王 博

（廣東長大道路養(yǎng)護(hù)有限公司，廣東 廣州 510000）

改革開放以來中國經(jīng)濟(jì)得到了飛速發(fā)展，國家相應(yīng)的增加了基建設(shè)施建設(shè)的投入和力度，交通行業(yè)隨之迅猛發(fā)展。隨著公路通車?yán)锍痰闹鸩皆黾?，公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)難度也隨之而來，路面維修成為了行業(yè)一項(xiàng)重要的研究工作內(nèi)容。

裝配式施工技術(shù)是近些年我國大力推廣的快速、經(jīng)濟(jì)、便捷的新技術(shù)，但在路面工程施工中應(yīng)用較少。本文主要以粵肇高速公路路面修復(fù)工程為依托，從水泥混凝土路面維修施工操作、安全風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)效益等方面，提出了裝配式水泥混凝土路面板更換維修施工技術(shù)。

裝配式路面維修施工技術(shù)主要是通過工廠化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化后場預(yù)制混凝土板塊，養(yǎng)護(hù)達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度后，封閉交通鑿除破損路面板，吊裝預(yù)制板，并在基層與預(yù)制板之間和板縫之間通過預(yù)埋好的注漿孔進(jìn)行注漿，漿液達(dá)到強(qiáng)度后開放交通，從而完成對修復(fù)區(qū)域內(nèi)板塊的快速替換。

1 工藝流程及操作要點(diǎn)

1.1 工藝流程

現(xiàn)場情況調(diào)查→制定修復(fù)方案→施工準(zhǔn)備→板塊預(yù)制→管制交通→鑿除破損路面板→基層處理→板塊安裝→工后檢測→開放交通。工藝流程見圖1 所示。

圖1 工藝流程圖

1.2 現(xiàn)場情況調(diào)查、制定修復(fù)方案

開工前先對原破損路面進(jìn)行檢測、調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定預(yù)制板塊尺寸、規(guī)格，制定施工方案。裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，包括裝配式路面板、板底功能層、原有基層以及路面板間接縫連接結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合示意圖

裝配式路面板所采用的水泥混凝土材料為普通水泥混凝土材料，但考慮到裝配式路面板需要進(jìn)行起吊、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，因此混凝土材料的強(qiáng)度不應(yīng)過低，水泥混凝土級(jí)配和水灰比需滿足 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 的要求，水泥混凝土抗彎拉度大于4.5MPa，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)在C40以上。在處置基層的過程中，由于對原基層的變動(dòng)不大，基層材料的要求與現(xiàn)澆水泥混凝土路面對基層材料的要求相同。

為了填充裝配式路面板與基層的孔隙、給裝配式路面板提供均勻穩(wěn)定的支撐、輔助荷載傳遞，必要時(shí)須在基層設(shè)板底功能層，本技術(shù)選用瀝青冷補(bǔ)料作為板底功能層材料，如圖3 所示。

圖3 功能層布設(shè)

1.3 施工準(zhǔn)備

根據(jù)制定方案，實(shí)施前必須配備齊全的施工機(jī)械和人員，所需生產(chǎn)工人將根據(jù)工程規(guī)模及施工進(jìn)度計(jì)劃實(shí)行分批調(diào)入，并做好開工前的機(jī)械保養(yǎng)、調(diào)試和試機(jī)，做好各種原材料的檢測和備料等工作。

1.4 板塊預(yù)制

1.4.1 水泥混凝土板尺寸

（1） 預(yù)制板平面尺寸

結(jié)合修復(fù)區(qū)域的面積和 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 的要求，預(yù)制板的平面尺寸一般定為規(guī)則矩形板。這樣的尺寸利于板塊的預(yù)制和運(yùn)輸，同時(shí)方便板塊的放坡以及和兩側(cè)路緣石接縫相結(jié)合。

