有地区采用。因此混凝土路面在世界各地都在广泛使用。以美国为例， 在美国建造的承受重交通的高速公路，5 3 的州际道路和1 5 的一级联邦资助道 路均采用混凝土路面，2 0 的民用机场也采用混凝土路面。对于空运繁忙的机场， 混凝土路面数量更是占到5 0 。可以说在完善道路网的工程中，对于交通繁忙， 荷载重要性高的道路，更多地是选择混凝土路面。 目前，我国的水泥混凝土路面设计理论和方法在世界上已处于先进地位，施 工机械也不落后，但工程建设质量却总是不尽如人意，其原因主要是施工质量管 理水平低，施工质量管理存在以下问题： 信息反馈的滞后性无法实现对工程质量的动态跟踪管理 公路路面施工质量管理体系在设计，施工，监理三个部门之间实行。三者之 间的信息转移周期要经过多个环节，即使可以利用e m a i l 和f a x 等现代科技手 段，大大缩短时间，但还没有充分发挥计算机的功能。且手工操作的滞后性必然 会延长质检结果的上传与上级指令的下达。信息传递会产生一个盲区。具统计， 法国、德国等欧洲国家的质量管理跟踪周期是一星期，日本可以实现以小时或分 钟为单位进行质量跟踪管理，而我国的质量跟踪反馈周期是以月为单位。信息传 递的滞后性严重影响工作效率和工作质量【2 5 1 。 以手工为主的质量检测汇总工作量大，易出错，且容易掺杂人为因素 公路路面施工质量检验数据和报告都由人工来整理、分析，这一项工作的工 作量是十分巨大的。数据多了，很容易出现丢失、错记等问题，更使汇总数据做 纵向分析比对成为遥不可及的目标。这样一来，数据只能反映当时施工问题，而 不能作为揭示问题原因的工具，使得数据可利用性大大降低。人为分析数据，不 同的人会加入不同的主观因素，使数据分析结果客观性减弱，规律性减弱或破坏， 难以正确反映施工问题所在。这些都会导致施工质量难以得到提高。 质检报表形式不一致，报验工作量大 虽然我国现行“公路工程质量检验评定标准”既“公路工程质量监理规定 了分项、分部、单位工程等的质量检验评定报表，但由于分项、分部项目众多， 且项目划分有时要根据实际情况来确定，项目的划分工作量大也经常变化。并且， 实际检验评定的报表格式亦有所差异，每个项目检验项目的报表制作都要耗费较 多的时间，降低了劳动效率。 对于某些重大和复杂的项目，必须充分发挥计算机辅助管理的功能，充分利 用办公自动化系统。如“宁沪高速公路“ 就曾为整个项目的质量管理编制特定的 软件。只不过这种软件分项、分部的化分是针对“沪宁高速公路标段的划分， 此系统不具有通用性。但它在沪宁高速公路的建设过程中发挥了很大的作用。办 4 第一章绪论 公自动化是提高管理部门管理水平的有力手段。如何编制一个具有项目划分与管 理功能、能适合一般项目的软件，如何充分发挥计算机的辅助管理作用是目前值 得研究的重要课题。 1 2 国内外研究现状 世界上第一条以水泥混凝土作为路面的公路诞生于1 8 6 5 年英国的因佛内斯。 此后，水泥混凝土作为一种受人们欢迎的混合料在各国科学家的研究下飞速发展。 上个世纪3 0 年代初，美国b l a w - k n o x 公司生产出一台轨道式水泥混凝土摊铺 机，这种摊铺机以轨道作为基准来保证路面的平整度，堪称是世界上第一台水泥 混凝土摊铺机。1 9 5 7 年，美国加利福尼亚公路管理局对具有代表性的4 5 项道路 工程的机械化施工做出工序曲线，就施工的时间与生产量的关系进行调查研究， 在美国运输交通技术协会年会的道路会议上，首次提出了香蕉曲线理论，来对施 工质量进行控制。这可谓是路面施工质量管理的雏形。 真正对公路工程管理系统的研究始于上世纪七十年代，整个系统包含内容甚 多，其中较为成熟并已推广使用的只有路面养护管理。对于工程项目施工管理， 一些发达国家已经开发出以计算机信息管理为基础的施工管理软件，比较著名的 有：德国的p l u s e i n e 工程项目管理软件包，美国的f i n eh o u r ，t i m e l i n e4 0 p 3 等工程项目管理软件。