水泥混凝土道面接縫倒角工藝

水泥混凝土道面接縫倒角工藝

通過(guò)立法的審查和通過(guò)的優(yōu)化一直是不同國(guó)家機(jī)場(chǎng)混凝土隧道的研究的重點(diǎn)。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)道面設(shè)計(jì)指南中提出水泥混凝土道面所有暴露的切縫、邊緣和尖角都要進(jìn)行倒角處理,推薦半徑為6mm的圓倒角和6mm×6mm的45°斜倒角。國(guó)內(nèi)已于2006年成功實(shí)踐了道面接縫倒角工藝,并通過(guò)了國(guó)家民航總局的技術(shù)成果鑒定,推廣在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程水泥混凝土道面建設(shè)中應(yīng)用。水泥混凝土道面接縫倒角施工工藝通過(guò)在上海浦東機(jī)場(chǎng)三跑道和虹橋機(jī)場(chǎng)二跑道的應(yīng)用實(shí)踐,已趨于成熟,并隨后應(yīng)用于海軍某機(jī)場(chǎng)建設(shè)。該倒角施工工藝不僅可以應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面,同樣適用于水泥混凝土路面、橋梁的接縫處理。1工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程1.1道面嫁接形式的確定傳統(tǒng)的水泥混凝土道面接縫為直角切縫的形式(見(jiàn)圖1a),這種接縫形式在外部荷載的反復(fù)作用和長(zhǎng)期的溫度應(yīng)力作用下,容易在接縫部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,進(jìn)而造成板邊掉邊掉角、接縫破碎、嵌縫料損壞等病害,影響日常運(yùn)營(yíng),造成經(jīng)濟(jì)損失。為了解決道面接縫部位的病害問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了廣泛研究。研究發(fā)現(xiàn),接縫槽口的形狀和尺寸對(duì)病害的形成也有重要影響。為此,上海機(jī)場(chǎng)集團(tuán)聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)對(duì)道面接縫優(yōu)化展開(kāi)了研究,結(jié)合國(guó)外對(duì)道面接縫的常規(guī)處理方法,選定了45°斜角、圓角、橢圓角3種接縫形式(其中,斜角選擇4mm×4mm和6mm×6mm,圓角選擇半徑4mm和6mm,橢圓角選擇4mm×6mm),結(jié)合傳統(tǒng)直角接縫,共6種接縫形式(見(jiàn)圖1),利用ANSYS軟件建立有限元模型,以Boeing777-300ER飛機(jī)作為荷載機(jī)型,對(duì)6種道面接縫形式的接縫部位在荷載和溫度應(yīng)力的作用下進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如下。1)不同的接縫形式對(duì)道面接縫的應(yīng)力影響距接縫位置越近差異越大,傳統(tǒng)的直角接縫應(yīng)力比較集中,在距接縫1cm范圍內(nèi)甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力,而半徑6mm的圓倒角接縫能顯著改善接縫部位的應(yīng)力集中現(xiàn)象,消除拉應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力,6mm×6mm的斜倒角次之。2)不同的接縫形式對(duì)道面接縫的應(yīng)力影響范圍水平為輪印長(zhǎng)度、豎向以距板塊表面10cm范圍內(nèi)比較明顯,該范圍以外接縫形式對(duì)接縫的受力影響基本趨于一致。隨后,選取一條平行滑行道,分別以傳統(tǒng)的直角切縫、6mm×6mm45°斜倒角、半徑4mm圓倒角、半徑6mm圓倒角各300m進(jìn)行施工對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,不同的接縫形式對(duì)道面平整度和摩擦系數(shù)無(wú)明顯影響,而且各種接縫形式下的道面平整度和摩擦系數(shù)均能滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。研究及試驗(yàn)表明,半徑6mm的圓倒角接縫工藝能顯著改善道面接縫部位的受力狀態(tài),而且倒角的外觀質(zhì)量較好,施工質(zhì)量控制較好。