混凝土路面面層與基層之間支撐條件

張海偉

(石家莊市公路管理處勘測設(shè)計隊)

1 研究內(nèi)容

通過水泥混凝土路面彈性地基薄板的設(shè)計理論,深入分析得出基層的不均勻支承是水泥混凝土路面斷板、啃邊、錯臺、以及產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞的主要原因,通過采取一定措施改善混凝土路面面層與基層之間支撐條件,提高了水泥混凝土路面的耐久性和穩(wěn)定性。同時增強了混凝土路面基層的抗沖刷性能,延長了路面使用的年限。

2 改善水泥混凝土面層與基層支撐條件

2.1 傳統(tǒng)水泥混凝土路面施工中的問題

傳統(tǒng)的水泥混凝土路面施工過程中一般包括混凝土拌和、運輸、攤鋪、表面處理、鋸縫、養(yǎng)生工序。攤鋪水泥混凝土面層前要求清掃基層表面,然后將塑態(tài)混凝土直接澆筑在基層頂面,待混凝土面層凝結(jié)并達到一定強度后就可開放交通。這種施工方法,面層與基層的初始狀態(tài)是連為一體的,與理想的光滑接觸條件有著本質(zhì)的不同。隨著荷載的作用和溫度的影響,面層與基層會出現(xiàn)相對移動,這種移動將在面層與基層之間產(chǎn)生了一個破碎層,使面層與基層不能保持光滑接觸。面層與基層之間存在脫空現(xiàn)象和不均勻支承的狀況,致使水泥混凝土路面的承載力下降。

2.2 改善混凝土路面的支承條件,提高水泥混凝土路面的承載力

在路面結(jié)構(gòu)層一定的情況下,提高路面承載力的關(guān)鍵在于提高路面的變形協(xié)調(diào)能力,減少面層與基層之間的不均勻支承和脫空的狀況,使面層與基層的界面更接近于理想模型的受力狀態(tài)。從方法上,充分尊重理想模型,消除層間差異,回歸理想模型的思想,簡化問題,并使現(xiàn)有路面理論得到充分利用。

基于以上思想方法,路面的受力和對基層的施力均必須通過面層與基層的接觸界面,接觸情況不同,支承的邊界條件就不同,路面的受力情況就不同。因此,路面設(shè)計的核心在接觸界面。按現(xiàn)行水泥混凝土路面施工方法,路面層間破壞不可避免,要使路面實際層間結(jié)構(gòu)與路面理想模型一致,路面設(shè)計與施工必須從界面入手。

因此,必須對混凝土面層與基層的接觸面進行專門設(shè)計,盡可能使面層與基層的接觸界面光滑,盡可能避免層間破壞,盡可能使面層與基層各自在界面附近保持完好,使實際建成后的路面結(jié)構(gòu)與理論模型盡可能一致。

在混凝土路面板與基層之間鋪設(shè)一層塑料布,這一層能防止混凝土面板與基層間的直接粘接,保證水泥混凝土面板與基層之間合理滑動,防止面層與基層之間的破碎層的產(chǎn)生,有效減少板底脫空和板底的不均勻支承,當(dāng)水進入界面,還能有效防止基層沖刷的作用。

2.3 施工方法

這種方法就是在水泥混凝土的面層與基層之間鋪一層塑料布,作用就是能阻止面層水泥漿進入基層且不與基層粘結(jié)。

(1)對底基層和基層施工,按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范進行施工,無任何特殊要求。

(2)鋪設(shè)塑料布前,應(yīng)將基層表面的松散顆粒掃除,局部若有因施工車輛行走引起的較大坑洞,用低標號混凝土整平處理。

(3)塑料布可以根據(jù)施工的要求確定幅寬。當(dāng)幅寬不能夠滿足施工需要時,可采用橫向搭接的方法鋪滿基層范圍,搭接時,注意搭接接頭處塑料布搭接方向與橫坡的關(guān)系,高的一面在上,低的一面在下,如圖 1所示。使層間水順利排出,避免水沿著搭接縫進入基層。當(dāng)采用分幅施工時,塑料布橫向一定要鋪過模板,以便和下一幅施工時的塑料布搭接。一定要采取措施,避免塑料布之間留有縫隙。塑料布鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)平順,勿起褶皺。混凝土攤鋪之前,應(yīng)派專人處理由于車輛等原因造成的折疊、起皺。

3 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

通過水泥混凝土路面彈性地基薄板的設(shè)計理論,深入分析得出基層的不均勻支承是水泥混凝土路面斷板、啃邊、錯臺、以及產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞的主要原因,路面結(jié)構(gòu)的實際支撐條件與設(shè)計理論模型存在很大的差異,為了使路面結(jié)構(gòu)更易接近理想狀態(tài)下的路面結(jié)構(gòu),通過采取一定措施改善混凝土路面面層與基層之間支撐條件,有效減少板底脫空和板底的不均勻支承的設(shè)計理念和施工工藝。提高了水泥混凝土路面的耐久性和穩(wěn)定性。同時增強了混凝土路面基層的抗沖刷性能,延長了路面使用的年限。

3.2 創(chuàng)新點

立足找準問題——找出層間“薄弱層”,層間不均勻支撐等導(dǎo)致路面破壞并與理想模型不符合的因素,從觀念上消除層間差異的思想,并通過設(shè)計施工解決這種差異,使實際層間結(jié)構(gòu)符合理想模型。

基于上述思想,提出了鋪設(shè)塑料布的新型水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)與設(shè)計施工方法。

在石家莊市西出市口工程中的應(yīng)用取得良好的效果,為今后各個等級的公路、城市道路、工礦道路及機場跑道的水泥混凝土路面的施工提供了可靠的實踐依據(jù)。通過本成果的推廣應(yīng)用提高了水泥混凝土路面的承載力,延長了水泥混凝土的使用壽命,避免了水泥混凝土路面的早期損壞,降低維修費用,有利于節(jié)約自然資源保護環(huán)境。

4 結(jié) 論

(1)改善層間支撐條件可延緩路面的裂縫、沉陷、破碎等病害的過早發(fā)生,相應(yīng)減少了路面維修費用;(2)提高了路面結(jié)構(gòu)的整體性和行車安全性,體現(xiàn)了良好社會服務(wù)形象。(3)提升了道路通行能力和服務(wù)水平,減少了由路面破壞造成的交通壓力和交通事故;(4)道路耐久性的提高,使得公路大修頻率相應(yīng)降低,這就是對環(huán)境的保護和資源的節(jié)約。

[1] 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(JTGD40-2002).

[2] 公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF30-2003).

[3] 姚祖康.公路設(shè)計手冊—路面.人民交通出版社,1998.

[4] 王秉綱,鄭木蓮.水泥混凝土路面設(shè)計與施工.人民交通出版社,2004.

[5] 方福森.路面工程.人民交通出版社.