崔藝馨，張毅，王濤 （1.中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089；2.中咨數(shù)據(jù)有限公司，北京 100097；3.同濟(jì)大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，上海 20180；.北京交通大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，北京 1000）

0 引言

裝配式水泥混凝土路面技術(shù)是指根據(jù)使用需求在預(yù)制工廠內(nèi)完成水泥混凝土路面的澆注、養(yǎng)護(hù)后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝、安裝、接縫處理等后續(xù)工藝，僅需4～6h 即可快速開放交通的一種快速建造或維修的技術(shù)[1-2]。該技術(shù)具有氣候適應(yīng)性強(qiáng)、路面質(zhì)量可有效控制、施工污染小、周期短、對施工區(qū)域交通影響小、板體可多次重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，通常被認(rèn)為具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益[3-7]?；谄湟陨蟽?yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的施工場地硬化、臨時施工道路及交通繁忙路段水泥混凝土路面板快速維修養(yǎng)護(hù)等處[4,8-18]。

當(dāng)前，對于裝配式水泥混凝土路面的研究主要集中在三個方面：裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的力學(xué)分析[9-11,19-32]；裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的生產(chǎn)工藝研究[20,22,24-25,28,32]；裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板在臨時道路和水泥混凝土路面快速養(yǎng)護(hù)維修領(lǐng)域的應(yīng)用[4,8-18,31-39]。

1 裝配式水泥混凝土路面板的力學(xué)分析

和傳統(tǒng)的水泥混凝土路面板直接鋪筑在路面基層上不同，裝配式水泥混凝土路面在工廠制備完成后，可能在工廠儲存和運(yùn)輸過程中出現(xiàn)多層堆放、多次吊裝的現(xiàn)象[9,10,29]；裝配式水泥混凝土面層與基層的接觸是否完全（存在脫空）等都使其受力特性與傳統(tǒng)水泥混凝土路面板有很大差異[23,24,26]。若在設(shè)計時路面板尺寸不合適、鋼筋網(wǎng)位置設(shè)置不正確、吊孔位置選擇不當(dāng)或者其自身材料強(qiáng)度不足可能會在運(yùn)輸、吊裝過程中出現(xiàn)損壞，因此有必要對其應(yīng)力應(yīng)變特性和傳荷機(jī)理等進(jìn)行研究[20]。

對裝配式水泥混凝土路面力學(xué)的分析主要通過各類有限元軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)[9-11,19-26,28-32]，路面力學(xué)分析的主要內(nèi)容包括不同影響因素下的路面預(yù)制板力學(xué)響應(yīng)分析、吊裝應(yīng)力分析、接縫傳荷分析等（如圖1所示）[9-10,13,19-32]。

圖1 裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的應(yīng)力云圖[20]

1.1 裝配式水泥混凝土路面力學(xué)響應(yīng)分析

對裝配式水泥混凝土路面的力學(xué)響應(yīng)分析以有限元軟件ABAQUS 為主[10,13,19-22,24-27]。在進(jìn)行力學(xué)響應(yīng)分析時，主要考慮不同因素（表1 所示）對預(yù)制路面板板底豎向位移、板底最大拉應(yīng)力和最大剪應(yīng)力的影響[9,13,19-27]。但不同的學(xué)者在進(jìn)行裝配式水泥混凝土路面的力學(xué)響應(yīng)分析時，考慮的影響因素有所差異，得到的影響規(guī)律也不完全一致[9,11,19,20,22-24,26]。