1.2新型分離式切割刀頭研發(fā)國(guó)外的倒角工藝,以美國(guó)的圓倒角和澳大利亞的45°斜倒角為例,均是進(jìn)行4mm寬的窄縫和8mm寬的擴(kuò)縫切割后,再用分離式切割鋸片進(jìn)行倒角切割,工藝復(fù)雜,造價(jià)高,而且技術(shù)難以控制,容易在倒角施工時(shí)在混凝土道面板表面接縫邊緣位置形成小錯(cuò)臺(tái),容易造成道面板邊破壞。為解決分離式切割的技術(shù)弊端,同時(shí)簡(jiǎn)化施工工藝,降低倒角造價(jià),由上海機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建指揮部組織相關(guān)施工單位、切割鋸片生產(chǎn)廠家和行業(yè)專家,自主研發(fā)、設(shè)計(jì)生產(chǎn)出整體式特種異形刀頭,并加裝深度控制儀,該設(shè)備減少1道施工工序,即窄縫切割后,一次同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)縫和倒角施工,降低了施工技術(shù)難度和倒角費(fèi)用。而且整體式鋸片擴(kuò)縫切割深度更均勻,倒角不會(huì)形成小錯(cuò)臺(tái),工藝更先進(jìn)。2縫槽清理施工機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面接縫倒角施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→施工放樣→切縫(4mm寬窄縫)→泥漿沖洗→清理縫槽→施工放樣→擴(kuò)縫、倒角→泥漿沖洗→清理縫槽→嵌縫、灌縫。2.1試驗(yàn)段作業(yè)小組在施工準(zhǔn)備階段,首先應(yīng)完成對(duì)操作手的相關(guān)培訓(xùn),讓操作手熟練掌握擴(kuò)縫機(jī)的操作規(guī)程,包括落刀位置、機(jī)械行走速度、起刀位置的控制等內(nèi)容。然后在試驗(yàn)段進(jìn)行試作業(yè),對(duì)操作手進(jìn)行考核,挑選機(jī)具操作熟練、作業(yè)成品好的操作手,配備測(cè)量、清洗等相關(guān)輔助作業(yè)人員,組成作業(yè)班組。其次,對(duì)作業(yè)班組進(jìn)行技術(shù)交底,對(duì)施工機(jī)具尤其是擴(kuò)縫機(jī)進(jìn)行檢查、維護(hù)。2.2道面放樣放樣在施工放樣階段,主要根據(jù)設(shè)計(jì)交底、施工圖紙,按道面分倉(cāng)進(jìn)行放樣。這個(gè)過(guò)程對(duì)測(cè)量放樣的精度要求高,要求分倉(cāng)澆筑的道面每條倉(cāng)的橫縫要在一條直線上,不得有錯(cuò)縫。2.3切割時(shí)間和道面混凝土切割角度這個(gè)過(guò)程主要是分倉(cāng)的橫縫,即溫度伸縮縫的切割。應(yīng)按規(guī)范,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)氣候條件如氣溫、干濕程度等,確定切割時(shí)間。切縫過(guò)早,切割刀片容易造成縫邊混凝土破碎;切縫過(guò)晚,道面混凝土因內(nèi)部水化反應(yīng)容易產(chǎn)生裂紋甚至斷板。此外,獨(dú)立倉(cāng)澆筑的道面混凝土也應(yīng)在拆模后進(jìn)行縱縫的掃邊、校正,保證混凝土澆筑后縱縫呈一條直線,不產(chǎn)生偏差。2.4道面粗糙度、切縫深度在切縫后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行縫附近的泥漿沖洗,以免泥漿對(duì)道面形成污染,在道面表面固結(jié),影響道面的平整度和粗糙度。沖洗后,應(yīng)及時(shí)檢查切縫深度、切縫偏差。切縫深度不夠的應(yīng)補(bǔ)切;切縫有偏差的應(yīng)做好相關(guān)標(biāo)記,以便擴(kuò)縫時(shí)進(jìn)行校正。2.5縫內(nèi)破損的修補(bǔ)在正式擴(kuò)縫倒角前,應(yīng)清除縫內(nèi)的雜物、灰塵等,首先用鐵絲將縫內(nèi)的砂等雜物勾出,再用空壓機(jī)清除縫內(nèi)灰塵,然后對(duì)擴(kuò)縫區(qū)域進(jìn)行檢查,對(duì)于掉邊等縫邊破損位置,應(yīng)先完成修補(bǔ)方能進(jìn)行擴(kuò)縫倒角。2.6確定角前施工放樣在清理縫槽、掉邊修補(bǔ)之后,進(jìn)行施工放樣。擴(kuò)縫、倒角前的施工放樣,主要是確定擴(kuò)縫、倒角區(qū)域及部位,對(duì)于切縫時(shí)產(chǎn)生的偏差,放樣時(shí)要糾正,保證擴(kuò)縫、倒角后整個(gè)道面區(qū)域內(nèi)縫通長(zhǎng),呈直線,無(wú)錯(cuò)縫現(xiàn)象。2.7擴(kuò)縫、倒角施工機(jī)在清理縫槽和施工放樣等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成之后,開(kāi)始進(jìn)入擴(kuò)縫、倒角施工工序。