尹 碩 郭銀蘋 侯本才 呂雪源 姚博強(qiáng)

中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司 北京 100102

1 技術(shù)研究背景

建筑行業(yè)作為高耗能、高耗材、高排放的行業(yè)，生態(tài)文明建設(shè)對其提出了更高的要求。目前，根據(jù)施工現(xiàn)場施工標(biāo)準(zhǔn)的要求，所有現(xiàn)場裸露地面應(yīng)100%硬化。待工程竣工后，硬化路面又需及時破碎拆除，因此造成大量的建筑垃圾，不僅污染環(huán)境，同時也浪費大量的砂石材料。

為了避免硬化的道路因破碎清除形成建筑垃圾而造成環(huán)境污染、資源浪費，有必要選擇一種安裝方便、質(zhì)量可靠、可以周轉(zhuǎn)使用的路面[1-4]。

2 路面板方案設(shè)計

2.1 施工現(xiàn)場車輛分級

鑒于施工現(xiàn)場場地的特殊性，車輛的種類比較繁雜，為了解車輛荷載的情況，本文對建筑施工現(xiàn)場的車輛進(jìn)行了統(tǒng)計分級。

一般裝配式施工現(xiàn)場有生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之分：對于生活區(qū)，路面上行駛的以小型車居多，荷載值不超過200 kN；對于生產(chǎn)區(qū)，由于混凝土罐車和預(yù)制構(gòu)件運輸車輛較為頻繁，因此重型車和中型車居多，荷載值介于500～800 kN之間。

2.2 現(xiàn)場地基情況

針對項目施工現(xiàn)場不同的地理環(huán)境，施工場地比較常見的地基處理方式有：一是廠區(qū)回填土，即因高差原因，在原狀土層上進(jìn)行較大厚度的回填；二是廠區(qū)鋪設(shè)二灰土，即原狀土上鋪設(shè)厚200～300 mm二灰土。

2.3 預(yù)制構(gòu)件模數(shù)確定

本文對建筑工地施工現(xiàn)場的場地情況進(jìn)行分析，道路寬度類型有5.0、4.0、2.5、2.0 m共4種。針對硬裝地面技術(shù)在國內(nèi)項目的實際使用，綜合考慮到模數(shù)、承重等因素，最終確定2種模數(shù)尺寸的硬裝路面板，模數(shù)尺寸分別為2 000 mm× 1 500 mm×120 mm和2 500 mm×1 500 mm×200 mm。

2.4 預(yù)制構(gòu)件配筋設(shè)計

考慮到實際應(yīng)用過程中不能保證路基的絕對平整，若按照水平均勻受力的板模型進(jìn)行設(shè)計、計算，與實際受力狀態(tài)相比，誤差較大。故將板設(shè)計為兩邊帶肋，跨中凹陷的形狀，并將其簡化為單跨簡支板模型進(jìn)行受力驗算（圖1），使簡化后模型的受力狀態(tài)更接近于實際受力狀態(tài)。最終通過計算確定按照φ10 mm@100 mm方式配置底部受力鋼筋。

圖1 簡支梁計算模型

3 試驗方案設(shè)計

為驗證預(yù)制路面板的實際應(yīng)用效果，本文對硬裝路面板進(jìn)行了試驗研究。

對于2 000 mm×1 500 mm×120 mm模數(shù)路面板，一般應(yīng)用于辦公區(qū)，荷載值較小，同時在實際工程中應(yīng)用效果良好，因此試驗不再對該模數(shù)板進(jìn)行考慮。

3.1 實驗室靜載試驗方案

1）對于2 500 mm×1 500 mm×200 mm模數(shù)硬裝路面，試驗方案中共設(shè)計了雙肋、四肋共2種類型進(jìn)行試驗。為了增加試驗的對比性，對于雙肋構(gòu)件設(shè)計了單層配筋和雙層配筋2種，對于四肋構(gòu)件則采用雙層配筋設(shè)計（圖2、圖3）。

