谈DBI技术的使用

谈DBI技术的使用广东冠粤路桥有限公司李连生1.0引言众所周知，错台、唧泥等病害主要发生在水泥混凝土路面的横接缝处，横接缝的质量好坏，将直接影响行车质量；如果接缝处理不好，对接缝还要做大量的养护工作，而路面的养护工作不仅花费大而且影响交通。解决路面接缝问题的方法，一是不设或尽量少设接缝，如钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土路面；另一种方法是按常规的混凝土路面分缝，但在所有的横向接缝处设传力杆，提高混凝土板块间的整体性，从而达到消除或尽量减少接缝病害的目的。对于第一种方法，不设接缝是不可能的，少设接缝则造价较高，施工难度大，目前尚难以推广使用；对于全缩缝布设传力杆，目前已在欧美等国使用，而在我国则还未被广泛使用。迄今为止，在我国已建成的高速公路中，仅有约200公里采用全缩缝设传力杆，而且除了河北宜大高速公路和广东汕汾高速公路有53公里用DBI技术施工外，其他全部采用预制传力杆钢筋支架施工。全缩缝设传力杆在我国未被广泛应用的原因主要有：（1）由于传力杆的施工采用预制钢筋支架设置传力杆的方式，增加的钢筋支架用量几乎与传力杆等量，使得路面造价较高；（2）由于国内修建全缩缝带传力杆的水泥混凝土路面少，资料缺乏，对这种路面结构在各种荷载和环境条件下的工作性能缺少必要的评价；（3）由于施工工艺的原因，影响了施工进度和传力杆的设置精度。（4）设计和施工规范没有做强制性规定。其实，早在70年代后期和80年代初期，水泥砼路面全缩缝设传力杆在一些欧美国家已开始应用，目前在比利时、丹麦、美国、芬兰、法国、德国等国家已得到较广泛的使用，尤其是在使用了传力杆自动打入技术（即DBI技术）以后，这种应用更加广泛。2000年首次在广东省高速公路水泥砼路面建设中使用全缩缝设传力杆，并采用DBI技术进行施工。此试验路经过建设、施工单位有关专业技术人员的共同努力，在上级有关领导、专家的指导、支持下，取得了圆满的成功。经过三年的通车运营观测，路面接缝平整，没有错台、唧泥等病害，证明在广东省高速公路建设中使用传力杆自动打入技术（即DBI技术）条件已成熟，可以更加广泛使用。本文通过总结该路段的施工，并参考有关技术资料，谈谈DBI技术的使用及其质量控制。2.0DBI技术2.1DBI技术简介DBI是英文Dowel-barinserter的缩写，意为“传力杆自动置放机”，DBI技术就是在滑模摊铺机上配备DBI，为全缩缝布设传力杆的高等级公路实现高质快速施工的技术。滑模摊铺机上配备的DBI目前有两种型式，一种是DBI自带动力的，如美国GOMACO公司和CMI公司生产的滑模摊铺机带DBI；另一种是DBI不带动力的，即DBI所需的动力由滑模摊铺机主机提供，如德国的Wirtgen公司和CMI公司生产的滑模摊铺机带DBI。这两种DBI均可以独立于滑模摊铺机，即不使用DBI打入传力杆时可以将DBI拆卸下来。2.2DBI构造DBI的构造如图导轨传力杆压入器拉柱传力杆托盘传力杆布料盒传力杆布料盒牵引绳2.3使用DBI技术的施工工艺DBI位于振捣仓和挤压底板之后,当滑模摊铺机行走到预先标识好置放传力杆的位置时,操作人员按动开关,使DBI上的传力杆托盘锁紧装置松开,将传力杆按设定的平面位置放落于已挤压成型的水泥混凝土面上,紧接着传力杆压入器将传力杆压入水泥混凝土内至设计深度,然后收回压入器,DBI恢复原位。在上述操作过程中，从按动DBI开关以后至DBI恢复原位，整套DBI系统是相对于滑模摊铺机移动的，也就是在打入传入杆过程中，摊铺机可以继续往前摊铺，而DBI则相对于路面静止，保证了传力杆置入的准确性和在压入传力杆过程中不会扰动已经成型的混凝土。在DBI完成操作后，紧跟着DBI的搓平梁和后面的抹平刮板即对因压力入传力杆而产生的洞隙进行修复、抹平、保证了路面的平整度。3.0使用DBI技术的要求3.1对传力杆的要求3.1.1传力杆的材料及规格传力杆用I级钢筋，用于缩缝传力杆一般长50cm，直径φ25mm~φ30mm。