這道工序在切縫、擴(kuò)縫、倒角、灌縫等工序中極為重要,因?yàn)閿U(kuò)縫、倒角直接影響道面表面觀感、接縫的平順以及倒角的質(zhì)量和效果。擴(kuò)縫、倒角施工機(jī)械在現(xiàn)場(chǎng)加水、調(diào)試完畢后就位,鎖定機(jī)械的行走系統(tǒng),安放導(dǎo)輪設(shè)施和深度控制儀,將電機(jī)調(diào)到指定轉(zhuǎn)速,勻速、緩慢地放下鋸片,再緩慢開(kāi)動(dòng)行走系統(tǒng),開(kāi)始擴(kuò)縫和倒角。在擴(kuò)縫、倒角過(guò)程中,要隨時(shí)檢查導(dǎo)輪,防止鋸片走偏;也要隨時(shí)檢查擴(kuò)縫、倒角的質(zhì)量,有偏差即刻調(diào)整。2.8擴(kuò)縫、倒角清洗該道工序基本等同于切縫后的泥漿清洗。不過(guò)擴(kuò)縫、倒角時(shí)的清洗應(yīng)該讓沖洗的水流到道肩外,避免水沿著道肩邊下滲或在道肩外積水,從而引起道肩凍脹。2.9砂石等雜質(zhì)灌縫之前應(yīng)先清理縫槽。此道工序基本與擴(kuò)縫、倒角前的清理縫槽相同。但是應(yīng)該更加仔細(xì),縫內(nèi)不能有水或潮濕,必須用空壓機(jī)吹干;也不能留有砂、石等任何雜物,以免混凝土道面內(nèi)部應(yīng)力作用而使板塊翹起、板邊擠碎或擠出灌縫料等。目前機(jī)場(chǎng)道面多采用直徑10mm的泡沫塑料條進(jìn)行嵌縫(縫寬8mm),嵌縫條上部進(jìn)行灌縫、密封。灌縫多采用硅酮密封膠或聚氨酯密封膠。灌縫的密封膠表面應(yīng)低于接縫表面6mm左右,并形成凹面。目前灌縫施工工藝多采用灌縫機(jī)灌縫,一次成活,行走速度快,灌縫均勻,質(zhì)量及表觀效果好,比人工灌縫效率高。3應(yīng)用示例和反饋3.1擴(kuò)縫、倒角的施工上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道建設(shè)中,首次采用擴(kuò)縫、倒角施工工藝,從2007年8月初開(kāi)始施工,至9月底完工,共擴(kuò)縫、倒角15.62萬(wàn)m2。在三跑道投入運(yùn)營(yíng)1年后的工藝效果鑒定中,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)縫、倒角施工的三跑道僅發(fā)生接縫損壞8處,而同期未擴(kuò)縫、倒角的二跑道發(fā)生接縫損壞120余處?？梢?jiàn),倒角工藝可大大降低道面接縫處的損壞。3.2凝土道面設(shè)計(jì)上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程,包括新建二跑道和滑行道、聯(lián)絡(luò)道及停機(jī)坪等附屬設(shè)施。五標(biāo)段所含的施工內(nèi)容有二跑道、滑行道、停機(jī)坪等,水泥混凝土道面面積31萬(wàn)m2。該項(xiàng)目于2008年10月進(jìn)場(chǎng),2009年10月完工。二跑道、滑行道均采用倒角施工工藝。虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)二跑道于2010年3月投入運(yùn)營(yíng)。虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)是我國(guó)的重要門戶機(jī)場(chǎng),跑道使用頻繁、負(fù)荷量大,而且起降大多為Boeing747,Boeing777和Airbus330,Airbus340等大型E類飛機(jī)。2011年5月,組織的業(yè)主反饋調(diào)查顯示,二跑道、滑行道尚未出現(xiàn)接縫損壞。3.3拓展中小型機(jī)場(chǎng),新建中央集體停機(jī)坪海軍1600工程跑道蓋被工程位于我國(guó)東北地區(qū)某地,為國(guó)防重點(diǎn)工程。海軍1600工程跑道蓋被工程I標(biāo)段項(xiàng)目包括主跑道、滑行道、停機(jī)坪水泥混凝土蓋被,以及新建中央集體停機(jī)坪。其中,主跑道、滑行道均采用倒角施工工藝。該項(xiàng)目于2009年6月開(kāi)工,同年10月竣工并投入使用。該機(jī)場(chǎng)駐有某飛行學(xué)院,飛行訓(xùn)練頻繁,跑道使用率高。2011年5月,組織的業(yè)主反饋調(diào)查顯示,主跑道、滑行道蓋被項(xiàng)目尚未出現(xiàn)接縫損壞。4經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益水泥混凝土道面倒角施工工藝簡(jiǎn)單易行,施工便捷,質(zhì)量可靠。經(jīng)試驗(yàn),混凝土道面接縫倒角基本不影響跑道的平整度、粗糙度(或道面紋理深度),也不會(huì)降低跑道的道面摩擦系數(shù),即不會(huì)降低