張夢(mèng)燦 羅建鵬 張雙龍 宋修平 倪宏達(dá) 羅 松

1. 中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204；2. 中國(guó)建筑股份有限公司阿爾及利亞公司 北京 100125

1 背景介紹

匝道是高架橋、立交橋必不可少的組成部分，其作用是供車輛進(jìn)行上下。國(guó)內(nèi)高架橋、立交橋的匝道一般是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目高架橋采用預(yù)應(yīng)力回填式匝道，匝道兩側(cè)為厚14 cm預(yù)制混凝土墻，混凝土墻之間用優(yōu)質(zhì)回填土回填夯實(shí)，回填土中埋設(shè)高強(qiáng)度纖維帶與混凝土墻連接，防止其傾斜倒塌。預(yù)應(yīng)力回填式匝道為法國(guó)專業(yè)公司TERRE ARMEE的專利，在歐洲較為常見(jiàn)，其施工快速簡(jiǎn)潔，立面效果精致美觀。阿爾及利亞首都阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目高架橋（圖1）采用這種形式的匝道，本文對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

2 工作原理簡(jiǎn)介

圖1 阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)匝道效果圖

預(yù)應(yīng)力回填式匝道的工作原理主要分為內(nèi)部穩(wěn)定和外部穩(wěn)定2部分。預(yù)制混凝土墻和回填土通過(guò)高強(qiáng)纖維帶組成一個(gè)自平衡體系，混凝土墻阻止回填土向兩側(cè)塌陷，纖維帶通過(guò)與回填土的摩擦力拉住混凝土墻阻止其倒塌。內(nèi)部穩(wěn)定根據(jù)匝道的高度和設(shè)計(jì)荷載，計(jì)算分析混凝土墻所需的厚度、配筋，纖維帶所需的強(qiáng)度和埋設(shè)長(zhǎng)度，以及回填土需要的干密度、摩擦角。外部穩(wěn)定根據(jù)匝道下方的土質(zhì)情況以及匝道的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行地基穩(wěn)定性計(jì)算，確定地基需要使用優(yōu)質(zhì)回填土進(jìn)行換填的深度（圖2）。

經(jīng)過(guò)TERRE ARMEE的計(jì)算分析，阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目高架橋匝道采用厚14 cm的預(yù)制混凝土墻，選用拉伸強(qiáng)度為37.5 kN的纖維帶，根據(jù)位置的不同纖維帶埋設(shè)長(zhǎng)度為4.6、5.2 m，回填土的最大干密度不超過(guò)2.2 t/m3，摩擦角必須大于34°，地基穩(wěn)定性計(jì)算要求使用滿足上述要求的回填土換填1 m深的厚度。

圖2 預(yù)應(yīng)力回填式匝道工作原理

3 混凝土墻的預(yù)制和安裝

3.1 混凝土墻概況

阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目高架橋匝道全長(zhǎng)70 m，兩側(cè)混凝土墻的最大高度7.8 m，最低高度1.2 m（圖3）?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)使用鋼模板（圖4），預(yù)制不同高度的混凝土板（圖5）。不同高度的混凝土板通過(guò)預(yù)埋件拼裝起來(lái)，組成匝道的兩面混凝土墻。

圖3 混凝土墻幾何尺寸

圖4 專業(yè)鋼模板

圖5 預(yù)制混凝土板形狀及預(yù)埋件位置

3.2 混凝土板的預(yù)制

混凝土板采用TERRE ARMEE提供的專業(yè)鋼模板進(jìn)行預(yù)制。預(yù)制過(guò)程中需放置PVC棒、安裝吊鉤、杯口鐵棒、纖維帶塑料殼和脫模鋼筋5種預(yù)埋件。

PVC棒長(zhǎng)23 cm，直徑1.5 cm，埋入混凝土板中15 cm，預(yù)埋在混凝土板上部（圖6）。其作用是拼裝混凝土板時(shí)插入下方相鄰兩塊混凝土板板底的杯口中，使全部混凝土板連接成一個(gè)整體，組裝成混凝土墻。