表1 裝配式水泥混凝土路面力學(xué)響應(yīng)影響因素

裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的尺寸和彈性模量是影響其路面力學(xué)響應(yīng)的關(guān)鍵因素，諸多學(xué)者對此展開了大量研究，但不同學(xué)者得到的影響規(guī)律有所不同。有學(xué)者認(rèn)為裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板的板底最大拉應(yīng)力和最大豎向位移均呈現(xiàn)出隨板長增加而線性增加的趨勢[22-24]，但也有學(xué)者認(rèn)為對板長雖有影響但影響不顯著[20-21]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)隨著預(yù)制路面板寬度的增加，其板底的最大拉應(yīng)力和最大豎向位移呈現(xiàn)出線性遞減的整體趨勢，但超過3.5m 時會對其板底受力和撓度產(chǎn)生不利影響[23-24]?；陬A(yù)制路面板尺寸對其板體受力的影響規(guī)律并結(jié)合實(shí)際施工的便捷性，一般推薦預(yù)制路面板在形狀選擇時使用正方形[9,11,19]。一般認(rèn)為隨著厚度的增加，預(yù)制路面板板底的最大拉應(yīng)力、最大剪應(yīng)力和最大豎向位移均呈現(xiàn)出明顯的線性降低趨勢，可通過增大板厚來降低縱縫附近混凝土應(yīng)力，以提高路面承載力[9,11,20-23,26]。但持續(xù)增加板厚也會增加建設(shè)成本和施工難度，故推薦了預(yù)制路面板的厚度范圍（18 ～28cm），也有學(xué)者通過使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)來實(shí)現(xiàn)降低路面厚度的目的[20,24-26,28]。對于預(yù)制路面板面層材料的彈性模量，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為預(yù)制路面板材料的彈性模量對其板底最大應(yīng)力、最大拉應(yīng)力和最大豎向位移的影響不明顯[9,20,24]，但也有學(xué)者認(rèn)為面層材料的彈性模量會影響板底的最大豎向撓度和最大剪應(yīng)力，而對預(yù)制路面板板面的最大應(yīng)力影響不明顯[26]。不同學(xué)者得到的結(jié)論不一致可能與其在進(jìn)行有限元分析時，采用的路面結(jié)構(gòu)板尺寸、路面結(jié)構(gòu)層、各結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)和邊界設(shè)置不同有關(guān)。

基層作為路面結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，其厚度和材料參數(shù)也會對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的受力產(chǎn)生影響，但不同學(xué)者得到的結(jié)論有所不同[20,22-24,26]。有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)隨著基層厚度的增加，預(yù)制路面板的板底最大撓度，板底最大拉應(yīng)力和最大剪應(yīng)力均減小，并提出可將基層厚度設(shè)置在34cm[26]。但其他學(xué)者則認(rèn)為隨著基層厚度對預(yù)制路面板的層底最大拉應(yīng)力和最大豎向位移影響不顯著[20-24]。對于基層材料的模量對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的力學(xué)響應(yīng)影響而言，有學(xué)者認(rèn)為增大基層材料的模量會對預(yù)制路面板的板底最大拉應(yīng)力和最大豎向位移產(chǎn)生顯著影響[26]，但也有學(xué)者認(rèn)為基層彈性模量的增加，板底最大豎向位移和最大剪應(yīng)力降低，但整體影響較小，并提出當(dāng)原路面基層未出現(xiàn)明顯的破壞時，可選擇不對原路面基層進(jìn)行處治[20,24]。

路基的參數(shù)對裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)影響的研究相對較少。李娣[20,21]通過分析發(fā)現(xiàn)路基的反應(yīng)模量對預(yù)制路面板的層底最大拉應(yīng)力、最大豎向位移影響不顯著；龐旭[24]則發(fā)現(xiàn)路基的回彈模量雖對預(yù)制路面板層底最大拉應(yīng)力影響不明顯，但會影響其最大豎向位移。

交通荷載對裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響可分為靜載影響、動載影響和超載率影響三類[9,20-24]。龐旭[24]發(fā)現(xiàn)在靜載作用時，當(dāng)脫空位于預(yù)制路面板的板角處時，其面層豎向位移和應(yīng)力增幅最大，為最不利脫空發(fā)生位置；而在動載作用時，其預(yù)制路面板板底的最大豎向位移和應(yīng)力值均呈現(xiàn)出隨車速提高而遞減趨勢，車速對預(yù)制路面板的垂直應(yīng)力和剪切應(yīng)力影響相對較大，而對橫向應(yīng)力和水平應(yīng)力影響相對較小。湯羽釗[20-22]發(fā)現(xiàn)隨著移動荷載向裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板中心點(diǎn)行進(jìn)，路面各結(jié)構(gòu)層最大豎向拉應(yīng)力和豎向位移逐漸增加，在中心位置處達(dá)到最大，但剪應(yīng)力最大值出現(xiàn)在路面板邊緣，其他學(xué)者也通過研究也得到了類似的結(jié)論。此外，李娣[20]還通過有限元軟件分析了靜載和動載作用下不同的路面材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的力學(xué)響應(yīng)影響，并對兩種荷載作用下的路面應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了對比，提出從模擬的便捷性和結(jié)構(gòu)的安全性出發(fā)，應(yīng)采用靜載作用模型對裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。劉大鵬[9]通過研究車輛荷載作用在預(yù)制路面板中間和邊緣中部時其板底的最大豎向位移、最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力均呈現(xiàn)出隨超載率增加而線性增加的趨勢，提出為延長裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的使用壽命，應(yīng)嚴(yán)格限制行駛車輛的超載率。

