公路水泥混凝土施工摊铺方法选择

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摘要:路面混凝土摊铺有人工、轨道式以及滑模摊铺机施工等多种工艺。其中，轨道式和滑模摊铺技术在低等级公路中存在着相当的局限性。在云贵高原某PPP项目四级上坝公路施工图预算价格的审核中，从施工设备参数与项目现场的匹配度与适应性等方面，对水泥混凝土面层摊铺施工方法进行了论证和比选，并获得第三方造价咨询公司认可。

关键词:PPP项目;上坝公路;混凝土面层;施工方法;选择

自2015年开展社会资本参与重大水利工程建设运营第一批试点工作以来，水利PPP模式发展迅速，在国内，李林等进行了PPP融资运营模式研究［1］，赵伟等就水利建设项目PPP模式社会资本选择进行了研究［2］，李云涛、解一君等则分别从水利项目PPP模式合约选择和PPP项目内部收益率的角度进行了研究［3-4］。从PPP项目实施过程来看，参建各方常因对施工设备、施工方法的认知不同而对施工图预算产生分歧，国内目前尚缺乏关于此方面的研究，文章拟通过云贵高原某PPP项目，就PPP模式中施工图预算语境下的四级上坝公路水泥混凝土面层摊铺施工方法的选择与论证进行探讨。云贵高原某PPP项目地处中越边境，由7座水库和450km的村村通四级公路组成，合计总金额10.52亿元。该PPP项目的7座新建水库上坝公路和450km的村村通公路等级均按四级公路标准设计，但部分路段按等外级标准施工。设计路基宽4.5m，最大纵坡为15%，填挖工程量较大时可大于15%。设计宗旨是按原地形拓宽道路，尽量不新挖路段，可以不考虑转弯半径。为降低造价，该PPP项目采用了施工单位报价，项目法人公司(社会资本方)审核，行业主管单位聘请第三方造价咨询公司平行审核的方法。在对该PPP项目施工单位所上报的施工图预算价格的平行审核中，第三方造价咨询公司在选择7座新建水库上坝公路水泥混凝土面层摊铺施工方法和施工设备时，在现有的小型机具、滑模、三辊轴机组、轨道摊铺机铺筑4种施工方法和设备选型中，为降低造价，单方面认定并坚持该项目应采用滑模或者轨道式摊铺机施工，并按此套用定额。平均每条路仅路面混凝土造价减审42万元，7条上坝公路共减审近300万元。争议中，提请州主管局下属造价站审核，仍维持原审核价格。鉴此，为有理、有节、有据地推进项目，为谈判提供合法合理的依据及合法争取本公司利益，根据施工现场和项目的实际情况，笔者就云贵高原四级上坝公路水泥混凝土面层摊铺施工方法进行了严谨的论证和比选。并在施工组织设计中进行了重点说明和细化，最终获得第三方造价咨询公司和政府职能及监管部门的认可，并同意本项目水库四级上坝公路和450km的村村通四级公路混凝土路面施工方案，采用三辊轴机组结合小型机具施工辅以人工摊铺，且按此套用定额计价。挽回损失300余万元，并为后续开工的450km的村村通四级公路打开了利润空间。

1基于地形地貌的选择

该项目中的7座新建水库上坝公路和450km的村村通四级公路设计，一般最小半径为20m，极限最小半径为15m，回头曲线最小半径为10m，填挖工程量较大时，实际最小半径可大于设计最小半径;设计路基宽4.5m;悬崖或岩质边坡爆破工程量较大时，实际路基宽度可小于4.5m;设计最大纵坡为15%，填挖工程量较大时可大于15%。该项目受当地地形和政府预算所限，存在着弯多、径小、纵坡大等特点。较大的纵坡不仅造成行驶乏力，对这种机械上坡的动力带来诸多不利影响，影响施工进度，对摊铺质量的影响也较为明显［5］。广西水任至南宁二级公路的施工实践也表明，地质情况复杂、路线纵坡较大、弯道半径偏小的路段，不可避免地给滑模摊铺施工带来相当大的现场管理难度［6］。