圖6 固定在模板中的PVC棒

杯口鐵棒是一個(gè)錐形鐵棒，其直接固定在鋼模板上，預(yù)埋在混凝土板底，埋入深度8 cm。其作用是拆除后在混凝土板底留下杯口，供PVC棒插入。

安裝吊鉤（圖7）預(yù)埋在混凝土板頂部，其作用是在拼裝混凝土板時(shí)方便吊車起吊。預(yù)埋時(shí)吊鉤上部包裹一枚塑料殼，避免預(yù)制時(shí)混凝土堵塞吊鉤上部的孔洞。

纖維帶塑料殼預(yù)埋在混凝土板的中間位置。安裝混凝土板時(shí)，高強(qiáng)纖維帶會(huì)從該塑料殼穿進(jìn)混凝土板中，以達(dá)到回填過(guò)程中拉住混凝土板的作用（圖8）。

圖7 安裝吊鉤

圖8 預(yù)埋好的纖維帶塑料殼

以上4種埋件均由TERRE ARMEE提供，脫模鋼筋用現(xiàn)場(chǎng)直徑12 mm的鋼筋彎折制作而成。其作用是混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后方便脫模。

預(yù)制過(guò)程中，清理模板后使用脫模劑涂刷模板表面以及杯口鐵棒便于脫模。澆筑過(guò)程中，由于混凝土板厚僅14 cm，故使用直徑3 cm的振搗棒進(jìn)行振搗。振搗要均勻密實(shí)，避免混凝土板表面出現(xiàn)氣泡，影響美觀。

3.3 混凝土板的安裝

混凝土板分層進(jìn)行安裝（圖9），不同顏色代表不同層。安裝完混凝土一層混凝土板后立即開(kāi)始回填，回填到該層混凝土板頂部后，再開(kāi)始安裝下一層。整個(gè)匝道施工過(guò)程中，混凝土板安裝和回填土回填交叉進(jìn)行。

圖9 混凝土板的安裝層次順序

安裝第1層混凝土板時(shí)，首先在墊層彈出混凝土板外立面的邊線，避免混凝土板安裝不平順，出現(xiàn)彎折、拐彎的現(xiàn)象。安裝過(guò)程中使用水平尺檢查混凝土板頂部的水平度。低的地方在混凝土板下方塞入混凝土墊塊進(jìn)行調(diào)整。安裝結(jié)束后，在墊層上打進(jìn)鋼筋塞入木楔，擠緊混凝土板的底部；同時(shí)用鋼管在混凝土墻的外側(cè)頂住板的頂部，使混凝土板向內(nèi)側(cè)傾斜1%的坡度，避免其出現(xiàn)移動(dòng)。混凝土板向內(nèi)傾斜1%的坡度，主要是由于回填土在碾壓的過(guò)程中會(huì)擠壓混凝土板，導(dǎo)致混凝土板向外傾斜1%。提前讓混凝土板向內(nèi)傾斜，回填碾壓結(jié)束后混凝土板會(huì)有比較理想的垂直度（圖10）。

圖10 混凝土板安裝

后續(xù)各層混凝土板在上一層安裝好的混凝土板上放置橡膠墊后即可開(kāi)始安裝。安裝時(shí)注意，后續(xù)各層混凝土板外側(cè)沒(méi)有鋼管支撐，須向內(nèi)傾斜2%的坡度。其水平度可通過(guò)調(diào)整橡膠墊的厚度調(diào)整。

4 回填土施工

4.1 回填準(zhǔn)備工作

安裝完一層預(yù)制混凝土板后即可以開(kāi)始回填。一層混凝土板內(nèi)的回填一般分2次進(jìn)行，每次回填深度37.5 cm。第1次回填至需要埋設(shè)纖維帶的位置，第2次回填至該層混凝土板的頂部。