目前影响较大的当数美国微软公司开发的p r o j e c t ( 工 程项目管理软件) ，它建立在w i n d o w s 平台上，可将工程施工计划输入后，生 成相应的横道图、网络图及费用、资源强度图等，并可对施工中的进度、费用信 息进行及时处理，反映出工程的进度和费用支付情况，还可进行“工期一费用“ 优化和“工期一资源”优化。至此，计算机已经介入到了公路工程质量管理当中， 但这些套系统中对路面施工过程中质量管理的研究很少。 1 9 9 7 年到1 9 9 9 年，法国、芬兰、德国、英国、瑞典五个国家的七家单位合 作，在欧盟b r i t e e u r a m l i i 计划支持下进行了“计算机集成道路建设计划”的研 究。该项目运用高精度g p s 邮模式) 定位技术，独立开发激光引导技术，并融 合这两种定位技术，对压路机、摊铺机机群进行精确定位引导。整个控制系统由 地面子系统( c s s ) ，定位子系统0 s s ) 和机载子系统( o b s s ) 组成。摊铺机和压路机 由道路设计c a d 数据得到几何数据，在地面子系统和机载子系统的显示屏上， 可以清楚地看到机群的施工情况。设备施工的准备、进行、以及完成都由计算机 控制系统进行管理和控制。该项目开发了两个原型机：计算机集成压路机 ( c m c o m ) 和计算机集成摊铺机( c 1 r p a v ) 。 在我国许多项目中，也已经开始应用国外一些工程质量管理的方法、软件和 设备。但由于各国公路工程的质量评定标准不同，而且其他国家工程系统中缺乏 第一章绪论5 关于施工过程中质量管理的部分，且一些软件应用范围较窄，使用单位普遍反映 操作较为困难，因此想要拥有一套适合我国和施工质量管理系统，就必须由我们 自己展开研究。 当前我国高速公路水泥混凝土路面出现了使用寿命短、早期损坏严重的现象， 很多路面通车不久就不得不耗巨资进行维修、改造，大多数高速公路水泥混凝土 面层虽然已经使用了优质的材料，先进的施工机械，但仍无法修出高水平的面层。 我国目前路面施工技术总体水平偏低，质量保证体系不完善，尤其对施工过程中 影响质量的各个指标认识不足，没有一个完整的控制指标体系，对路面的施工过 程缺乏系统、深入的研究，施工质量控制方法不科学，是其中主要的原因。 近年来，国内已经在路面养护管理系统方面进行了比较全面的研究，并取得 了一定的成果，在一些省市达到了应用水平。而公路工程施工管理系统的研究则 刚刚起步，但公路施工管理要从主观经验型转变为现代化的客观决策科学系统型， 这一点己被国内公路建设部门所认同，有关这方面的研究越来越被各级公路管理 部门所重视。一些单位结合高等级公路的建设开展了这方面的研究，如1 9 8 8 年1 0 月京津塘高速公路开发了f i d i c 计量支付计算机辅助管理系统；长沙交通学院为广 深珠高速公路项目进行了计算机招标管理系统的开发和研究；湖北省宜黄高速公 路开发了计算机质量辅助管理系统：江西省南九一级公路，则开发了费用管理的 计算机辅助管理软件。国内一些软件公司则开始进行施工管理系统软件的开发工 作，如大连同洲电脑公司开发了基于p r o j e c t 平台上的t z - o s 软件，同样具有对进 度、资源、费用方面的管理功能，且全部为中文界面，使用较为方便。但它与p r o j e c t 一样，基本上是面对建筑工程的施工管理软件，没有质量管理的内容。 二十一世纪初，我国率先对施工过程中施工单位质量检验的项目、频度做出 硬性规定，并以规范的形式出台，这是我国的特有做法。规范中对路面施工中的 进料、摊铺、验收等各个环节做出了详细规定。与此同时，规范中还给出了一系 列施工动态质量控制的方法。有了方法，路面施工过程中动态质量控制就有了方 向，但是面对纷繁复杂的数据，人工实施工路面施工动态质量管理的难相当巨大， 而国外软件在国内实用性较差。为此，开发出一套适用与我国的路面施工动态质 量管理软件是势在必行。 1 3 主要研究内容 通过对水泥混凝土路面和基层施工过程的研究，找到合理的水泥混凝土路面 和基层施工动态质量控制方法，并编写水泥混凝土路面和基层施工动态质量控制 软件。为水泥混凝土路面和基层施工动态质量控制服务，让计算机与道路施工动 态质量控制相结合，提高工作效率，提高我国道路工程质量。