（2） 結(jié)構(gòu)厚度

參考 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算不同預(yù)制板厚度下路面結(jié)構(gòu)臨界位置在行車荷載以及溫度荷載作用下的疲勞應(yīng)力，從而確定板塊的厚度。當(dāng)預(yù)制板厚度大于24cm 時(shí)，預(yù)制板臨界位置荷載、溫度作用下的疲勞荷載應(yīng)力小于混凝土抗彎拉強(qiáng)度，所以選取預(yù)制水泥混凝土板厚度為24cm。同時(shí)，在基層與水泥混凝土板之間設(shè)置1.5cm 厚的功能層，在置板后由注漿漿液硬化形成，為水泥混凝土板提供良好的支撐基礎(chǔ)。修復(fù)區(qū)域的各結(jié)構(gòu)層的厚度如圖4 所示。

圖4 各結(jié)構(gòu)層厚度

（3） 板邊倒角

預(yù)制板頂面四邊設(shè)置倒角，可緩和不同水泥板之間的高程差，增加行車舒適性，同時(shí)也避免接縫破碎類損壞的發(fā)生。在預(yù)制板底面四邊設(shè)置倒角，也有利于板底的受力，減少應(yīng)力集中的情況。

在預(yù)制板預(yù)制的過程中，通過模板構(gòu)造倒角，構(gòu)造示意如圖5 所示。圖中白色部分為鋼模板，由側(cè)模在上邊緣構(gòu)造出 5×5mm 倒角，在下邊緣構(gòu)造 10×10mm 倒角。

圖5 模板構(gòu)造倒角示意圖 （單位：mm）

1.4.2 板塊配筋

水泥混凝土配筋的目的是為了控制運(yùn)輸中的開裂，以及荷載作用下的因板底存在脫空而產(chǎn)生的裂縫。依據(jù)吊點(diǎn)的位置計(jì)算運(yùn)輸起吊中的最大拉應(yīng)力，此時(shí)荷載為考慮沖擊系數(shù)的重力荷載。依據(jù)基層處置技術(shù)和注漿工藝，預(yù)判可能存在的脫空位置和面積，根據(jù)荷載水平計(jì)算配筋量。

（1） 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 要求的配筋

依據(jù) 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算路面板配筋量：

式中：AS-每延米混凝土面層寬 （或長） 所需的鋼筋面積 （mm2）；LS-計(jì)算縱向鋼筋時(shí)，為橫縫間距；計(jì)算橫向鋼筋時(shí)，為無拉桿的縱縫或自由邊的距離 （m）；h-面層厚度 （m）；u-面層與基層的摩擦系數(shù)，取 5；fsy-鋼筋屈服強(qiáng)度（MPa）。

同時(shí)鋼筋的最小直徑和最大間距要求見表1所示。

表1 鋼筋最小直徑和最大間距 （mm）

（2） 起吊中的板底拉應(yīng)力

采用彈性薄板理論計(jì)算，在四個(gè)吊點(diǎn)處的1/6位置時(shí)，板最大拉應(yīng)力位于板中，大小為1MPa左右。因此不會(huì)引起開裂，不予考慮。

綜合以上的計(jì)算分析，配筋采用單層雙向鋼筋網(wǎng)格，位置處于距板頂1/3 厚度處，即可滿足要求。預(yù)制板鋼筋布置如圖6 所示。

圖6 板塊鋼筋布設(shè)圖

1.4.3 起吊調(diào)平構(gòu)件預(yù)埋

起吊調(diào)平構(gòu)件如圖7 所示。每塊預(yù)制板中預(yù)埋四個(gè)起吊調(diào)平構(gòu)件。預(yù)制時(shí)，直接將裝好蓋板的構(gòu)件放置在指定的位置，在澆筑混凝土前，在構(gòu)件周圍加一圈鋼筋網(wǎng)片，提高構(gòu)件周圍混凝土的承載能力。澆筑時(shí)注意防止混凝土漿液流進(jìn)構(gòu)件內(nèi)。

圖7 預(yù)埋構(gòu)件示意圖

1.4.4 注漿構(gòu)造布設(shè)

