霍夢(mèng)佳 鞏明鑫 吳宏雷

摘 要：混凝土路面脹縫的設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題至今仍是制約港區(qū)建設(shè)的重要因素，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外不斷研究如何取消脹縫或者優(yōu)化脹縫設(shè)置和工藝要求，避免修建和使用過(guò)程中出現(xiàn)各類(lèi)危害及破壞問(wèn)題。本文就是針對(duì)中東地區(qū)國(guó)王港項(xiàng)目混凝土鋪面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中脹縫設(shè)置及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析探討，成功優(yōu)化脹縫設(shè)置，提高施工便利性和施工效率。

關(guān)鍵詞：中東地區(qū);鋪面結(jié)構(gòu);脹縫設(shè)置;優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TV523 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）07-0139-02

隨著國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，公路運(yùn)輸和港區(qū)建設(shè)得以迅速發(fā)展。為更好地滿(mǎn)足交通量擴(kuò)大，超重車(chē)載，特重載區(qū)的使用要求，鋼筋混凝土鋪面結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用。但在修建和使用過(guò)程中，脹縫如果設(shè)置不合理，容易增加施工復(fù)雜性，施工效率降低，面層鼓起，斷板等一系列問(wèn)題，對(duì)建設(shè)進(jìn)度和后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)造成障礙[1]。本文就中東地區(qū)沙特國(guó)王港項(xiàng)目的混凝土鋪面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的脹縫設(shè)置進(jìn)行研討及優(yōu)化。

1設(shè)計(jì)條件及標(biāo)準(zhǔn)

1.1地基

本項(xiàng)目地基由其他承包商負(fù)責(zé)施工，在合同文件中，對(duì)于各鋪面類(lèi)型下的地基要求如下：

（1）對(duì)于類(lèi)型 1、2、3、4等重型荷載區(qū)域的鋪面，其下的地基需在場(chǎng)地回填砂經(jīng)振沖施工后在地基表面回填一層碎石覆蓋層并壓實(shí);

（2）對(duì)于類(lèi)型 5、9等其它區(qū)域的鋪面，其下的地基為回填并壓實(shí)的砂基，要求鋪面下1.2米范圍內(nèi)的CBR不小于20%，壓實(shí)度不小于95%。

1.2設(shè)計(jì)荷載

根據(jù)各分區(qū)功能、荷載分布，本項(xiàng)目共20種類(lèi)型鋪面結(jié)構(gòu)，其中類(lèi)型 2、3A、3B、3C，5、7B、12、13為混凝土鋪面結(jié)構(gòu)。

1.3設(shè)計(jì)年限

根據(jù)合同要求，本項(xiàng)目鋪面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限為30年。

1.4場(chǎng)地沉降要求

本工程對(duì)于鋪面沉降的要求并未統(tǒng)一，荷載大于10噸每平米的區(qū)域沉降要求小于25毫米，重載區(qū)（350千帕）沉降要求小于75毫米。參考沙特建筑規(guī)范（Saudi Building Code），沉降應(yīng)小于60毫米，最終確定的本工程鋪面結(jié)構(gòu)的沉降要求為均應(yīng)小于60毫米。

2原鋪面結(jié)構(gòu)脹縫設(shè)計(jì)方案

對(duì)于混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型2、3A、3B、3C，混凝土面層中不設(shè)置縮縫，每6米設(shè)置一道脹縫;對(duì)于混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型5、7B、12、13，混凝土面層中每6米設(shè)置一道縮縫，每12米設(shè)置一道脹縫。

3脹縫設(shè)置的研究及優(yōu)化

混凝土鋪面中主要有脹縫、縮縫和施工縫。施工縫是因?yàn)槭┕せ蛟O(shè)計(jì)需求分段澆筑形成的接縫;脹縫主要是應(yīng)對(duì)混凝土由于季節(jié)性溫差引起的板塊脹縮和釋放溫度壓應(yīng)力所設(shè)置的縫;縮縫是在大面積混凝土板上設(shè)置的收縮縫，其作用是使水泥混凝土板在收縮時(shí)不致產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。

3.1脹縫設(shè)置優(yōu)化

3.1.1板塊溫度應(yīng)力計(jì)算

本工程地處中東區(qū)域，考慮現(xiàn)場(chǎng)最極限的溫差情況，溫差50度且假定混凝土面層是在當(dāng)?shù)刈畹蜏氐臅r(shí)候施工的，即使用期升溫最多達(dá)到50度，那么熱壓應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如下：