主要研究内容如下： 6第一章绪论 研究水泥混凝土路面和基层施工技术，分析水泥混凝土路面和基层早期破 坏原因。 研究水泥混凝土路面和基层施工全过程控制模式及关键点的质量控制。 研究水泥混凝土路面和基层关键施工环节( 材料、设备、工艺、检测) 具 体控制方法。 编写水泥混凝土和基层施工动态质量控制程序。 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究7 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究 水泥混凝土路面( e e m e n tc o n c r e t ep a v e m e m ) 指的是用水泥混凝土板作面层的 路面。它是指以水泥混凝土板作为面层，下设基层、垫层所组成的路面结构，又 称刚性路面。水泥混凝土路面凭借其良好稳定性、耐久性和平整度以及强度高养 护工作量小等优点而倍受青睐。世界上无论是工业发达国家，还是发展中国家对水 泥混凝土路面的修筑技术都一直进行研究和总结，使得水泥混凝土路面在技术上 日臻完善，经济上显示出优势，并得到较广泛的应用。特别是高等级重交通的道路， 水泥混凝土路面得到更广泛的应用。 2 1 水泥混凝土路面施工工艺 2 1 1 施工准备工作 准备施工机械设备和质量检测仪器 1 ) 主要机械( 压路机、推土机、装载机、洒水车、混合料运输车、搅拌机、 振动梁、振捣棒、压纹器等等) 的数量、型号、性能及配套施工能力应满足施工 的最少配置要求，同时还要求满足工程进度的要求。 2 ) 试验检测设备应能满足本工程施工质量和施工进度的基本要求。 修补基层出现的各种病害，清扫放线、整修钢模、运入场地。 测量放线，根据设计定出路面中线和边缘线，并复核基层的标高、路拱横 坡，若标高和横坡的偏差超出容许值时，应整修，直至达到要求。 洒水湿润，保证基层湿润。 2 1 2 支模和布设钢筋 模板两侧用钢钎打入基层，或用有效的方法固定模板； 若发现基层低洼，可用强度合适的水泥砂浆铺平并充分填实模底，防止模 底漏浆，若基层个别部位不平，可将突起部分铲除； 检查模板相接处的高差和模板内侧是否错位或不顺适，若高差大于3 m m 或 有错位的模板应予拆除并重新安装，直至达到要求，在模板内侧均匀涂刷一层隔 离剂； 按设计要求安放传力杆、拉力杆和边缘钢筋。钢模插放拉力杆孔处，穿放 1 0 l o c m 的油毡，以防孔隙处漏。 2 1 3 水泥混凝土的搅拌与运输 各种材料严格过磅，并按照配合比准确称量控制； 最佳拌和时间：立轴强制式拌和机为9 0 1 8 0 s = 双轴强制式拌和机为6 0 8第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究 9 0 s ；最短时间不低于最低限；最长时间不超过最短时间的三倍，拌和颜色应一致， 拌和后的混凝土不发生离析现象； 由不变型的马槽式自卸车运到施工现场，不符合要求的混合料禁止运入施 工现场。 2 1 4 摊铺 铁锹反扣与三齿耙并用，严禁抛撒混合料； 混合料若有离析现象，尽快用锹耙翻拌均匀； 松铺厚度，根据试验确定； 2 1 5 振捣 摊铺的混合料立即用插入式振动捧均匀、全面、顺序振捣一次，同一位置 振捣不小于2 0 s ，移动间距3 0 c m ，应避免碰撞模板和钢筋； 紧接着用平板振动器振捣一遍，平板振动器要“z “ 形推进； 随后用摊铺整平机进一步整平，对不平处要及时挖填铺平： 滚杆滚揉，使混凝土表面提浆调匀，有条件时用轻、重滚杆，先重杆滚揉， 后轻杆滚揉。然后用直尺( 5 5m ) 横向检查。 2 1 6 抹面、压面、压纹 挂线检查平整度，发现不平整进一步刮平； 收水抹面、压面( 先用长木柄泥抹后用铁泥抹) ； 水泥混凝土初凝时压纹，人工压纹机压纹时一定要有靠尺，防止压纹不整 齐，弯道处压纹要按辐射状去压，否则将会出现纹宽不一致和外观不整齐的现象； 2 1 7 遮盖塑料 为防止水泥混凝土面板表面产生干缩毛裂纹或裂缝，应在铺筑好的水泥混凝 土板表面遮盖塑料薄膜。 