一種用于施工現場的裝配式混凝土地面

尹 碩 郭銀蘋 侯本才 呂雪源 姚博強

中建一局集團建設發展有限公司 北京 100102

1 技術研究背景

建筑行業作為高耗能、高耗材、高排放的行業，生態文明建設對其提出了更高的要求。目前，根據施工現場施工標準的要求，所有現場裸露地面應100%硬化。待工程竣工后，硬化路面又需及時破碎拆除，因此造成大量的建筑垃圾，不僅污染環境，同時也浪費大量的砂石材料。

為了避免硬化的道路因破碎清除形成建筑垃圾而造成環境污染、資源浪費，有必要選擇一種安裝方便、質量可靠、可以周轉使用的路面[1-4]。

2 路面板方案設計

2.1 施工現場車輛分級

鑒于施工現場場地的特殊性，車輛的種類比較繁雜，為了解車輛荷載的情況，本文對建筑施工現場的車輛進行了統計分級。

一般裝配式施工現場有生活區和生產區之分：對于生活區，路面上行駛的以小型車居多，荷載值不超過200 kN；對于生產區，由于混凝土罐車和預制構件運輸車輛較為頻繁，因此重型車和中型車居多，荷載值介于500～800 kN之間。

2.2 現場地基情況

針對項目施工現場不同的地理環境，施工場地比較常見的地基處理方式有：一是廠區回填土，即因高差原因，在原狀土層上進行較大厚度的回填；二是廠區鋪設二灰土，即原狀土上鋪設厚200～300 mm二灰土。

2.3 預制構件模數確定

本文對建筑工地施工現場的場地情況進行分析，道路寬度類型有5.0、4.0、2.5、2.0 m共4種。針對硬裝地面技術在國內項目的實際使用，綜合考慮到模數、承重等因素，最終確定2種模數尺寸的硬裝路面板，模數尺寸分別為2 000 mm× 1 500 mm×120 mm和2 500 mm×1 500 mm×200 mm。

2.4 預制構件配筋設計

考慮到實際應用過程中不能保證路基的絕對平整，若按照水平均勻受力的板模型進行設計、計算，與實際受力狀態相比，誤差較大。故將板設計為兩邊帶肋，跨中凹陷的形狀，并將其簡化為單跨簡支板模型進行受力驗算（圖1），使簡化后模型的受力狀態更接近于實際受力狀態。最終通過計算確定按照φ10 mm@100 mm方式配置底部受力鋼筋。

圖1 簡支梁計算模型

3 試驗方案設計

為驗證預制路面板的實際應用效果，本文對硬裝路面板進行了試驗研究。

對于2 000 mm×1 500 mm×120 mm模數路面板，一般應用于辦公區，荷載值較小，同時在實際工程中應用效果良好，因此試驗不再對該模數板進行考慮。

3.1 實驗室靜載試驗方案

1）對于2 500 mm×1 500 mm×200 mm模數硬裝路面，試驗方案中共設計了雙肋、四肋共2種類型進行試驗。為了增加試驗的對比性，對于雙肋構件設計了單層配筋和雙層配筋2種，對于四肋構件則采用雙層配筋設計（圖2、圖3）。

圖2 雙肋硬裝路面板

圖3 四肋硬裝路面板

2）加載工況。試驗中對2種類型的構件進行了不同的加載工況（圖4～圖6）。

3.2 現場動載試驗方案

為檢驗不同地基處理條件下各類型板的應用效果，本文通過在現場實際路面鋪設硬裝路面板進行試驗研究。

3.2.1 鋪設路面板

西側路面板（A～D和Ⅰ～Ⅳ）下為未壓實回填土地基；東側路面板（E～H和Ⅴ～Ⅷ）下為二灰土地基；預制硬裝地面A、B、Ⅰ、Ⅱ和E、F、Ⅴ、Ⅵ為四肋板，其他為雙肋板；北側路面板（Ⅰ～Ⅷ）為雙層配筋，南側路面板（A～H）為單層配筋（圖7）。

圖4 雙肋構件中心加載

圖5 雙肋構件端部跨中加載

圖6 四肋構件中心加載

圖7 路面板布置

3.2.2 粘貼應變計

試驗中預制構件的應變計按照一定的方式進行粘貼（圖8、圖9）。

圖8 構件應變花布置

3.2.3 車輛加載

現場試驗采用了總質量約78 t的后八車輪汽車進行加載，單輪胎壓力為49.6 kN（圖10）。試驗過程中共進行了3次加載，每次加載車輪的軌跡均不相同（圖11）。

圖9 鋪設完成的硬裝路面效果

圖10 車輛加載現場

圖11 車輪加載軌跡（紅色線）

第1次加載時，車輪作用于北側硬裝地面的兩端；第2次加載時，一側車輪作用于北側硬裝地面的端部，另一側車輪作用于南側硬裝地面的中部。第3次加載時，車輪作用于南側硬裝地面的兩端。加載時，車輛的行駛速度為1 m/s，采樣頻率為100 Hz。

4 試驗結果分析

4.1 實驗室測試分析

根據實驗室測試結果繪制相應的數據圖表（圖12、圖13）。總體來看，實驗室測試數據與理論計算數據基本吻合，理論數據偏于保守，但相差不大。居中加載工況下，對于雙肋板，其雙層配筋并未顯著提高構件的開裂荷載，但極限承載力有一定提升；由于四肋板的約束作用，構件的開裂荷載和極限承載力明顯增大。

端部跨中加載工況下，對于雙肋板，其雙層配筋設計也未能顯著提高構件的開裂荷載，但極限承載力有較大增長；而對于四肋板，由于肋板的存在，無明顯的開裂荷載值和極限破壞值。

綜上可知：雙層配筋可有效提高構件的極限承載力；端部肋板可有效提高構件的開裂荷載與極限荷載。

圖12 構件開裂荷載對比

圖13 構件極限荷載對比

4.2 現場動載試驗分析

由于現場采集數據繁多，針對某一構件的變形情況本文不再贅述。為理清各個構件在各個工況下的狀況，本文將現場動載試驗下各種路面板在不同地基條件下的情況列于表1。

表1 現場動載試驗情況

5 結語

綜合實驗室靜載試驗和現場動載試驗的情況，硬裝路面板的邊肋對控制構件沉降有較大的影響，雙層配筋對構件上表面的裂縫控制起到了明顯的作用，同時二灰土地基處理也體現出了顯著的效果。綜上，施工現場地基采用二灰土處理，并以四肋雙層配筋的路面板作為硬裝地面最佳。