2基于气象水文环境的选择

该项目地处云贵高原南部边缘的中越边境地区，属于亚热带气候。年均降水量为1260mm，降水量较为丰富。夏季施工日照比较强，水分极易蒸发从而导致混凝土迅速变硬，故施工中滑模摊铺机操作难度比正常工况下显著增加，且浇筑完的混凝土路面平整度也达不到要求，兼之本项目地处亚热带低纬季风气候区，在当地强烈的日照和季风之双重影响下，该四级公路如果采用滑模摊铺机，其平整度极难控制，质量难以保证［7］。吉林省延吉至和龙高速7标的施工实践表明，滑模摊铺机现场组装较为复杂，经过生产厂家和施工单位共4位专家，每天至少长达12h的工作，花费15d才组装完毕。施工期间的天气不稳定，也给施工进度和质量带来极大影响，延和高速7标为免受暴雨或阵雨影响，在准备200m防雨棚的同时，现场混凝土搅拌站和摊铺机作业，不得不分别采取了降低产能、放缓速度的方法，在这样的施工条件下，每天只能铺200m就收工［8］。该PPP项目新建水库上坝公路施工期间，与往年相比，雨季的雨量比常年同期雨量大且频繁，持续时间也较长，在当年5—8月共计123d的时段里，降雨日数达104d，占84.6%。如搭设防雨棚或放慢施工速度，将增加造价、拖延工期。

3基于混凝土供应能力的选择

由于受施工实践中各因素的制约，滑模机的配套只能根据当时的混凝土拌和能力和运输能力，结合摊铺的实际进行。安徽龙塘至全椒吴庄高速公路经过1年的使用实践，实际生产速度平均值仅为30m/h。其主要原因是配套设备跟不上，造成先进设备的极大浪费［9］。在施工过程中，轨道式摊铺机也要求布置有尽可能长的作业段，以便不间断一次完成作业。即使在江汉平原，根据湖北省荆门—潜江公路k0+000～k26+400段26.40km的混凝土路面施工经验，仅搅拌站就需4座［10］。德国VO-GELE公司生产的J型轨道式摊铺机是市场中比较具有代表性，且在国内目前使用较多的一种设备。施工实践表明，供料速度大小与后场拌和量的大小及可靠程度、运输车辆的运量、运输路线的布置及交通干扰情况有关。后场拌和量的大小应能保证前场振实机正常工作时的混合料需求量，后场供料跟不上或匀料机布料不及时会严重影响施工进度，此时施工效率会下降一半［11］。美国CMI公司的BID-WEL4L800型轨道式混凝土摊铺机在京珠高速公路广珠段大涌高架桥的施工实践证明，其最大爬坡能力为12%，机械较长时间停工待料，影响摊铺质量，摊铺的路面平整度达不到要求且容易产生裂缝。实践表明，如果机器前移的速度低于8m/h，路面裂缝开展的可能性急剧增大［12］。该PPP项目商品混凝土运输距离长达30km，同时供应450km公路和7座水库的施工，且受环保政策和沿线地形影响，无法开辟场地增加搅拌站。兼之项目地处云贵高原山区公路，降雨等不可抗力及雨后的山体滑坡、塌方等不可预计因素较多，无法保证该项目商品混凝土的供应，发生停工待料事件的概率较大。且受该项目地形所限，部分路段设计纵坡为15%，大于轨道式摊铺机最大爬坡能力12%，很显然，如若停工待料时间较长，根本无法保证现场摊铺质量。