2 1 8 拆模 水泥混凝土路面拆除模板最佳时间应根据水泥类型和当地昼夜平均气温来确 定。一般情况下，在当地昼夜平均气温在1 0 时，硅酸盐水泥、r 型水泥最早拆 模时间为3 6 小时；道路、普通硅酸盐水泥最早拆模时间为4 8 小时；矿渣硅酸盐 水泥最早拆模时间为6 0 小时。如果温度较高，拆模时间可以适当提前，具体时间 应按规范实行。普通硅酸盐水泥养生达1 6 天左右方可行车。 2 1 9 切缝 适宜的切缝的时间是施工温度与施工后时间乘积为2 0 0 3 0 0 个温度小时或 混凝土的抗压强度为8 m p a 1 0 m p a 时较合适，切缝可采用“跳轮”法，即每隔几 块板切一缝，然后再块切，这样可减少早期断裂和人、机不足，切缝来不及的麻 烦： 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究9 切缝深度为板厚的1 3 “ - 1 4 ，切缝太浅会引起不规则的断板； 及时清除( 冲刷) 缝内的泥渣，以利于灌缝。否则将加大灌缝的工作量。 2 1 1 0 养生、交通管制 养生时注意洒水、遮盖塑料布，养生时间不得小于规定时间。 2 1 1 1 清理施工现场 总结以上施工过程，给出水泥混凝土路面施工工艺流程图，见图2 1 。 2 2 水泥混凝土路面常见病害 随着水泥混凝土路面修筑技术的日臻完善，水泥混凝土路面发展的速度较快， 在技术、经济上也将显示出明显的优势。但是水泥混凝土自身的缺点是难以克服 的，比如：低韧性，随温度、湿度变化的变形大，以及需设置接缝等，特别是水 泥混凝土路面容易受到地质，气候等自然环境多变的影响。如果混凝土路面设计 标准不高且建设者们对路基、路面修筑质量不高，工程质量监管机制不完善，养 护管理不到位，不少路段竣工交付时养护前就出现断裂、掉角、表面干裂等病害， 其损坏率根据每次鉴定和验收的结果记载，( 按板块计) 在百分之三到百分这十之 间，随着使用年限的延长，病害逐年增多。为此，有必要针对水泥混凝土路面的 常见病害进行仔细分析，找出其产生的原因，对水泥混凝土路面施工质量进行严 格控制。 2 2 1 纵向裂缝 纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路 段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的。特别是当路堤从 局部洼地通过时，如果路堤两侧有效排水设施不健全，路堤两侧就会产生积水。 积水除向地基渗透外，还能渗入路堤下部、边部土层中，并通过毛细作用逐渐向 上，使路堤上部、边部的土层变湿。由于路堤边部土层的压实度较中间部分差， 一旦边部土层变成潮湿，边部土就产生固结变形，路堤形成横向不均匀沉降，在 行车荷载作用下，久而久之，路面就会出现纵向裂缝。半填半挖地段路基处理不 好，这样也会导致路中现出现纵向裂缝。此外，有些高速公路采用先填筑超车道 和主车道，以保持路线贯通，再填筑其余部分的方法进行施工，实践证明，按这 种施工方法修筑路基，其路面产生纵向理解裂缝几乎是不可避免的。采用大型滑 模机械摊铺，因前进速度快，振捣棒划沟不能充分振捣，也会产生纵向裂缝。 2 2 2 横斜向裂缝 水泥混凝土在很多情况下都会发生横、斜向裂缝病害，如下几种情况尤其容 易产生横、斜向裂缝。 填挖相交断面，新老路基交接处，土基密度不同部位； 1 0第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究 桥涵通道等构造物和路基连接处； 软弱地基，失陷性黄土等特殊路段。 图2 1 水泥混凝土路面施工工艺流程图 f i 9 2 1f l o wc h a r to fc e m e n tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o nt e c h n i c s 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究l1 分析横、斜向裂缝产生的原因，可谓多种多样，这其中包括路基的原因，也 不乏施工时不注意质量的原因。 