高速公路連續(xù)配筋混凝土路面施工技術(shù)研究

1、高速公路連續(xù)配筋混凝土路面施工技術(shù)研究    查旭東1,張起森1,李宇峙1,蘇清貴1,黃慶2    (1.長(zhǎng)沙交通學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙410076; 2.耒宜高速公路公司)    摘要:結(jié)合湖南耒(陽)宜(章)高速公路連續(xù)配筋混凝土路面試驗(yàn)路的修筑,簡(jiǎn)介了試驗(yàn)路路面的設(shè)計(jì)與施工概況,總結(jié)了連續(xù)配筋混凝土路面滑模攤鋪的施工工藝和注意事項(xiàng),為連續(xù)配筋混凝土路面在我國高速公路中的應(yīng)用提供了一定的參考依據(jù)。    關(guān)鍵詞:連續(xù)配筋混凝土路面

2、;施工;滑模;端部處理    由于連續(xù)配筋混凝土路面沿路線縱向配置了足夠的鋼筋,從而取消了橫向接縫,避免各種橫向接縫的損壞,使路面具有平整的表面,改善并提高了混凝土路面的使用品質(zhì)和行車性能,增強(qiáng)了路面的整體強(qiáng)度和剛度。因此,連續(xù)配筋混凝土路面在世界各國的公路建設(shè)中得到越來越多的應(yīng)用,美國、英國、法國、比利時(shí)、澳大利亞、日本和泰國等國家都鋪筑了大量的連續(xù)配筋混凝土路面,有些路面雖已經(jīng)歷了數(shù)十年的運(yùn)營,至今性能良好。    我國引入連續(xù)配筋混凝土路面較晚,且大部分屬于試驗(yàn)工程,而大面積的實(shí)體工程很少。1989年在江蘇鹽

3、城開始鋪筑試驗(yàn)路,在耒宜高速公路連續(xù)配筋混凝土路面通車前最長(zhǎng)的為1997年在河南許昌境內(nèi)107國道上鋪筑的10 km半幅路面,這些連續(xù)配筋混凝土路面主要用于舊路補(bǔ)強(qiáng),且采用小型機(jī)具攤鋪,而對(duì)于高速公路新建工程中采用滑模攤鋪施工技術(shù),缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。為此,本文結(jié)合湖南耒宜高速公路連續(xù)配筋混凝土路面試驗(yàn)路的修筑,開展施工技術(shù)研究,為連續(xù)配筋混凝土路面在我國高速公路中的應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。    1試驗(yàn)路概況    耒宜高速公路為京珠高速湖南境內(nèi)南段,全長(zhǎng)135.4 km,沿線經(jīng)過湘南巖溶地區(qū)、

4、煤層和地質(zhì)斷裂帶,地下溶洞和采空區(qū)分布較多。為此,針對(duì)沿線復(fù)雜的地質(zhì)條件,并考慮超載和重載嚴(yán)重的交通條件,為保證路面的使用壽命和性能,增強(qiáng)路面抵抗較大范圍脫空的能力,在這些特殊地質(zhì)路段采用了連續(xù)配筋混凝土路面。根據(jù)沿線水文、地質(zhì)、土質(zhì)、交通及采空區(qū)和溶洞等情況的調(diào)查結(jié)果,耒宜高速公路全線設(shè)計(jì)采用38.4 km連續(xù)配筋混凝土路面,實(shí)際完成40.1 km,占全長(zhǎng)的29.6%。    由于我國在高速公路中大面積修筑連續(xù)配筋混凝土路面尚屬首次,為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案,探討合理的施工方法、施工工藝和施工質(zhì)量控制等,選定第七合同段江南中橋至鐵山里大橋K

5、282+167.90K283+441.75段右幅8.25 m寬車道(3.75 m主車道+4.50 m超車道)作為試驗(yàn)路段,全長(zhǎng)1 273.85 m,進(jìn)行連續(xù)配筋混凝土路面的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)路段位于郴州市東南的蘇仙區(qū)鄧家塘鄉(xiāng)江南村,距郴州市約30 km,距宜章境內(nèi)約1 km。自起點(diǎn)至300 m處縱坡為1.56%,平曲線半徑1 800 m,隨后縱坡為-2.16%,距終點(diǎn)500 m處平曲線半徑為1 200 m。因此,總體上來看,試驗(yàn)路段的線形和縱坡情況良好。 &#