美国则采用φ38mm~φ46mm,甚至有采用φ50mm。3.1.2传力杆的位置设计传力杆一般设计位于1/2板深处。传力杆在板中的压入深度可以通过事先设定，由电脑控制、调整DBI压入传力杆的深度，因此在施工路段的水泥砼路面时，如有不同板厚需调整传力杆的压入深度，可以通过电脑随时调整。传力杆沿横向方向的分布，目前一般采用等距布设，设计间距为30mm。但国外有研究认为，在轮轨迹密集带可较密布设传力杆，而在轮迹较少处则较疏布设传力杆，这样可以更有效地发挥传力杆的作用，这种不等距布设传力杆可以通过相应调整传力杆压入器的距离来解决。3.1.3传力杆的加工传力杆在加工时必须采用锯断，或由钢铁厂直接成型生产；而不能采用挤压切断，形成偏头，否则将影响传力杆在混凝土板中的滑动。传力杆长度在加工时应略短于传力杆布料盒的宽度，一般短5mm左右，以免传力杆在分配时卡在布料盒中。另应在传力杆一端不少于一半杆长加10cm范围内做涂层,用于防锈和滑动用，可用沥青、环氧涂层，聚氯乙烯薄膜。有的国家甚至采用电镀的方式。电镀方式在我国暂时还未有采用，但在较高温度施工时最好不要使用沥青涂层，以避免传力杆堆放在DBI上的布料盒时互相粘接，影响布料盒将传力杆送入传力杆托盘中。根据汕汾高速公路施工经验，最好在传力杆中间20cm范围涂防锈漆后，再对传力杆一半杆长套上两层聚氯乙烯薄膜。3.2对水泥混凝土的要求3.2.1水泥混凝土的坍落度用于滑模摊铺的水泥混凝土除了要满足强度、耐久性、经济性的要求外，其工作性也相当重要，尤其对使用DBI技术的水泥混凝土的工作性要求更高。如坍落度太小，则不易于振捣密实，容易产生蜂窝、麻面和拉裂。尤其是在使用DBI打入传力杆后，如坍落度太小，当压入传力杆后搓平梁和抹平板将不能完全修复混凝土表面洞隙，需用人工辅助修复而影响平整度；如坍落度太大，将难以使混凝土振捣后形成密实的骨架结构，在压入传力杆后，可能会由于骨架承载力不均而使传力杆产生倾斜、偏差，影响传力杆的布设精度。根据汕汾高速公路水泥混凝土路面的施工经验，最佳的水泥混凝土坍落度为2~4cm。3.2.2混凝土的可滑性混凝土的可滑性主要有两项要求。一是新拌混凝土排气密实的振动粘度系数要适宜，并应与摊铺速度和振捣频率形成最佳匹配；二是摊铺施工后，表面砂浆厚度4mm左右，表面砂浆不能太薄，否则难以修复因打入传力杆而形成的洞隙，但路表面砂浆也不能太厚，否则振捣后软混凝土路面边缘不稳定，易溜角塌边，最好的砂浆厚度是在搓平梁前面能形成一条直径约20cm的砂浆条。3.3施工操作的要求3.3.1滑模摊铺速度不应过快，摊铺速度宜在1.0~1.5m/min，以保证DBI打入传入杆过程中不扰动已成型的水泥混凝土。因为DBI起动操作后，即沿着导轨与摊铺机相对移动，而导轨长是一定的，如果摊铺机移动过快，在DBI还没完成操作时导轨已走完，此时摊铺机将带动DBI向前移动，使压入混凝土的传力杆压入器拖动混凝土向前移动，因此摊铺速度不应过快。3.3.2DBI操作人员应集中精神，及时起动DBI开关，保证传力杆准确布设于设计位置。如个别传力杆打入位置与原设计识位置有差别，应及时重新标出传力杆的打入位置，使切缝正确位于传力杆中间。3.3.3加工好的传力杆搬运过程中应防止变形，以及防止用于传力杆滑动用的包装薄膜脱落。3.3.4打入传力杆后，铺助工人应尽量不要踩在刚成型的水泥混凝土路面上做修复工作，以免扰动传力杆，影响其布设精度。3.3.5每天作业完成后应及时清洗，保养DBI的构件，保持其良好的工作态。•4.0使用DBI技术施工与用支架法施工比较4.1施工速度比较根据汕汾高速公路的施工经验，使用DBI技术施工，可以根据摊铺速度和天气条件用自卸车纵向预先布料20~50m，保证滑模摊铺机可以基本匀速施工，每天的施工速度一般可摊铺600~800m。全缩缝布设传力杆的水泥混凝土路面。采用支架法施工时，如采用自卸车纵向布料,则每布料好5m(设计缩缝距离)，就要停下来安装、固定传力杆支架，然后再布料。