隧道钢纤维混凝土路面施工技术

隧道钢纤维混凝土路面施工技术xx高速公路是xx省十项重点工程项目，是省委、省政府促进“区域经济发展战略”实施的民心工程，是一条推动粤东山区社会经济快速发展的“政治路”、“致富路”、“奔康路”。由中铁十四局集团第二工程有限公司负责施工的xx高速公路路面二标工程，位于xx省梅州地区兴宁市境内，起始里程为：K24+000～K50+218.058，全长26.218km，施工日期自2004年6月1日至2005年8月31日，工程总工期为15个月，具有工期紧、任务重、交叉施工繁多的特点。2合同段共有章印隧道和永和隧道两座隧道，总长度1700米，设计为27cm厚钢纤维砼路面。钢纤维混凝土是一种当代迅速发展的性能优良的新型复合建筑材料，钢纤维混凝土路面，就是将钢纤维均匀地分散于基体混凝土中（与混凝土一起搅拌），并通过分散的钢纤维，减小因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部的应力集中，从而控制混凝土裂缝的扩展，提高整个复合材料的抗裂性。同时由于混凝土与钢纤维接触界面之间有很大的界面粘结力，因而可将外力传到抗拉强度大、延伸率高的纤维上面，使钢纤维混凝土作为一个均匀的整体抵抗外力的作用，显著提高了混凝土原有的抗拉、抗弯强度和断裂延伸率。与普通混凝土相比，其抗拉、抗弯、抗裂及耐磨、耐冲击、耐疲劳、韧性等性能都有显著提高，它不仅可使面层减薄，缩缝间距加大，改善路面的使用性能，延长路面使用寿命，而且还可节省工程造价，缩短施工工期。钢纤维砼施工的基本要求1.1钢纤维混凝土材料目前国内外生产砼用的钢纤维类型共有高强钢丝切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维和熔抽型钢纤维等四大类。其长度分为各种不同规格，常用尺寸范围为20～60mm，长径比为30～80，抗拉强度不低于380MPa。在施工时钢纤维在混凝土中的掺入量为0.6％（体积比）。水泥采用425＃普通硅酸盐水泥，以保证混合料具有较高的强度和耐磨性能。钢纤维混凝土用的粗骨料最大粒径不宜大于20mm。细集料采用中粗砂，平均粒径0.35mm～0.45mm，。砂率采用45％～50％。为防止钢纤维混凝土在搅拌时纤维结团，在施工时每拌一次的搅拌量不宜大于搅拌机额定搅拌量的80％。为保证混凝土混合料的搅拌质量，采用先干后湿的拌和工艺。投料顺序及搅拌时间为：粗集料→钢纤维（干拌1min）→细集料→水泥（干拌1min），其中钢纤维在拌和时分三次加入拌和机中，边拌边加入钢纤维，再倒入黄砂、水泥，待全部料投入后重拌2min～3min，最后加足水湿拌1min。总搅拌时间不超过6min，超搅拌会引起湿纤维结团。按此程序拌出的混合料均匀。尚若在拌和中，先加水泥和粗、细集料，后加钢纤维则容易结成团。而且纤维团越滚越紧，难以分开，一旦发现有纤维结团，就必须剔除掉，以防止因此而影响混凝土的质量。1.2钢纤维混凝土浇捣钢纤维混凝土浇捣与普通混凝土一样，浇筑和振捣是施工中的重要环节，直接影响钢纤维混凝土的整体性和致密性。不同之处就是其流动性较差，在边角处容易产生蜂窝，因此，边角部分可先用捣棒捣实。在混凝土面层抹平过程中，因钢纤维直径较粗而易冒出路面，影响到行车安全，故在施工时需注意清除。2施工技术2.1原材料水泥：塔牌P.II42.5普通硅酸盐水泥；细集料：用中粗砂，细度模数2.7，平均粒径0．35mm～0．48mm，含泥量＜2％；粗集料：碎石4.75mm～16mm，含泥量＜1％，质地坚硬；钢纤维：选用由江苏宜兴宜剑钢纤维有限公司生产的600级钢纤维，抗拉强度不小于600MPa。该产品性能稳定，使用效果良好。性能指标值见表1。表1弓型型钢纤维性能检验表序号检验项目单位检验结果1抗拉强度MPa642.5、6628.33、635..8、642..5、633..6、平均：636..52弯曲试验-冷弯900、弯芯33mm、1次、未断断3长度mm33.5～355平均：34.554厚度mm0.66～0..68平均：0.66685宽度mm0.7～0.882平均：0.7556外观质量-样品表面无油污污涂层和杂杂质拌制钢纤维混凝土，宜掺加减水剂，在本项目中采用江苏徐州超力建筑材料公司生产的CNF－3引气高效减水剂。