6、160;  2設(shè)計(jì)方案    2.1結(jié)構(gòu)組合    試驗(yàn)路路面結(jié)構(gòu)為:28 cm連續(xù)配筋混凝土面板+18 cm6%水泥穩(wěn)定碎石基層+18 cm4%水泥穩(wěn)定碎石底基層。基層與面板之間設(shè)1 cm稀漿封層。    縱向鋼筋的配筋率一般為0.5%0.7%,根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 012-94)并參考AASHTO路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南(1993)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì),最終選定18級(jí)鋼筋,配筋率為0.61%,橫

7、向間距15 cm,半幅共78根,其中4.50 m超車道30根,3.75 m主車道25根,3.50 m硬路肩23根?？v向鋼筋布置在1/2板厚處。    橫向鋼筋的配筋率一般為縱向鋼筋的1/51/8,間距為90150 cm。橫向鋼筋不宜過密,否則易造成裂縫間距過小,增加面板沖斷破壞的可能性。為此,橫向鋼筋采用16級(jí)鋼筋,間距為100 cm。    2.2端部處理    由于連續(xù)配筋混凝土路面取消了橫向接縫,在連續(xù)配筋混凝

8、土路面與橋梁、構(gòu)造物、瀝青路面、普通混凝土路面等相接處,因混凝土熱脹冷縮形成縱向位移,為阻止由此產(chǎn)生的巨大水平推力而造成路面的損壞或影響構(gòu)造物的穩(wěn)定性,必須設(shè)置合適的端部處理措施,以約束、消除或調(diào)節(jié)縱向位移。目前國內(nèi)外常用的端部處理措施主要有矩形地梁錨固和寬翼緣工字梁接縫兩種形式,由于試驗(yàn)路段的路基為填石路堤,路基開挖困難,同時(shí),矩形地梁錨固主要依靠土體的被動(dòng)土壓力抵抗連續(xù)配筋混凝土面板的縱向位移,而填石路基難以提供足夠的被動(dòng)土壓力。因此,試驗(yàn)路的端部處理方案采用寬翼緣工字梁接縫。    我國現(xiàn)有的連續(xù)配筋混凝土路面普遍采用矩形地梁錨固,缺乏寬翼緣工字梁

9、接縫的設(shè)計(jì)資料,為此,設(shè)計(jì)方案參考FHWA技術(shù)指南并根據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)型鋼的尺寸確定,最終設(shè)計(jì)如圖1。寬翼緣工字梁采用規(guī)格為440 mm×300 mm×11 mm×18 mm的標(biāo)準(zhǔn)H型鋼,H型鋼的下部埋設(shè)在30 cm厚的鋼筋混凝土枕板內(nèi),上部位于橋頭過渡板的一側(cè)通過螺桿連接,與連續(xù)配筋混凝土面板相連的一側(cè)設(shè)置一道寬2.5 cm的伸縮縫,縫內(nèi)填脹縫板,以調(diào)節(jié)面板隨溫度變化的伸縮。3施工簡(jiǎn)介    試驗(yàn)路由湖南省郴州路橋公司施工,為國內(nèi)首次在連續(xù)配筋混凝土路面施工中采用滑模技

10、術(shù),試驗(yàn)路于2001年4月8日開始攤鋪,2001年5月12日結(jié)束。由于側(cè)向布料機(jī)故障和下雨等原因造成施工中斷,整個(gè)試驗(yàn)路分5段完成,共設(shè)4條施工縫,施工縫樁號(hào)分別為K283+345、K283+190、K283+080和K282+930。根據(jù)試驗(yàn)路的施工情況,連續(xù)配筋混凝土路面和寬翼緣工字梁接縫的施工工序分別如圖2和圖3所示。4施工注意事項(xiàng)    經(jīng)過連續(xù)配筋混凝土路面試驗(yàn)路的鋪筑,達(dá)到了預(yù)期的效果和質(zhì)量,取得了豐富的施工經(jīng)驗(yàn),為后續(xù)的大面積施工提供了有力的保障。根據(jù)試驗(yàn)路的施工情況及檢測(cè)結(jié)果,為了保證連續(xù)配筋混凝土路面的施工質(zhì)量,必須注意以下事項(xiàng)。