4基于质量、进度、造价与施工安全的选择

滑模摊铺机必须行走在铺设碎石垫层、底基层、基层之上，其对路基平整度要求通常为3cm/3m。否则，不但会给施工带来困难，而且会导致如下后果:①造成混凝土的浪费;②摊铺厚度不均匀;③测漏料严重。国外企业保证施工平整度的经验或惯例做法，通常是在滑模摊铺机施工前，先通过精整机锉削路基，使之满足要求，这无疑与该PPP项目现场实际情况不相适应。为保证施工进度，在有条件的情况下，滑模或轨道式摊铺机还需铺设辅助道路。施工实践中，轨道式摊铺机施工仍需辅以人工布料、摊铺及振捣，而该项目受地形、预算成本、民族政策所限，无法设置供卸料机和汽车行驶的通道，只能供施工车辆单车道行驶。相较于普通施工工艺，轨道式摊铺机进行混凝土路面现场摊铺施工作业时，无论是对基层或者轨模安装，以及混合料拌合与运输质量都有着更高的标准与要求［13］。轨道式摊铺机规模化作业生产率高，但轨模施工仅仅只能适用一种宽度和厚度的路面施工，不适应变厚度和宽度的路面板。受地形和造价所限，该项目路面板宽度为3.5～4.5m，轨道式摊铺机无法满足此宽度要求。为确保质量，轨道式摊铺机现场作业时，要求其轨道安装质量顶面平整度(3m直尺)＜2mm;相邻轨道间高差＜1mm，而《云南省公路工程建设用表标准化指南(试行版)》附表E7.12.2的规定值为12mm，即轨道安装平整度要求较基层平整度允许偏差的正偏离为500%，远超标准要求，与本项目公路等级及规范、标准要求不配套，不利于工效的提高与进度的加快。根据JTG/TF30—2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》第7.1.2条之明确规定，基层侧边缘到滑模摊铺面层边缘的宽度不宜小于650mm［14］，我国三、四级公路硬路肩宽度不足以提供滑模摊铺机履带行进加上设置基准线的宽度，如果因为面层机械施工的要求而加宽整体路基的宽度，则大大增加路基工程的造价，且该项目路基外侧基本上是悬崖，为减小工程量、降低造价，不能扩宽路基，施工时路基外侧无工作面供施工人员作业，隐患极大，极其不利于现场安全管理。根据JTG/TF30—2014第7.1.6条，滑模摊铺机满负荷时，纵坡上坡＞5%、下坡＞6%、半径＜50m的路段不宜采用滑模摊铺机进行摊铺。我国三、四级公路并不能满足JTG/TF30—2014上述之规定［9］，且该PPP项目公路最大纵坡为15%，填挖工程量较大时甚至可大于15%，设计和施工中基本是按原地形拓宽道路，尽量不新挖路段，不考虑转弯半径。而JTG/TF30—2014第7.1.1条则更是明确规定，滑模摊铺机仅仅适用于高速和一级与二级公路［9］。故该项目不适用滑模摊铺机施工。

5基于施工设备参数的选择

轨道式摊铺机生产厂家目前国外主要有德国的ABG、VOGELE、DYNAPAC、DEMAG公司和美国的CMI、BLOW-KNOX、CATERPIL-LAR公司以及意大利的MARINI、BTELLT公司共9大摊铺机制造厂商［15］;国内主要有江苏建机、江苏平山、江阴交机、徐工集团、华东建机、三一重工、山东公机、成都新津、南阳陆德、陕西建机、陕西中大等17家厂商。单车道轨道摊铺机设计最小摊铺厚度为250～450mm，该PPP项目新建水库上坝公路和450km的村村通四级公路设计摊铺厚度均为200mm，国内目前现有及现场广泛使用的轨道摊铺机与本PPP项目并不匹配。而且该PPP项目地处山区，坡陡、弯多且急，施工中所采用的长达3m的专用钢制轨模也不适用于该项目路段。

6结语

滑模和轨道摊铺机铺筑施工工艺较为复杂，且大大增加了林地砍伐和征用费用，涉及的民族政策和高成本问题无法回避，极大地增加了施工组织难度、维稳难度及工程造价，但整体摊铺施工工效并不因此而得到提高。云贵高原四级及以下的低等级公路，因其设计标准低、预算成本低等，滑模和轨道摊铺机施工难以保证施工质量与现场作业人员及设备安全，该PPP项目混凝土路面宜采用三辊轴机组结合小型机械设备辅以人工摊铺。本文主要基于该PPP项目施工现场的实际情况，就云贵高原四级上坝公路水泥混凝土面层摊铺施工方法进行了论证和比选，对平原地区是否适用有待进一步研究。

参考文献

［1］李林，程瓦．安徽省江巷水库PPP融资运营模式研究［J］．水利规划与设计，2017(7):144-147．

［2］赵伟，刘伟，杨丽英．水利建设项目PPP模式社会资本选择研究:以大桥水库灌区二期工程为例［J］．水利规划与设计，2017(6):154-157．

［3］李云涛．水利项目PPP模式合约选择的政策建议［J］．水利技术监督，2018(1):62-64．

［4］解一君，李朋远．PPP项目内部收益率的合理计算方法研究［J］．水利技术监督，2019(5):131-133，271．

［5］李铁，卢和远，何祖林．山岭重丘区二级公路水泥混凝土路面滑模摊铺工艺［J］．筑路机械与施工机械化，2006(7):17-18．

［6］吴付宽．水泥混凝土路面滑模施工质量控制研究［D］．长安大学，2012．

［7］张岩．滑模摊铺机在307国道施工中的应用［J］．山西建筑，2008(16):348，355．

作者：杨树国 单位：南京明辉建设有限公司