綜合以上可知，裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板的尺寸、各結(jié)構(gòu)層的厚度、材料參數(shù)、荷載類型等均會對其路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)產(chǎn)生不同程度的影響。因此在進(jìn)行路面材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對力學(xué)響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響的因素，并應(yīng)注意在運(yùn)營中對交通荷載的控制。

1.2 裝配式水泥混凝土路面板吊裝應(yīng)力分析

對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板在吊裝時產(chǎn)生的吊裝應(yīng)力研究，主要是通過有限元軟件（FLAC3D和ABAQUS）和平面桿系法對預(yù)制路面板在吊裝過程中的受力狀況進(jìn)行分析，基于分析結(jié)果推薦吊點(diǎn)的數(shù)量和位置[10,20,23,24,28]。

向雅賢[10]使用FLAC3D 軟件對尺寸為3.0m×3.0m×0.18m 的裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的吊孔位置進(jìn)行了分析（如圖2所示），提出在采用4點(diǎn)吊裝時吊孔的位置應(yīng)設(shè)置在距預(yù)制路面板邊緣0.5m 時為最佳。尹錦明[28]同樣使用FLAC3D 軟件分析了吊點(diǎn)位置對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板中拉應(yīng)力的影響，發(fā)現(xiàn)其板內(nèi)最大橫向拉應(yīng)力受吊裝位置的影響顯著，并且其板內(nèi)的最大橫向拉應(yīng)力出現(xiàn)的位置隨著吊點(diǎn)逐漸向中間轉(zhuǎn)移由板底逐漸向板頂轉(zhuǎn)移，由跨中向吊點(diǎn)附近轉(zhuǎn)移，建議在吊裝時應(yīng)合理選擇吊位比（推薦5～6）。李娣[20]使用平面桿系和ABAQUS 軟件兩種方法對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的不同吊裝方式進(jìn)行了分析，提出預(yù)制路面板吊裝應(yīng)首先采用4點(diǎn)吊裝方式，當(dāng)4點(diǎn)吊裝不能滿足受力要求時，可采用6點(diǎn)或8點(diǎn)的吊裝方式。龐旭[24]和宋娃麗等[23]則使用ABAQUS 軟件對采用鋼絲繩婁底和4點(diǎn)吊裝兩種方式吊裝的裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板受力情況進(jìn)行了分析，提出應(yīng)控制裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的自重在合適的范圍內(nèi)。

圖2 裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板吊裝三維模型及吊點(diǎn)板底應(yīng)力云圖（FLAC3D軟件）[10]

基于以上，可認(rèn)為在進(jìn)行裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板制作時，應(yīng)分析其吊點(diǎn)的數(shù)量（建議采用四點(diǎn)吊裝方法）和吊點(diǎn)的布設(shè)位置對其吊裝應(yīng)力的影響，合理設(shè)置吊點(diǎn)數(shù)量和位置以滿足吊裝過程的安全性，避免因吊裝對預(yù)制路面板造成損傷。

1.3 裝配式水泥混凝土路面板接縫傳荷分析

裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的接縫處理方式有集料嵌鎖（使用較少）、企口縫搭接（方形、圓形、梯形和咬合梯形）和傳力桿（上開口式、下開口式、上窄開口式和水平孔式）3 種[1,18]。部分接縫處理方式如圖3所示。

圖3 裝配式水泥混凝土路面常用接縫示意圖[1]

田正旺[29]對3 種不同的裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的板間傳力方式進(jìn)行了對比，推薦使用傳力桿式系統(tǒng)，提出應(yīng)對傳力桿進(jìn)行固定和噴塑處理，保證傳力桿在使用過程中不受腐蝕，使其性能保持在長期穩(wěn)定狀態(tài)。