11、60;   4.1鋼筋支撐    縱橫向鋼筋的固定措施必須保證鋼筋網(wǎng)穩(wěn)固,以防止在滑模施工時(shí)推倒。同時(shí),支架鋼筋不得打入基層,以避免支架鋼筋阻止面板的自由伸縮,并防止面板伸縮造成支架鋼筋破壞基層。為此,采用8鋼筋制作成“”形,并點(diǎn)焊在3 mm厚、100 mm×50 mm的鋼板上,形成鋼筋支架。支架縱向間距為100 cm,橫向間距為75 cm,即每根橫向鋼筋下均設(shè)置支架。施工時(shí)將橫向鋼筋點(diǎn)焊在支架上,并擺放到基層上,然后將縱向鋼筋安設(shè)在橫向鋼筋之上,從而形成穩(wěn)固支撐的

12、鋼筋網(wǎng)。    實(shí)踐證明,該三角形鋼筋支架經(jīng)受住了滑模攤鋪施工時(shí)的強(qiáng)大推力,確保了鋼筋網(wǎng)的穩(wěn)固定位。由于該支架具有加工簡(jiǎn)便、施工方便、牢固可靠與經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),在耒宜高速公路后續(xù)工程的鋼筋網(wǎng)支撐中,該支架得到了更為廣泛的應(yīng)用。    4.2縱向鋼筋搭接    對(duì)于滑模施工,由于攤鋪速度快,鋼筋網(wǎng)必須預(yù)先安設(shè),并根據(jù)施工進(jìn)度保證具有足夠的長(zhǎng)度,以提供滑模攤鋪的工作面。實(shí)踐證明,縱向鋼筋的搭接不宜采用全部焊接的方式,這是因?yàn)楹附拥匿摻钚纬烧w,而焊接較長(zhǎng)的鋼筋網(wǎng)因施工時(shí)的晝夜溫差

13、,容易造成鋼筋網(wǎng)端部產(chǎn)生較大的伸縮,計(jì)算表明,500 m長(zhǎng)的焊接鋼筋在溫差10條件下伸縮量可達(dá)4.5 cm,如此大的伸縮量會(huì)使鋼筋網(wǎng)拖動(dòng)鋼筋支架,而導(dǎo)致鋼筋支架刺破瀝青封層。如果采用全部焊接的形式,一次焊接長(zhǎng)度應(yīng)控制在50 m以內(nèi),顯然這只適合于施工速度較慢的小型機(jī)具攤鋪,而難以滿足滑模施工速度的要求。由于綁扎連接位置允許鋼筋之間有一定的錯(cuò)動(dòng),因此,縱向鋼筋的搭接宜采用綁扎形式,綁扎長(zhǎng)度為鋼筋直徑的3050倍,或者每隔3050 m采用焊接形式,然后1020 m進(jìn)行綁扎。實(shí)際上,綁扎方式不僅有效地解決了鋼筋的伸縮問題,而且較大地提高了鋼筋網(wǎng)制作速

14、度。    4.3混凝土坍落度    由于連續(xù)配筋混凝土路面縱橫向布置了較多的鋼筋,并且鋼筋采用了很多鋼筋支架進(jìn)行支撐,相應(yīng)地增加了滑模攤鋪機(jī)行走的阻力。所以,為了減小滑模攤鋪機(jī)的阻力,要求混凝土具有足夠的坍落度。同時(shí),坍落度過大容易造成混凝土泛漿、離析和坍邊,影響混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度。為此,根據(jù)試驗(yàn)路的施工實(shí)踐,混凝土的坍落度應(yīng)控制在25 cm范圍內(nèi),以34 cm為最佳。    4.4側(cè)向布料機(jī)    前已述及,滑