每塊預(yù)制板設(shè)置2 個(gè)注漿分倉，即在板底中間用密封條隔開分倉，密封條厚2cm，壓密后厚度為0.5cm。板底整體水平，每倉兩端分別設(shè)置注漿孔和釋放孔，中間預(yù)留導(dǎo)流槽，長度根據(jù)現(xiàn)場情況確定。為保證注漿效果，注漿孔及釋放孔距板塊兩邊的距離分別為40cm 與80cm。

其中倒流槽由底模上的鋼條構(gòu)造出來。注漿孔和釋放孔由PVC 管進(jìn)行構(gòu)造，將PVC 中的螺栓擰緊后，壓片將PVC 管壓緊。注漿構(gòu)造的布設(shè)位置如圖8 所示。

圖8 起吊調(diào)平構(gòu)件及注漿孔布設(shè)圖

1.4.5 接縫構(gòu)造

（1） 接縫構(gòu)造形式

接縫構(gòu)造采用下開口式傳力桿。傳力桿槽口設(shè)置在裝配式鋪面板的下側(cè)，槽口向下，在槽口上設(shè)置有灌漿孔；在接縫的另一端，板中位置預(yù)埋傳力桿，傳力桿和槽口相互拼接。下開口式接縫構(gòu)造示意圖如圖9 所示。

圖9 下開口式接縫構(gòu)造示意圖

（2） 傳力桿尺寸

根據(jù) 《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，傳力桿的具體尺寸要求如表2 所示。

表2 傳力桿尺寸和間距 （mm）

（3） 下開口槽尺寸

美國 Fort Miller 公司的研究成果表明，對于布設(shè)下開口式傳力桿的裝配式路面而言，在車輛荷載的作用下，開口槽內(nèi)的混凝土容易出現(xiàn)裂縫。通過縮短傳力桿的長度，下移傳力桿的位置，減小開口槽的尺寸可以有效地減少裂縫的產(chǎn)生。因此，參考 Fort Miller 公司的工程經(jīng)驗(yàn)，施工中傳力桿及下開口槽的尺寸如圖10 所示。

圖10 傳力桿及槽布設(shè)示意圖

當(dāng)只修復(fù)一條車道時(shí)，僅在橫縫布設(shè)傳力桿，且不與周邊板塊連接。當(dāng)車輛行駛軌跡比較復(fù)雜時(shí)，對板塊而言已無橫縫、縱縫之分，故在預(yù)制板橫向與縱向以相同的方式布設(shè)傳力桿。預(yù)制板塊傳力桿布設(shè)示意圖如圖11 所示。

圖11 預(yù)制板塊傳力桿布設(shè)示意圖

1.5 板塊安裝

鑿除破損路面后，對基層進(jìn)行處理，布設(shè)功能層，然后通過吊機(jī)及人工配合進(jìn)行吊裝，同時(shí)在板底安裝監(jiān)測系統(tǒng)，安裝完成后通過注漿孔進(jìn)行注漿，并監(jiān)測注漿是否飽滿，待注漿強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度后開放交通。板塊吊裝及注漿如圖12、圖13 所示。

圖12 板塊吊裝

圖13 注漿

2 效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

以500m 路面維修為例需要混凝土材料384m3，傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)破除路面板大約需要3d，鋼筋綁扎大約需要1d，澆筑混凝土大約需要1d，混凝土養(yǎng)生需要7d，而裝配式修復(fù)技術(shù)提前后場預(yù)制路面板，節(jié)省了鋼筋安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)生等時(shí)間，則封閉交通施工只需要4d。路面維修成本分析如表3 所示。

表3 500m 路面維修裝配式修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)成本對比表

2.2 社會(huì)效益分析

效益對比表如表4 所示。

表4 500m 路面維修裝配式修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)效益對比表

3 結(jié)論與體會(huì)

裝配式水泥換板維修施工技術(shù)采用工廠化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，不僅質(zhì)量高、效率高、工期短，經(jīng)濟(jì)效益好、安全風(fēng)險(xiǎn)低，社會(huì)影響小，而且完成后平整度、強(qiáng)度等指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)范要求及預(yù)期效果，大大改善了路面行車條件。對于在全省、乃至整個(gè)行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，具有重要的示范作用和指導(dǎo)意義。