連續配筋混凝土路面設計和施工

趙德慧

(杭州市交通規劃設計研究院,浙江 杭州 310006)

連續配筋混凝土路面由于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和行車性能,增強了路面的整體強度和剛度。

近年來我國公路建設發展迅速,交叉工程在公路中所占比例很大。為降低路基高度,在很多立交工程中,下穿道路往往低于原地面,通過水泵排水,為了防止地下水對路面損壞,下穿路段的路面往往需采用連續配筋混凝土路面。本文結合 03省道蕭山段復線工程下穿杭金衢高速公路的路面的修筑,開展施工技術研究,為連續配筋混凝土路面在工程特殊路段中的應用提供一定的參考依據。

1 路段概況

03省道蕭山段復線工程,起點位于蕭山城廂鎮新、老104國道交叉處,終點位于諸暨店口鎮與諸湄公路相連,沿線與蕭紹公路、蕭甬鐵路、杭州市繞城公路南段、杭甬大運河、杭金衢高速公路相交。03省道和杭金衢高速交叉中心樁號為 K18+650,下穿杭金衢高速。杭金衢高速公路已建成通車,且在此處路基填土較低,為滿足凈空要求,省道必須下挖約1.5m,前后縱坡分別為-0.9%和0.78%。此路段為平原區,地下水位高,周邊均為農田,地表地下水豐富。雖然設置了較為完善的排水設施,但不能避免地下水上滲。為此根據國內類似工程經驗,在下穿路段鋪設連續配筋混凝土路面能有效地防止地下水上滲,在K 18+450～K18+850路段設置400m長連續配筋混凝土路面,連續配筋混凝土路面兩端為瀝青混凝土路面。

2 設計方案

2.1 結構組合

連續配筋混凝土路面結構為:24cm連續配筋混凝土面板 +25cm 5%水泥穩定碎石基層+15cm 3.5%水泥穩定碎石底基層。基層與面板之間設 1cm稀漿封層。

縱向鋼筋的配筋率一般為 0.5%～0.7%,根據《公路水泥混凝土路面設計規范》(JGJD 40-2002)并參考《AASHTO路面結構設計指南》(1993)的有關規定進行設計,最終選定18Ⅱ級鋼筋,配筋率為0.61%,橫向間距15cm,半幅共78根,其中4.25m超車道30根,3.75m主車道 25根,3.50m硬路肩 23根。縱向鋼筋布置在 1/2板厚處。

橫向鋼筋的配筋率一般為縱向鋼筋的1/5～1/8,間距為90～150cm。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16Ⅱ級鋼筋,間距為 100cm。

2.2 端部處理

本路段連續配筋混凝土路面兩端為瀝青路面。由于連續配筋混凝土路面取消了橫向接縫,在連續配筋混凝土路面與瀝青路面相接處會因混凝土熱脹冷縮形成縱向位移。為阻止由于位移產生的巨大水平推力而造成路面的損壞,必須設置合適的端部處理措施,以約束、消除或調節縱向位移。目前國內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。本路段的端部處理方案采用寬翼緣工字梁接縫。

我國現有的連續配筋混凝土路面普遍采用矩形地梁錨固,缺乏寬翼緣工字梁接縫的設計資料,為此,設計方案參考《FHWA技術指南》并根據我國標準型鋼的尺寸確定,寬翼緣工字梁采用規格為440mm×300mm×11mm×18mm的標準H型鋼,H型鋼的下部埋設在30cm厚的鋼筋混凝土枕板內,上部位于橋頭過渡板的一側通過螺桿連接,與連續配筋混凝土面板相連的一側設置一道寬2.5cm的伸縮縫,縫內填脹縫板,以調節面板隨溫度變化引起的伸縮。

3 路面施工注意事項

為了保證連續配筋混凝土路面的施工質量,必須注意以下事項。

3.1 鋼筋支撐

縱橫向鋼筋的固定措施必須保證鋼筋網穩固,以防止在滑模施工時推倒。同時,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“γ”形,并點焊在 3mm厚、100mm×50mm的鋼板上,形成鋼筋支架。支架縱向間距為100cm,橫向間距為75cm,即每根橫向鋼筋下均設置支架。施工時將橫向鋼筋點焊在支架上,并擺放到基層上,然后將縱向鋼筋安設在橫向鋼筋之上,從而形成穩固支撐的鋼筋網。

實踐證明,該三角形鋼筋支架經受住了滑模攤鋪施工時的強大推力,確保了鋼筋網的穩固定位。由于該支架具有加工簡便、施工方便、牢固可靠與經濟實用等優點,在類似工程的鋼筋網支撐中,該支架得到了更為廣泛的應用。

3.2 縱向鋼筋搭接

對于滑模施工,由于攤鋪速度快,鋼筋網必須預先安設,并根據施工進度保證具有足夠的長度,以提供滑模攤鋪的工作面。實踐證明,縱向鋼筋的搭接不宜采用全部焊接的方式,這是因為焊接的鋼筋形成整體,而焊接較長的鋼筋網因施工時的晝夜溫差,容易造成鋼筋網產生較大的伸縮。計算表明,500m長的焊接鋼筋在溫差10℃條件下伸縮量可達4.5cm,如此大的伸縮量會使鋼筋網拖動鋼筋支架,而導致鋼筋支架刺破瀝青封層。如果采用全部焊接的形式,一次焊接長度應控制在50m以內,顯然這只適合于施工速度較慢的小型機具攤鋪,而難以滿足滑模施工速度的要求。