土基强度不够或不均匀； 混凝土浇注后，缝切割较晚。因板底各断面磨擦系数不等，很可能在没割 缝前出现混板收缩，拉应力和温度应力集中，并超过当时混凝土的抗拉应力，使 混凝土板出现裂缝； 温差大。春秋两季施工的混凝土路面，白天与晚上的温差较大，一般在7 8 。c ，最大可达1 2 。混凝土板的上下两面对外界温度敏感程度相差也较大，一 般在1 0 左右，因温度的影响产生较大的翘曲应力，助长了裂缝的产生； 现在所修的水泥混凝土路面，所用水泥全部采用建筑指标，至今无有路用 指标水泥，只能采用外加剂进行缓凝，其材料指标不稳定； 在人工施工过程中，插入振捣棒时应是梅花形。如果在一个断面插入过多， 造成这一断面浆体过多，骨料下沉集中的分层离析，至使下沉骨料集中，浆体含 量少，收缩值小。上层浆体集中骨料少，收缩值大，这个断面很容易出现断裂； 真空吸水的搭接位置处理不合理，造成混凝土板含水量分布不均匀。中部 已达到塑性强度，边部仍呈弹软状态，这样搭接处也容易出现断裂； 施工时不断交通，半幅施工。旁边重型车辆的行驶，产生的振动，混凝土 板有就会出现裂缝； 施工时两车料相接处振捣不密实，蜂窝较多。形成一个强度薄弱的横断面， 也容易在断面上出现裂缝； 当路线纵坡较大时，应尽量采用上坡为施工前进方向，下坡施工因塌落度 原因也会出现裂缝。 养生不及时。施工中因养生不及时会使强度降低，出现干缩裂缝，这种裂 缝窄、短、浅，尽管它在一般情况下不会影响路面的正常使用，但它降低路面的 耐磨性、耐腐蚀性并加剧混凝土的风化，影响使用寿命。 2 2 3 交叉裂缝和破碎板 交叉裂缝和破碎板是水泥混凝土路面的一种严重破坏形式，对行车的安全性 和舒适性产生较大的影响。公路运输超载严重，路面板厚度不足或强度偏低，板 底脱空基层松散或强度不够，土基的不均匀沉降和地下水位过高路基液化等都可 能会导致路面板出现交叉裂缝或破碎板。另外，当路面出现纵、横、斜向等各种 裂缝时，如果养护不及时，路表水沿缝隙进入基层或路基，导致基层和路基浸水 软化，在重载反复作用下，裂缝会进一步扩展，如此循环，久而久之，路面就会 产生交叉裂缝，甚至出现破碎现象。 1 2 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究 2 2 4 掉角 掉角通长由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当或者失效，造成路表水沿缝隙 下渗。尤其当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差 时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使板角处产生唧泥，板下被冲刷掏空， 造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角。路面板的接缝传荷能力差，在施 工中，为了使角部容易振捣，少出现蜂窝，特意用些粗骨料少的混凝土，振捣时 间又长一些，造成表层浆体过多，骨料下沉集中的分层离析，使其抗折强度降低： 反之因振捣不密度，角部侧面有蜂窝麻面，这两种情况在车轮的作用下，很容易 出现掉角。 2 2 5 孔洞 混凝土路面表面呈现破损和孔洞，主要原因是施工质量差。混凝土材料中夹 带有朽木纸张和泥块树叶等杂物，还有春季施工，水中夹带冰块都可以块造成混 凝土板的孔洞。 2 2 6 磨耗层局部脱落 磨耗层局部脱落，出现露骨麻面现象，其原因如下： 行驶在路面上的某种车辆机械的金属硬轮，硬石子等撞击，摩擦路面而形 成破损； 施工中，因缓凝剂级配不合理或指标不稳定，造成成型时间超过了初凝时 间，使面层强度受到损失。 在施工中，振捣过后混凝土板不够厚度。为了省事，只拌砂浆找平，或用 推擀的方法找平，从而形成一层砂浆层，这一层造成表面水灰比不均匀，就会出 现网裂，在车轮反复作用下，甚至出现脱皮、露骨，如果水泥稳定性能差一些， 就很容易出现麻面现象。 2 2 。