这样布料和安装传力杆支架交替进行，常常造成摊铺机停机，影响施工速度。而如果采用布料机或其他机具侧向布料，虽然可以提前安装好一定数量传力杆支架，但由于布料程序复杂，也往往引起摊铺机停机待料。根据掌握的施工资料，不管采用哪一种方式布料，使用支架法施工的施工速度一般每天只能施工300~500m全缩缝设传力杆的水泥混凝土路面。4.2施工质量比较4.2.1平整度：使用滑模摊铺时，如摊铺机停机，尤其在长时间停机熄火时，摊铺机的相当一部分重量将由软水泥混凝土承载，在已基本成型的路面上压出坎痕来，尽管事后用人工修复，但还是影响路面平整度。因此使用滑模摊铺时，停机越多，对平整度的影响就越大。使用DBI技术施工，因为一般不受安装传力杆支架和布料的影响，滑模摊铺机能保持大致匀速行驶，停机的情况少，路面平整度较好。汕汾高速公路水泥混凝土路面的平整度经广东省质检站检测，合格率达到99.6%，按评定标准，平整度δ值达到95%合格率，平整度检测项目就可以评满分），就是一个很好的例子。采用支架法施工，因如4.1所述滑模摊铺机停机情况较多，其平整度质量将不如使用DBI技术施工的质量好。4.2.2传力杆设置精度使用支架法施工，因传力杆由人工绑扎，传力杆两端的水平度、绑扎高度以及在纵向的位置将难以做到整齐划一，传力杆的设置精度较难以控制。尤其是由于滑模摊铺机设置的前仰角挤推混凝土前进摊铺时，对预先置放的传力杆钢筋支架产生很大的摊力，从而使固定不太稳固的支架或传力杆产生位移、倾斜，对传力杆的设置精度影响更大，严重倾斜的传力杆还将造成在车辆的振动下，顶破混凝土而危及行车安全。在汕汾高速公路中采用支架法施的胀缝，后来发现在部分胀缝旁边有不规则裂缝，经挖开检查发现就是因为摊铺机推动胀缝传力杆支架位移，引起胀缝板的不规则位移，造成切缝对不准胀缝板而引起的。而采用DBI技术施工，传力杆的置放精度是由机器来保证的，它没有上述采用支架法施工的弊端，只要传力杆压入器不变形，压入时间准确，传力杆压入后不要人为扰动，传力杆的置放精度是完全有保证的。在汕汾高速公路施工后共挖开了17道缩缝和9道胀缝，经检测传力杆的置放精度，证明了上述的分析，用DBI技术施工的传力杆比用支架法施工的胀缝传力杆精度高。详见表1。4.2.3对缩缝的影响采用支架法施工，由于钢筋支架都要稳固地锚固于基层上，而支架又与水泥混凝土路面浇筑成一整体，从而影响了混凝土板块的自由伸缩，使缩缝无法正常裂开。有的甚至是面板伸缩时通过钢筋支架带动基层开裂，而基层又反射回来引起面板开裂，给路面留下了较大的质量隐患。而用DBI技术施工则不存在此问题。4.3成本比较用DBI技术施工全缩缝传力杆的成本主要是：DBI台班费，DBI辅助操作人员人工费。按每天施工单幅双车道（8.5m）700m计算，大约每公里（单幅双车道）的费用是7.1万元。用支架法施工全缩缝传力杆，其成本组成是支架钢筋、支架的制作安装费。支架钢筋按有关设计单位的设计图纸计算，每单幅双车道（8.5m）约需用90kg，包括支架的制作安装费每公里（单幅双车道）的成本费用大约是9.3万元。如果采用侧向布料还要增加布料设备的台班费用。使用DBI技术施工与用支架法施工比较表施工方法速度质量成本DBI技术600~800m/d项目平均值最大值技术要求平均值单幅双车(8.5m)每公里7.1万元DZL61312112023≤10≤20≤30支架法300~500m/d项目平均值最大值技术要求平均值单幅双车(8.5m)每公里9.3万元DZL71521122245≤10≤20≤30注：质量栏中单位为mm。D—传力杆端上下左右偏斜误差。Z—传力杆在板中心上下左右误差。L—传力杆沿路面纵向前后偏位。5．0结束语汕汾高速公路水泥混凝土路面宽度21m，双向四车道，厚度26cm(主线)，滑模摊铺里程34公里，平整度合格率99.6%，δmin=0.79,交工验收单位工程优良率100%，水泥混凝土路面项目评分92.8分，由汕汾高速公路水泥混凝土路面的施工实践表明，在这里试验的用DBI技术施工全缩缝