第1次回填開(kāi)始之前需用土工織物在混凝土墻的內(nèi)側(cè)遮擋住預(yù)制混凝土板之間的拼縫，并用步步緊夾緊土工織物，避免回填土顆粒從預(yù)制板的縫隙流出。步步緊在預(yù)制混凝土板的拼縫處夾緊可加強(qiáng)混凝土板之間的連接，避免在回填夯實(shí)過(guò)程中混凝土板在拼縫處向外側(cè)凸起。

4.2 回填碾壓

做好準(zhǔn)備工作后開(kāi)始第1次回填。使用裝載機(jī)和卡車進(jìn)行上料，平地機(jī)進(jìn)行精平。碾壓夯實(shí)是第1次回填的控制要點(diǎn)，距離混凝土板1.5 m以外的中間區(qū)域，使用碾壓荷載小于15 t的小型雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓結(jié)束后要求壓實(shí)度大于95%。距離預(yù)制混凝土板1.5 m以內(nèi)的范圍，必須使用小型手扶壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，且這部分區(qū)域的壓實(shí)度達(dá)到92%即可。這是由于這部分區(qū)域離混凝土板較近，使用大壓路機(jī)碾壓易出現(xiàn)混凝土板向外傾斜的現(xiàn)象；由于這部分區(qū)域車輛行走頻率較中間區(qū)域小且不易碾壓，故達(dá)到92%即可。

第1次回填結(jié)束后開(kāi)始做第2次回填的準(zhǔn)備工作。第2次回填的準(zhǔn)備工作主要是將纖維帶穿到混凝土板內(nèi)的塑料殼內(nèi)以及在第1次回填的完成面上挖預(yù)應(yīng)力溝槽。為了便于穿設(shè)纖維帶，可先在預(yù)制混凝土板內(nèi)的纖維帶埋件內(nèi)倒入一定的肥皂水進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)穿設(shè)過(guò)程中使用塑料篾子做引子。

預(yù)應(yīng)力溝槽寬30 cm，深10 cm，其中線距離混凝土板2 m。預(yù)應(yīng)力溝槽開(kāi)挖結(jié)束后，將纖維帶沿著垂直于混凝土板的方向拉緊伸展開(kāi)，越過(guò)預(yù)應(yīng)力溝槽并在端頭用鋼筋頭釘緊。預(yù)應(yīng)力溝槽的作用是在第2次回填時(shí)回填土將拉緊的纖維帶壓入溝槽內(nèi)，從而使纖維帶受到一個(gè)預(yù)緊力，進(jìn)而拉緊混凝土板。

上述準(zhǔn)備工作完成后即可開(kāi)始第2次回填（圖11）。第2次回填時(shí)先用回填土覆蓋預(yù)應(yīng)力溝槽之間的區(qū)域，之后再回填之外的區(qū)域，同時(shí)注意回填過(guò)程中機(jī)械不可直接碾壓纖維帶。第2次回填的碾壓控制要點(diǎn)和第1次回填一致。第2次回填結(jié)束后即可開(kāi)始安裝下一層混凝土板，直至整個(gè)匝道施工結(jié)束。

圖11 第2次回填施工

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力回填式匝道與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)匝道相比，其造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便、外形美觀，在工期和經(jīng)濟(jì)效益上都有著巨大的優(yōu)勢(shì)。以阿爾及爾新機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目為例，預(yù)應(yīng)力回填式匝道全部造價(jià)約2 000萬(wàn)第納爾，施工周期30 d；若變更成同等尺寸的現(xiàn)澆混凝土形式的匝道，據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員保守估算，需要5 000萬(wàn)第納爾，施工周期60 d。預(yù)應(yīng)力回填式匝道為歐洲專利，在國(guó)內(nèi)使用較少，具有較大的推廣空間。