7 路面接缝损坏 填缝料损坏、接缝碎裂、唧泥以及纵、横缝啃边等都是混凝土路面接缝损坏 主要表现形式。在混凝土路面施工时要设置许多纵横缝，有纵向施工缝、纵向缩 缝、横向施工缝、横向缩缝、横向胀缝、交叉口接缝等鲫。混凝土填缝料损坏的 主要原因是由于填缝料本身的各项技术指标没能达到要求，填缝料过早失效造成 的；接缝碎裂是由于胀缝损坏造成胀缝被其他不同强度及弹性模量的填充物替代， 使混凝土路面不能很好的膨胀，路面再次升温时接缝处的部分混凝土受到很大的 剪应力，至使该处混凝土路面被剪坏；唧泥现象则主要是由于横缝处的底层未处 理好，造成基层路基侵蚀破坏；路面纵、横缝啃边就是路面纵、横缝处混凝土在 汽车荷载作用下局部脱落，它的形势有块状脱落和锯齿形脱落。块状脱落的主要 原因是与施工拆模、面板养护、锯缝、交通管制以及不正确的习惯有关。 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究1 3 2 2 8 变形损坏 混凝土路面变形损坏主要表现形式有错台、起拱和沉陷。错台的主要原因是 由于接缝处的传力杆设置不当，使得接缝处路基和底层受到过大荷载产生不均匀 沉降使混凝土板高低不平；而起拱主要是由于胀缝被堵塞引起的：沉陷则是由于 路基不均匀沉降造成的。 2 3 水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点 通过对水泥混凝土路面施工工艺和病害的分析，并总结国内外大量的实践经 验发现，水泥混凝土路面的实用性能在很大程度上取决于施工质量，施工质量又 依赖于科学严密的管理。随着我国国民经济的快速发展，公路运输总量持续增长。 交通流量、交通荷载、轮胎压力不断增加，如何控制好公路水泥混凝土路面的施 工质量成为施工的重点，而如何抓住施工质量控制关键点又成了重中之重。 2 3 1 原材料质量控制 原材料在水泥混凝土路面质量控制过程中占有比较重要的位置。在前面的分 析中有许多病害都是与路面混凝土的强度有着极大关系。而路面混凝土的强度又 直接与浇筑路面混凝土的材料相关，因此严把材料关，原材料质量控制就成了水 泥混凝土路面施工质量控制的关键步骤。 水泥品质是保证混凝土强度的首要因素。水泥各项指标必须符合国家标准。 检验项目包括抗压强度、抗折强度、化学成份等。必要时应控制游离氯化钙及碱 含量，以防止发生碱骨料反应，影响路面的耐久性【3 6 j 。 粗集料主要控制其最大粒径、硬度以及含泥量和粒形。粗集料应质地坚硬、 耐久、清净。一般选用火成岩和变质岩，不使用沉积岩，可以保证岩石的强度， 进而保证混凝土的抗弯拉强度。加工方式宜采用反击式、冲击式或锤式二级破碎 设备，鄂式破碎很难满足其针片状含量要求；细集料主要控制细度模数及含泥量， 集料的含泥量一旦超标，将大大降低路面的抗折强度并增加干缩变形。 外加剂的选用也是水泥混凝土路面材料的关键。合适的外加刺剂，一要与水 泥相适应；二要符合设计要求的抗折强度；三要满足施工方法对拌和物工作性能 的要求；四要满足最小变形和耐久性要求。 此外，有些对粉煤灰、填缝料、养生剂、水等材料的选用也要严格控制其质 量。水在混凝土原材料中是最容易被忽视的，劣质水会使路面混凝土的表面出现 水浪形波纹、水垢斑迹等不好的外观。 2 3 2 配合比控制 单位水泥用量要有严格控制。路面混凝土的单位水泥用量应按规范规定确定， 用量过大，会使水泥浆增多，集料之问的嵌锁力减小，使得抗折强度提高并不明 1 4第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究 显。同时水泥浆过多会增加干缩变形，影响路面平整度，易产生开裂。集料级配 组成要合理。砂率的选用经验数据比较成熟，容易选定。粗集料一般要采用两级 配进行掺配，由于粗集料加工现状不理想，确定一个相对合理的掺配比例是很重 要的。 在水泥混凝土有特殊要求时，需掺入外加剂。此时不但要控制好外加剂的质 量，同时一定要根据需要确定相应的外加剂种类和用量。