15、模施工時(shí),足夠長(zhǎng)度的鋼筋網(wǎng)必須預(yù)先安設(shè),所以混凝土運(yùn)輸車無法縱向進(jìn)料,必須采用側(cè)向進(jìn)料方式,因此側(cè)向布料機(jī)是必備機(jī)械。試驗(yàn)路施工過程中,所采用的側(cè)向布料機(jī)由郴州路橋公司自行設(shè)計(jì)制造,由于首次使用,可靠性欠佳,多次出現(xiàn)故障,造成了3次施工中斷。同時(shí),該側(cè)向布料機(jī)的工作功率有限,其上料速度較難滿足滑模攤鋪機(jī)1 m/min行走速度的要求,使得滑模攤鋪機(jī)每攤鋪1020 m就需停下等料。另外,側(cè)向布料機(jī)布料是在路槽內(nèi)形成兩個(gè)料堆,從而造成混凝土部分離析。因此,側(cè)向布料機(jī)是影響施工工藝的一個(gè)重要因素,在連續(xù)配筋混凝土路面施工中,應(yīng)選擇性能優(yōu)良、生產(chǎn)效率高且穩(wěn)定可靠的側(cè)向布料機(jī),以盡量避

16、免施工中斷,并防止混凝土離析。經(jīng)過試驗(yàn)路的鋪筑,該側(cè)向布料機(jī)得到不斷改進(jìn),在隨后的大面積施工過程中,取得了令人滿意的效果。    4.5滑模攤鋪    目前耒宜高速公路連續(xù)配筋混凝土路面已通車1年多,絕大部分路段使用性能良好,但個(gè)別路段出現(xiàn)了2 m2左右的混凝土碎裂,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明,鋼筋網(wǎng)下的混凝土密實(shí)性不足是其主要原因。因此,保證鋼筋網(wǎng)上下的混凝土得到充分振搗密實(shí)是連續(xù)配筋混凝土路面滑模攤鋪的關(guān)鍵。由于鋼筋網(wǎng)布設(shè)在混凝土板厚的1/2處,滑模攤鋪時(shí),插入振搗棒應(yīng)控制在鋼筋網(wǎng)以上至少2 cm,以防止

17、振搗棒與鋼筋網(wǎng)接觸而造成振搗棒損壞,從而影響混凝土的密實(shí)。同時(shí),由于振搗棒無法插入到鋼筋網(wǎng)下的混凝土內(nèi),振搗棒宜采用高頻低幅,以確保鋼筋網(wǎng)下混凝土的密實(shí)性。    另外,施工期間氣溫過高或風(fēng)力過大時(shí),不得進(jìn)行混凝土的攤鋪。氣溫較高或風(fēng)力較大時(shí)攤鋪混凝土必須加以重視,防止混凝土水分蒸發(fā)過多。    對(duì)于滑模攤鋪機(jī)起步時(shí)的510 m范圍內(nèi)的混凝土面板,在進(jìn)行人工攤鋪時(shí),必須盡快在滑模攤鋪的混凝土初凝之前完成,否則將會(huì)影響該處混凝土的粘結(jié)。同時(shí),必須重視人工攤鋪的混凝土面板的質(zhì)量,做到精心施工。 &#

18、160;  4.6施工縫處理    連續(xù)配筋混凝土路面施工過程中,應(yīng)盡量避免臨時(shí)的施工中斷。然而,由于施工機(jī)械、氣候和其他各種主客觀原因,施工中斷是無法避免的。由此,當(dāng)確實(shí)難以避免施工中斷時(shí),在施工縫位置必須增設(shè)50%的縱向鋼筋,每隔一根縱向鋼筋布置一根補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,鋼筋的直徑應(yīng)與縱向鋼筋相同,且具有足夠長(zhǎng)度,補(bǔ)強(qiáng)鋼筋插入兩側(cè)混凝土面板的深度不得小于1 m。同時(shí),施工縫位置不需切縫,先澆筑的混凝土一端應(yīng)鑿毛,保證施工縫位置的混凝土具有良好的粘結(jié)。    4.7端部處理    在填石路基路段采用寬翼緣工字梁接縫進(jìn)行端部處理,與矩形地梁錨固措施相比,具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉與性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此,對(duì)于填石路基等特殊路段宜采用寬翼緣工字梁接縫的端部處理