由于綁扎連接處允許鋼筋之間有一定的移動,因此,縱向鋼筋的搭接宜采用綁扎形式,綁扎長度為鋼筋直徑的30～50倍,或者每隔 30～50m采用焊接形式,然后10～20m進行綁扎。實際上,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制作速度。

3.3 混凝土坍落度

由于連續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行支撐,相應地增加了滑模攤鋪機行走的阻力。為了減小滑模攤鋪機的阻力,要求混凝土具有足夠的坍落度。但是,坍落度過大容易造成混凝土泛漿、離析和坍邊,影響混凝土的密實性和強度。為此,根據相關工程的施工實踐,混凝土的坍落度應控制在2～5cm范圍內,以3～4cm為最佳。

3.4 側向布料機

前已述及,滑模施工時,足夠長度的鋼筋網必須預先安設,所以混凝土運輸車無法縱向進料,必須采用側向進料方式,因此側向布料機是必備機械。試驗路段施工過程中,所采用的側向布料機由郴州路橋公司自行設計制造,由于首次使用,可靠性欠佳,多次出現故障,造成了3次施工中斷。同時,該側向布料機的工作功率有限,其上料速度較難滿足滑模攤鋪機 1m/min行走速度的要求,使得滑模攤鋪機每攤鋪lO～20m就需停下等料。另外,側向布料機布料是在路槽內形成兩個料堆,從而造成混凝土部分離析。因此,側向布料機是影響施工工藝的一個重要因素,在連續配筋混凝土路面施工中,應選擇性能優良、生產效率高且穩定可靠的側向布料機,以盡量避免施工中斷,并防止混凝土離析。經過試驗路段的鋪筑,該側向布料機得到不斷改進,在隨后的大面積施工過程中,取得了令人滿意的效果。

3.5 滑模攤鋪

目前本連續配筋混凝土路面已通車 2年多,大部分路段使用性能良好,但個別路段出現了面積 2m2左右的混凝土碎裂。現場調查表明,鋼筋網下的混凝土密實性不足是其主要原因。因此,保證鋼筋網上下的混凝土得到充分振搗密實是連續配筋混凝土路面滑模攤鋪的關鍵。由于鋼筋網布設在混凝土板厚的 1/2處,滑模攤鋪時,插入振搗棒應控制在鋼筋網以上至少 2cm,以防止振搗棒與鋼筋網接觸而造成振搗棒損壞,從而影響混凝土的密實。同時,由于振搗棒無法插入到鋼筋網下的混凝土內,振搗棒宜采用高頻低幅,以確保鋼筋網下的混凝土的密實性。

另外,施工期間氣溫過高或風力過大時,不得進行混凝土的攤鋪,防止混凝土水分蒸發過多。

對于滑模攤鋪機起步時的5～10m范圍內的混凝土面板,在進行人工攤鋪時,必須盡快在滑模攤鋪的混凝土初凝之前完成,否則將會影響該處混凝土的粘結。同時,必須重視人工攤鋪的混凝土面板的質量,做到精心施工。

3.6 施工縫處理

連續配筋混凝土路面施工過程中,應盡量避免臨時的施工中斷。然而,由于施工機械、氣候和其他各種主客觀原因,施工中斷是無法避免的。當發生難以避免施工中斷時,在施工縫位置必須增設50%的縱向鋼筋,每隔一根縱向鋼筋布置一根補強鋼筋,鋼筋的直徑應與縱向鋼筋相同,且具有足夠長度,補強鋼筋插入兩側混凝土面板的深度不得小于1m。同時,施工縫位置不許切縫,先澆筑的混凝土一端應鑿毛,保證施工縫位置的混凝土具有良好的粘結。

3.7 端部處理

對于寬翼緣工字梁接縫的施工,人工攤鋪寬翼緣工字梁接縫的枕板時,應盡量保證表面平整,以利于端部面板的自由伸縮。同時,緊靠端部的過渡板表面應盡量與連續配筋混凝土面板保持平整,以減少接縫位置的跳車。

3.8 養護

連續配筋混凝土路面的養護至關重要,養護劑必須沿各個方向噴灑均勻,保證在混凝土表面形成完全封閉的養護膜。在氣溫較高或風力較大時,宜加蓋濕麻袋進行保濕養護,以確保混凝土水化反應充分進行,防止混凝土失水過多過快,避免混凝土因干縮嚴重而導致面板不規則或嚴重的開裂。

4 結束語

通過03省道蕭山段復線工程下穿杭金衢高速公路的連續配筋混凝土路面設計和施工情況的介紹,從鋼筋支撐、縱橫向鋼筋搭接、混凝土坍落度、側向布料機、滑模攤鋪、施工縫處理、端部處理與養護等方面總結了公路連續配筋混凝土路面的施工工藝和注意事項。03省道蕭山段復線工程下穿杭金衢高速公路的連續配筋混凝土路面施工取得了令人滿意的質量和效果,目前使用狀況良好。

[1]姚祖康.公路設計手冊—路面[M].人民交通出版社,1999

[2]JGJD 40-2002公路水泥路面設計規范[S]

[3]JGJF30-2003公路水泥路面施工技術規范[S]