比如，要配制出具有高 抗弯拉强度、耐久性好的混凝土，就要求混凝土水灰比很小，因此必须采用高效 减水剂，才能使路面混凝土在低水比、低水泥用量的情况下达到较高的力学指标 和较好的工作性能；掺入引气剂有利于提高混凝土路面的抗冻性( 耐久性) ，降低 路面刚度，对变形性能有较大的改善。 2 3 3 施工质量控制 施工过程控制尤为重要，它包括拌和质量控制、铺筑质量控制以及后期的拆 模和养生等。拌和时各种原材料的偏差都有要求，不能超出规范规定的允许值。 混凝土拌和完成后到铺筑完毕的时间应严格控制，时间太久会影响混凝土的和易 性并发生离析，从而大降低工程质量。铺筑时应控制好模板质量和模板安装的质 量，模板安装偏差一定要限制在规范规定的范围内。铺筑完成后，拆模和养生同 样要按照规范规定执行，否则对混凝土强度会产生不利影响。 施工时要认真细致地做好试验路段的铺筑。铺筑水泥混凝土路面试验路段分 为试拌和试铺两阶段，试验段在与施工条件等同的条件下实施。通过在指定工作 段试验性地组织施工、检验、总结，得出必需的工作参数和施工经验用以指导 正式生产。 2 3 4 其它方面质量控制 除了以上几个方面外，水泥混凝土路面施工还有一些关键点需要狠抓质量控 制。混凝土的配筋，接缝传力杆的质量都会影响到水泥混凝土路面的使用性能， 其质量问题也是不容忽视。与此同时，施工全部完成后的质量检验也必不可少， 只有各项指标全部合格，才是高质量的水泥混凝土路面。 2 4 本章小结 本章通过对水泥混凝土路面施工艺和常见病害的总结研究，从理论上对水泥 混凝土路面施工动态质量控制和重要性进行了分析，并找出了水泥混凝土路面施 工质量控制的关键点。 关键点之一，原材料质量； 关键点之二，配合比设计； 第二章水泥混凝土路面施工动态质量控制关键点研究15 关键点之三，施工的质量； 关键点之四，配筋、接缝和竣工质量。 1 6第三章水泥混凝土路面施工动态质量控制方法研究 第三章水泥混凝土路面施工动态质量控制方法研究 先进的施工动态质量控制理论应当是以国家和人民的需要为依据，以用户的 要求为标准，以生产技术为基础，以先进的科学方法为手段，以全员积极参与为 保证，以最大的社会经济效益为目的，以实际使用效果为最终评价的一套完完整 的、高效的、实用的理论。从这套理论中可以具体化出一套简便易用，能应用于 工程实践并能有效提高工程质量的系统。从而切实为工程服务，为社会服务。 3 1 施工动态质量控制的意义和必要性 3 1 1 施工动态质量控制的意义 施工动态质量控制是为了经济、高效地修筑出符合设计标准、满足建设单位 需要及质量合格的工程产品，是贯穿整个施工过程的综合管理。工程建设项目与 工业产品不同，它具有长期性。一项具有良好质量的工程产品，不仅在其施工结 束、竣工验收时能满足合同规定的质量标准和使用功能，产生良好的社会效益， 而且在投入使用后也应保持较长时期的优良使用性能。同时，它也会给施工企业 本身带来信誉，增强其竞争能力。 良好的道路工程质量不仅直接提高道路的使用性能和寿命，而且还综合地反 映项目管理活动的成果和施工、监理的素质及水平，质量差的道路工程不仅会给 使用带来不便，甚至还会带来严重事故造成国民经济损失。因而可以说质量是工 程项目的生命之所在。要搞好工程质量，必须做好施工质量控制，施工质量控制 是工程质量的保证和基础，而工程质量是企业各方面工作质量的综合反映。施工 质量控制体现在施工的所有环节中，以及各种辅助施工的活动中，通过施工中的 材料质量控制、工作质量控制，最后可在工程质量、经济效益中表现出来。 施工动态质量控制不仅仅要达到提高工程质量的目的，还要实现有效地利用 有限的资金和资源，尽量节约投资，按合同实现工期要求，按标准达到规定的质 量水平，从而使施工效果达到质量好、进度快、投资少的总目标。施工动态质量 控制不同阶段具有不同的阶段目标，阶段目标是工程项目质量控制总目标的手段 性目标，它服从和受控于工程项目质量控制总目标，并影响总目标的实现。两者 相互影响、相互制约，共同构成施工动态质量控制系统。施工单位和监理单位可 以利用这一系统资源、资金、质量、工期等约束条件下，对施工进行实时的动态 的质量控制，计划有效地组织人力、物力、财力进行施工，并通过施工过程跟踪、