嚴(yán)秋榮等[30]通過分析發(fā)現(xiàn)圓企口的跨矢比值會對企口縫接縫的撓度變形和傳荷能力產(chǎn)生顯著影響，當(dāng)跨矢比較大時有利于凸板受力，較小時有利于凹板受力，基于研究結(jié)果推薦跨矢比采用3.5。龐旭[24]通過計算提出采用梯形企口縫的裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的受力較現(xiàn)澆水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)更為合理。孟亞楠等[11]和王軒[25]均發(fā)現(xiàn)梯形企口縫尺寸對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的板底拉應(yīng)力、剪應(yīng)力分布和接縫處應(yīng)力傳遞效果影響顯著，對其板底的最大拉應(yīng)力的影響程度為企口深度＞企口厚度＞企口坡度，提出榫頭坡度為1:4時最佳，但前者認(rèn)為企口縫的最佳榫頭深度為4cm，后者認(rèn)為最佳榫頭深度為5cm。兩者的關(guān)于榫頭最佳深度的結(jié)論不同，可能與兩者選用的路面厚度和內(nèi)部鋼筋網(wǎng)的布設(shè)不同有關(guān)。

李娣[20]使用ABAQUS 對設(shè)置傳力桿的裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的接縫傳荷能力進(jìn)行了分析，提出傳力桿應(yīng)設(shè)置于預(yù)制路面板的1/2 板厚度處，橫縫配筋率應(yīng)在1.3%，接縫的寬度應(yīng)設(shè)置為10～20mm。蘇海花[33]通過修建足尺的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土道面分析了該路面結(jié)構(gòu)的傳荷能力，提出裝配式機(jī)場預(yù)應(yīng)力道面的傳荷能力主要包括板與板之間的摩擦作用、預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為傳力桿的傳荷作用和企口縫的傳荷作用三種，認(rèn)為增加預(yù)應(yīng)力是提高板邊傳荷能力的有效措施，預(yù)制路面板的板角為最不利受荷位置，板中為最佳受荷位置。

基于不同接縫方式會對裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板接縫傳荷效果產(chǎn)生不同的影響，建議在進(jìn)行預(yù)制路面板制作時應(yīng)通過計算分析合理選擇接縫類型和參數(shù)。

2 裝配式水泥混凝土路面板的制備工藝研究

裝配式水泥混凝土路面分為常規(guī)裝配式水泥混凝土路面、次輕裝配式水泥混凝土路面和預(yù)應(yīng)力裝配式水泥混凝土路面三大類[1,20,31,33]。其制備主要包括材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和板塊預(yù)制3個部分。

2.1 材料設(shè)計

同現(xiàn)狀水泥混凝土路面材料設(shè)計類似，裝配式水泥混凝土路面材料設(shè)計也以混合料配合比設(shè)計為主，通過配合比設(shè)計使得所制備的裝配式水泥混凝土預(yù)制塊能滿足強(qiáng)度、耐久性和其他各項路用性能指標(biāo)的要求[10,13,20,22-24]。裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板一般會基于其應(yīng)用地點(diǎn)和使用要求，確定其材料的強(qiáng)度等級，根據(jù)其強(qiáng)度等級要求進(jìn)行相應(yīng)的配合比設(shè)計。裝配式水泥混凝土預(yù)制板的制備材料包括粗集料、細(xì)集料、砂、水泥、水、外加劑（根據(jù)需要添加）等[13,20,24-27]。

常用的粗集料和細(xì)集料為玄武巖、石灰?guī)r等，集料粒徑在3～31.5mm 之間，粗集料和細(xì)集料的性能應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求[10,13,20,22,24-27]；對于次輕水泥混凝土路面其會選擇使用燒制的頁巖陶粒取代一定比例的粗集料，但不同學(xué)者通過試驗得到的陶粒的取代比例有所差異[14,31,34]。所用的砂為中砂，建議使用河砂，并對其進(jìn)行適當(dāng)篩分去除雜質(zhì)[20,24,27]。根據(jù)制備裝配式水泥混凝土強(qiáng)度等級的不同，所用的水泥類型和強(qiáng)度等級有所不同，常用的水泥有P.O 42.5（R）、P.O52.5（R）普通硅酸鹽水泥和P.Ⅱ52.5 硅酸鹽水泥[10,22,24,31]。水可直接使用工廠自來水。所使用的外加劑有減水劑、硅灰、粉煤灰、玄武巖纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、增強(qiáng)劑、分散劑、消泡劑、密實(shí)劑、引氣劑、UEA 膨脹劑、乳膠粉、丁苯乳液、硅溶膠等[10,13,22,24,27,31]。

裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板所用混凝土材料的基準(zhǔn)配合比設(shè)計應(yīng)根據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》（JTG F30）中相關(guān)要求完成[40]，并將實(shí)驗室制備的試塊根據(jù)使用要求進(jìn)行強(qiáng)度、耐久性能、路用性能和生態(tài)性能（裝配式透水混凝土路面預(yù)制板）測試，并基于測試結(jié)果對配合比中的材料配比進(jìn)行調(diào)整以得到最佳的配合比設(shè)計方案。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

裝配式水泥混凝土路面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計則包括板的尺寸設(shè)計（長度、寬度、厚度）、常規(guī)配筋設(shè)計、預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計（裝配式預(yù)應(yīng)力水泥混凝土路面）、吊孔設(shè)計、企口縫設(shè)計、調(diào)平構(gòu)件設(shè)計等[20,24,25]。裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)首先確定預(yù)制路面板的尺寸。對于舊水泥混凝土路面板的快速修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，可基于擬更換板的尺寸確定預(yù)制路面板的尺寸。而對于施工臨時道路，可根據(jù)經(jīng)驗初擬路面的尺寸。

當(dāng)前，裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計還未有專門的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計可借鑒《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40）進(jìn)行[41]。對施工臨時道路，其設(shè)計流程包括：①根據(jù)道路等級、交通等級、地質(zhì)水文和氣候條件進(jìn)行路基、墊層和基層材料進(jìn)行選?。虎诿鎸雍穸扔嬎?，包括交通量分析、初擬路面結(jié)構(gòu)、路面材料參數(shù)確定（可采用2.1中材料參數(shù)）、荷載應(yīng)力計算、溫度應(yīng)力計算、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核；③面板配筋計算，包括確定橫向接縫間距、計算接縫處縱向鋼筋應(yīng)力、鋼筋間距和根數(shù)計算。

對于舊水泥混凝土路面板快速養(yǎng)護(hù)維修，則首先需要確認(rèn)其基層是否遭到損壞，基層的強(qiáng)度是否明顯下降，若未明顯下降，則可直接使用原路面結(jié)構(gòu)的路基、墊層和基層材料的參數(shù)，僅需要對面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計；否則應(yīng)重新對基層進(jìn)行設(shè)計[10,20]，其設(shè)計步驟與上文中施工臨時道路一致。也有學(xué)者基于可靠度理論，提出了基層強(qiáng)度下降的裝配式水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，該方法以預(yù)制路面板在設(shè)計使用年限內(nèi)，在車輛荷載和溫度應(yīng)力的綜合作用下，預(yù)制路面板不產(chǎn)生疲勞斷裂作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并以在最大軸載和最大溫度梯度綜合作用下，預(yù)制路面板不產(chǎn)生極限斷裂作為驗算標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)滿足接縫控制要求[20]。

對于預(yù)應(yīng)力裝配式水泥混凝土路面，其結(jié)構(gòu)設(shè)計除了以上內(nèi)容外，還應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力筋的布設(shè)對路面結(jié)構(gòu)的影響，除考慮荷載應(yīng)力、溫度應(yīng)力外，還應(yīng)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力度的確定，其具體設(shè)計步驟可參見相關(guān)文獻(xiàn)[31-32]。

在完成路面結(jié)構(gòu)設(shè)計后，可基于經(jīng)驗或通過計算完成吊孔設(shè)計、企口縫設(shè)計和調(diào)平構(gòu)建設(shè)計等工作。

2.3 預(yù)制路面板預(yù)制

在裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板的材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，方可進(jìn)行其預(yù)制路面板的預(yù)制，詳細(xì)制備流程如下[42]：

①安裝預(yù)制板的模板，使用鋼卷尺和激光水平儀對模具的尺寸和變形進(jìn)行校核，每次澆注前在表格中記錄模具的平面尺寸，包括側(cè)模的長度、寬度和四個角點(diǎn)處的高度；

②綁扎鋼筋（預(yù)應(yīng)力筋）和分布式光纖（根據(jù)需要布設(shè)），鋼筋及光纖的布設(shè)必須與板塊編號完全對應(yīng)，具體位置及布設(shè)方法參考設(shè)計圖紙及注意事項；