板塊溫度膨脹變形計(jì)算，當(dāng)脹縫間距是6m時(shí)，膨脹變形如下：

當(dāng)脹縫間距是20m時(shí)，膨脹變形如下：

故在最極限情況下，熱壓應(yīng)力小于混凝土抗壓強(qiáng)度;且當(dāng)熱壓應(yīng)力完全釋放時(shí)，20米板的膨脹變形為10毫米，小于脹縫寬度20毫米，不會(huì)發(fā)生溫度應(yīng)力引起的破壞。

3.1.2國(guó)內(nèi)外對(duì)于脹縫布置的研究

根據(jù)國(guó)內(nèi)外各類(lèi)研究表明，脹縫隨時(shí)間漸漸閉合，導(dǎo)致附近的縮縫被拉大，致使水和一些不可壓縮物進(jìn)入到縫中，導(dǎo)致面層鼓起、斷層錯(cuò)動(dòng)和大板局部的破壞，考慮到成本、施工復(fù)雜性及后續(xù)可能引起的性能問(wèn)題，脹縫應(yīng)該盡量少設(shè)[2，3]。

國(guó)內(nèi)港口工程、道路工程中混凝土鋪面的脹縫間距一般較大，一般設(shè)置在緊鄰碼頭結(jié)構(gòu)或其他固定構(gòu)筑物處，或與其他道路相交處，或按照比較大的間距布置脹縫，冬季施工脹縫間距一般在70米左右，春、秋季施工脹縫間距一般在100～150米之間，夏季施工脹縫間距一般不大于200米，脹縫之間布置縮縫，以避免面層表面出現(xiàn)裂紋。

3.1.3脹縫布置對(duì)施工效率的影響

另外，過(guò)多設(shè)置脹縫會(huì)降低施工效率，脹縫相鄰板塊不可同時(shí)施工，需棋盤(pán)式施工，施工中要裝模板、架傳力桿、裝套管，澆筑混凝土24小時(shí)后方可拆模板，在脹縫處安裝填縫板后施工澆筑臨近板塊。

綜上所述，本工程原鋼筋混凝土鋪面結(jié)構(gòu)脹縫設(shè)置不夠優(yōu)化?？紤]到本工程混凝土鋪面面積非常大，若按照原設(shè)計(jì)的6米×6米或12米×12米進(jìn)行棋盤(pán)式施工，對(duì)施工效率、施工工期的影響極大，且對(duì)后期混凝土鋪面結(jié)構(gòu)質(zhì)量會(huì)帶來(lái)諸多不利影響。經(jīng)過(guò)分析，建議加大各混凝土鋪面結(jié)構(gòu)中的脹縫間距。后與設(shè)計(jì)單位多輪研討，最后統(tǒng)一意見(jiàn)，混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型2、3A、3B、3C的脹縫間距由6米加大至20米，混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型5、7B、12、13的脹縫間距由12米加大至20米。節(jié)約成本的同時(shí)，解決了施工復(fù)雜性及后續(xù)性能問(wèn)題，成功優(yōu)化了本項(xiàng)目的鋪面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2取消脹縫處局部加厚的設(shè)計(jì)

在原設(shè)計(jì)方案中，混凝土脹縫兩側(cè)300毫米范圍內(nèi)均做了局部加厚的處理，加厚75毫米。如下圖所示：

這種做法的初衷是加強(qiáng)混凝土板塊的邊緣區(qū)域，但是結(jié)合原設(shè)計(jì)中過(guò)密的脹縫布置，這種脹縫處局部加厚的設(shè)計(jì)會(huì)增加大量額外的材料費(fèi)用，且在施工中，需在場(chǎng)地大范圍整平壓實(shí)后人工采用小型設(shè)備開(kāi)挖并壓實(shí)脹縫區(qū)域的地基、基層級(jí)配碎石，然后再澆筑面層鋼筋混凝土大板，脹縫區(qū)域的地基、基層的壓實(shí)度和CBR指標(biāo)較難得到保障，施工過(guò)程復(fù)雜、施工效率低、施工質(zhì)量存在不確定性，與設(shè)計(jì)單位統(tǒng)一研討后，取消了脹縫處局部加厚的設(shè)計(jì)。

4結(jié)論

經(jīng)過(guò)研究討論，最終優(yōu)化了脹縫設(shè)置，混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型2、3A、3B、3C的脹縫間距由6米加大至20米，混凝土鋪面結(jié)構(gòu)類(lèi)型5、7B、12、13的脹縫間距由12米加大至20米，并成功取消了脹縫處局部加厚的設(shè)計(jì)。提高了施工便利性和施工效率，有效地降低了成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周小保，章國(guó)珍.水泥混凝土路面脹縫的設(shè)計(jì)和施工研究[J].江西建設(shè)，2000（1）：41-42.

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[3] 張斌.中美規(guī)范港區(qū)水泥混凝土面板接縫設(shè)計(jì)對(duì)比[J].水運(yùn)工程，2020（5）：254-257.