其各项性能指标经xx交通集团检测中心进行试验检测，结果如表2：表2CNF－3型引气高效减水剂性能检验检测项目性能要求实验结果减水率（%）≥12.031.7泌水率比（%）≤10040.1含气量（%）＞3.04.3初凝时间（miin）＞+90254抗压强度比3d≥125168.27d≥125151.728d≥120135.828d收缩率比比（%）≤135115.2钢筋锈蚀应说明对钢筋有有无锈蚀无2.2钢纤维混凝土配合比设计表3室内配合比设计材料名称水泥砂骨料水减水剂钢纤维坍落度和易性1#配比1M3用量3888539301695.42453.0稠度、粘聚性、保保水性满足足要求比例12.202.400.440.0140.1162#配比1M3用量4208729451685.45453.0稠度、粘聚性、保保水性满足足要求比例12.082.250.40.0130.1073#配比1M3用量4028709551695.46453.0稠度、粘聚性、保保水性满足足要求比例12.162.380.420.0140.112按照抗折强度和抗压强度双控标准要求及施工的工作度采用以抗折强度为主要指标进行设计。设计抗折强度6．0MPa、抗压强度35MPa。:通过计算，室内按水灰比（W/C）1=0.41,(W/C)2=0.36,(W/C)3=0.46三种情况拌制钢纤维混凝土混合料,并制作试件。其配比情况如表3试件制作并标养28d后，测定其抗压强度，并绘制灰水比关系图。据混凝土配制强度，调整各种材料用量。最终确定室内配比为：水泥∶水∶砂子∶石子∶钢纤维=1∶0.40∶2.08∶2.25∶0.107，W/C=0.4，坍落度3.0,和易性满足要求。为使钢纤维在混凝土中分散均匀，采用二次投料三次搅拌法。先将石子和钢纤维干拌1min，加入砂子、水泥再干拌1min，最后注水搅拌。总搅拌时间不超过6min，超搅拌会形成湿纤维团。每次搅拌量应在搅拌机公称容量的1／3以下为宜。2.3施工工艺（1）基层处理及路面浇筑在钢纤维混凝土浇筑前，确保隧道铺装层表面平整，基层顶面必须清扫干净并保持湿润状态，不得有积水。（2）钢纤维混凝土搅拌钢纤维混凝土搅拌采用间歇式拌合楼，湿拌的时间要比同条件普通砼搅拌时间延长1～2min，干拌的时间不少于1.5min。钢纤维采用人力手工分散，为使钢纤维在混凝土中分散均匀，采用二次投料三次搅拌法，即先将石子和钢纤维干拌1min，加入砂子、水泥再干拌1min，最后注水湿拌1.5min左右，总搅拌时间控制在6min内，搅拌时间过长会形成湿纤维团。且每次的搅拌量不宜大于额定搅拌量的80％。高温天气施工时，采取覆盖原材料等方法控制砼温度，拌合料温度控制在35度以下。（3）运输与浇筑混凝土运输采用和普通砼相同的运输方法，但应尽量缩短运输时间，避免拌合料的离析和过大的坍落度损失，否则会造成卸料困难和影响浇筑质量。根据施工进度、运量、运距及路况，选配车型和车辆总数。总运力应比总拌和能力略有富余。确保新拌的砼在规定的时间内运到摊铺现场。运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不得超过1.5m，以防混凝土离析。钢纤维混凝土采用滑模摊铺机摊铺，辅以人工找平，由于隧道路面宽度为7.5米，路面两侧为宽50厘米的排水沟，正常路面摊铺为8.5米，为保证摊铺正常进行，要向内侧调整摊铺机履带，确保履带走行在边沟盖板顶，基准线设置在隧道电缆沟边部，其他同路面正常摊铺。见图1图1摊铺机布置位置示意图由于钢纤维砼对浇筑的间断、冷缝等比普通砼更为敏感，当因浇筑产生前后浇灌拌合料的界面时，纤维即被界面分割，界面上纤维的增强增韧效能消失，对结构抗力十分不利，所以一定要保证钢纤维分布的均匀性和结构的连续性，浇筑施工不得中断，也不应停断时间太长，以防产生冷缝。振捣棒组的振捣频率不要低于10000rpm，振捣棒组底缘要严格控制在面板表面位置，不得将振捣棒组插入路面砼内部振捣。漏振和过振对钢纤维的质量都不利。漏振产生的不密实对于钢纤维砼影响比普通砼还严重，因为钢纤维砼本身流动性差，密实度差时，钢纤维同砼的结合性更差并且会引起钢纤维的锈蚀。过振会引起钢纤维下沉，钢纤维分布于浇筑振捣段的下层，对结构的抗力不利。做面分两次进行，先找平抹平，待混凝土表面无泌水时，再做第2次抹平，抹平后沿模坡方向拉毛，拉毛时避免带出钢纤维，拉毛深度1～2mm。不得有钢纤维外露现象，外露的钢纤维要用抹子将钢纤维压入，为使刻槽时不切断钢纤维或使钢纤维外露，在面层成型时钢纤维压入的深度应超过刻槽深度。（4）养护与切缝钢纤维混凝土路面原则上不设置胀缝，不设置传力杆。当混凝土达到强度25%～30%时，采用切缝机进行缩缝切割，切缝深3cm，缩缝每5m设置一道。钢纤维砼路面要先进行试切缝，在钢纤维不挂坏边缘时，才允许开始切缝。施工缝位置宜与缩缝设计位置吻合，施工缝应与路中心线垂直，不设置传力杆。缩缝均采用灌式填缝。混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，终凝后及时覆盖草袋，并每天均匀浇水，保持潮湿状态，养护10d～15d。与此同时做好封闭交通，待强度测试达到规定要求后即可开放交通。2.4施工质量控制钢纤维混凝土的质量除对原材料、配合比以及施工过程的主要环节进行控制外，还重点对钢纤维混凝土的搅拌、钢纤维的投入以