③預(yù)埋預(yù)制板塊所需的構(gòu)件，包括但不限于起吊構(gòu)件、調(diào)平構(gòu)件、企口縫槽及注漿管等，對于不布設(shè)構(gòu)件的預(yù)留孔應(yīng)使用透明膠帶進(jìn)行密封，確保水泥混凝土漿體不會進(jìn)入；

④在鋼筋、預(yù)埋構(gòu)件安裝到位后，涂抹脫模油，澆筑混凝土；

⑤混凝土澆筑后，應(yīng)隨即對混凝土進(jìn)行充分振搗密實(shí)，并在振搗過程中隨時檢查模具有無漏漿、變形或預(yù)埋件有無移位等，若出現(xiàn)以上現(xiàn)象，應(yīng)及時采取補(bǔ)救措施；

⑥對于正模法，將表面多余的混凝土刮掉，在混凝土初凝前將表面刮平，刮平作業(yè)進(jìn)行3～4 次，如有需要，可在刮平之后對板塊進(jìn)行拉毛處理，若采用倒模法，則在混凝土初凝前，對板塊表面進(jìn)行拋光處理，清除板塊表面浮漿；

⑦澆筑完成24h 后拆模，將板塊起吊、翻身（倒模法），并根據(jù)預(yù)制施工的條件，可選擇水浴養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)、灑水覆蓋和涂刷養(yǎng)護(hù)劑等一種或幾種相結(jié)合的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

⑧在養(yǎng)生48h 后，但混凝土預(yù)制板的強(qiáng)度達(dá)到最終強(qiáng)度的50%～70%時，用吊車將板塊起吊運(yùn)走堆放，覆蓋灑水養(yǎng)生不低于7d；

⑨對裝配式預(yù)應(yīng)力水泥混凝土路面預(yù)制板，當(dāng)面層強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后，應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

3 裝配式水泥混凝土路面的應(yīng)用及施工工藝

3.1 裝配式水泥混凝土路面的應(yīng)用

裝配式水泥混凝土預(yù)制板在我國最早的應(yīng)用是在1957 年的京塘公路改建中，公路總局第五工程局使用尺寸為100cm×100cm×18cm 的水泥混凝土預(yù)制板對原有的3m 寬單幅水泥混凝土路面進(jìn)行更換[35]。1989 年，周澤民等[36]在310 國道偃師營坊口路面試鋪了3600m2的裝配式水泥混凝土路面。此后，裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板不斷得到應(yīng)用，并逐漸分為2 個應(yīng)用方向：用于施工現(xiàn)場臨時道路修建[3,6,8-11,38]；用于舊水泥混凝土路面、機(jī)場道面、收費(fèi)站區(qū)域水泥混凝土路面板的快速維護(hù)[12-18,35-36]。其中前者不僅可大幅縮短臨時道路的建設(shè)周期，降低對建設(shè)區(qū)域環(huán)境的影響，可實(shí)現(xiàn)人員及設(shè)備早日進(jìn)場和預(yù)制板的重復(fù)使用；后者可明顯降低對交通的影響，提高施工的安全性，并可實(shí)現(xiàn)快速通車的目標(biāo)。

3.2 裝配式水泥混凝土路面的施工工藝

裝配式水泥混凝土路面的應(yīng)用方向不同，其施工工藝也有所差異。當(dāng)其用于臨時道路時不需要對原有水泥混凝土路面板進(jìn)行破板清除，但需要進(jìn)行路基和基層的處理，而對于舊水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)維修，不用再進(jìn)行路基和基層處理，但需要對原路面板進(jìn)行破板清除。

3.2.1 臨時道路施工工藝

裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板應(yīng)用于施工臨時道路時的施工流程如下[6,36,39]。

①路基處理，清除地表種植土和腐殖土，并根據(jù)臨時道路的設(shè)計要求對路基進(jìn)行處治，使處治后的路基寬度、路基頂部回彈模量值等滿足設(shè)計要求；