圖2 雙肋硬裝路面板

圖3 四肋硬裝路面板

2）加載工況。試驗中對2種類型的構(gòu)件進(jìn)行了不同的加載工況（圖4～圖6）。

3.2 現(xiàn)場動載試驗方案

為檢驗不同地基處理條件下各類型板的應(yīng)用效果，本文通過在現(xiàn)場實際路面鋪設(shè)硬裝路面板進(jìn)行試驗研究。

3.2.1 鋪設(shè)路面板

西側(cè)路面板（A～D和Ⅰ～Ⅳ）下為未壓實回填土地基；東側(cè)路面板（E～H和Ⅴ～Ⅷ）下為二灰土地基；預(yù)制硬裝地面A、B、Ⅰ、Ⅱ和E、F、Ⅴ、Ⅵ為四肋板，其他為雙肋板；北側(cè)路面板（Ⅰ～Ⅷ）為雙層配筋，南側(cè)路面板（A～H）為單層配筋（圖7）。

圖4 雙肋構(gòu)件中心加載

圖5 雙肋構(gòu)件端部跨中加載

圖6 四肋構(gòu)件中心加載

圖7 路面板布置

3.2.2 粘貼應(yīng)變計

試驗中預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)變計按照一定的方式進(jìn)行粘貼（圖8、圖9）。

圖8 構(gòu)件應(yīng)變花布置

3.2.3 車輛加載

現(xiàn)場試驗采用了總質(zhì)量約78 t的后八車輪汽車進(jìn)行加載，單輪胎壓力為49.6 kN（圖10）。試驗過程中共進(jìn)行了3次加載，每次加載車輪的軌跡均不相同（圖11）。

圖9 鋪設(shè)完成的硬裝路面效果

圖10 車輛加載現(xiàn)場

圖11 車輪加載軌跡（紅色線）

第1次加載時，車輪作用于北側(cè)硬裝地面的兩端；第2次加載時，一側(cè)車輪作用于北側(cè)硬裝地面的端部，另一側(cè)車輪作用于南側(cè)硬裝地面的中部。第3次加載時，車輪作用于南側(cè)硬裝地面的兩端。加載時，車輛的行駛速度為1 m/s，采樣頻率為100 Hz。

4 試驗結(jié)果分析

4.1 實驗室測試分析

根據(jù)實驗室測試結(jié)果繪制相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖表（圖12、圖13）?？傮w來看，實驗室測試數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)基本吻合，理論數(shù)據(jù)偏于保守，但相差不大。居中加載工況下，對于雙肋板，其雙層配筋并未顯著提高構(gòu)件的開裂荷載，但極限承載力有一定提升；由于四肋板的約束作用，構(gòu)件的開裂荷載和極限承載力明顯增大。

端部跨中加載工況下，對于雙肋板，其雙層配筋設(shè)計也未能顯著提高構(gòu)件的開裂荷載，但極限承載力有較大增長；而對于四肋板，由于肋板的存在，無明顯的開裂荷載值和極限破壞值。

綜上可知：雙層配筋可有效提高構(gòu)件的極限承載力；端部肋板可有效提高構(gòu)件的開裂荷載與極限荷載。

圖12 構(gòu)件開裂荷載對比

圖13 構(gòu)件極限荷載對比

4.2 現(xiàn)場動載試驗分析

由于現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)繁多，針對某一構(gòu)件的變形情況本文不再贅述。為理清各個構(gòu)件在各個工況下的狀況，本文將現(xiàn)場動載試驗下各種路面板在不同地基條件下的情況列于表1。

表1 現(xiàn)場動載試驗情況

5 結(jié)語

綜合實驗室靜載試驗和現(xiàn)場動載試驗的情況，硬裝路面板的邊肋對控制構(gòu)件沉降有較大的影響，雙層配筋對構(gòu)件上表面的裂縫控制起到了明顯的作用，同時二灰土地基處理也體現(xiàn)出了顯著的效果。綜上，施工現(xiàn)場地基采用二灰土處理，并以四肋雙層配筋的路面板作為硬裝地面最佳。