②基層（墊層）處理，確保基層（墊層）材料的厚度、強(qiáng)度和回彈模量值等滿足設(shè)計要求；

③調(diào)平層材料鋪筑，確保調(diào)平層的厚度、平整度滿足設(shè)計要求；

④裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板的運(yùn)輸、吊裝和安裝，采用吊裝車對預(yù)制板進(jìn)行安裝，精確控制吊點(diǎn)的位置和安裝位置，根據(jù)安裝的實(shí)際情況使用調(diào)平構(gòu)件進(jìn)行對平整度進(jìn)行微調(diào)以控制安裝的效果，控制相鄰板的高差、縱斷高程和橫坡坡度等指標(biāo)；

⑤路面板的板底注漿，通過預(yù)留的灌漿孔使用板底注漿（早強(qiáng)高強(qiáng)材料）的方式對預(yù)制板與層底的空隙進(jìn)行填充，利用壓力作用下漿體的高流動性將裝配式預(yù)制板與基層頂面完全貼合，保障其服役性能。

⑥接縫處理，板底注漿完成后，對接縫進(jìn)行處理，對采用集料嵌鎖接縫的可采用填石環(huán)氧灌縫法、環(huán)氧砂漿塞滿法、改性瀝青灌入法和快硬高強(qiáng)水泥灌入法；對企口搭接的無需進(jìn)行處理；對采用傳力桿搭接的則需要使用環(huán)氧樹脂灌孔進(jìn)行固定。

⑦開放交通，待接縫處理完成后，待板底灌漿材料和接縫處灌縫材料強(qiáng)度形成，便可開放交通。

3.2.2 快速養(yǎng)護(hù)維修施工工藝

裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板用于快速養(yǎng)護(hù)維修時的施工流程如下[18,42]：

①確定需更換水泥混凝土路面板的數(shù)量，測量其尺寸并采用機(jī)械設(shè)備對需更換的路面板進(jìn)行破碎，清除破碎物（注意避免接觸到基層而使基層發(fā)生破壞）；

②原路面基層處治，若原路面基層材料良好，則簡單修復(fù)后（濕拌水泥混凝土、干拌水泥砂漿或自流平砂漿）繼續(xù)使用，若損壞嚴(yán)重，則需要同破損板共同進(jìn)行清除；

③在原水泥混凝土合適位置進(jìn)行切割或鉆孔，進(jìn)行接縫設(shè)置（集料嵌鎖、企口搭接和傳力桿接縫）；

④原路面基層的壓實(shí)及整平，在基層處治后使用平板夯土機(jī)對基層進(jìn)行壓實(shí)和整平；

⑤后續(xù)步驟同3.2.1中④后一致。

4 裝配式水泥混凝土路面的發(fā)展趨勢

裝配式水泥混凝土路面技術(shù)未來將有以下發(fā)展趨勢[1,2,5,43]。

①進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)裝配式水泥混凝土路面技術(shù)的智能化、信息化、機(jī)械化和自動化，采用整套經(jīng)智能化、信息化改造的機(jī)械化和自動化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)裝配式路面板從工廠預(yù)制到面向不同使用場所的裝配作業(yè)全過程工業(yè)化解決方案；

②將裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板作為一個載體，在其上集成諸如景觀、反光、排水、降噪、降溫、尾氣降解、表面抗滑、能量收集和儲存等多種功能，推動其屬性增值；

③推動裝配式水泥混凝土路面預(yù)制板的設(shè)計、生產(chǎn)和施工標(biāo)準(zhǔn)化，基于不同應(yīng)用場景推薦不同規(guī)格的路面預(yù)制板，使裝配式水泥混凝土路面技術(shù)的應(yīng)用走向標(biāo)準(zhǔn)化；

④以裝配式水泥混凝土預(yù)制路面板為基體推動道路交通基礎(chǔ)設(shè)施向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在其內(nèi)部布設(shè)傳感器和光纖設(shè)施等，實(shí)現(xiàn)道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的信息化。

5 結(jié)論

裝配式水泥混凝土路面技術(shù)雖存著諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在著諸如初期建設(shè)成本較現(xiàn)澆路面成本高、缺乏明確的設(shè)計和施工規(guī)范、工廠化和規(guī)?；募夹g(shù)水平偏低、行業(yè)水平參差不齊等諸多問題，在一定程度上制約著其更大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展。但伴隨著我國道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸向低碳化、功能化、智能化、信息化和數(shù)字化發(fā)展，裝配式水泥混凝土路面技術(shù)作為一種被證明了具有良好經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益的新型路面技術(shù)，將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。