连续配筋混凝土路面设计和施工

赵德慧

(杭州市交通规划设计研究院,浙江 杭州 310006)

连续配筋混凝土路面由于沿路线纵向配置了足够的钢筋,从而取消了横向接缝,避免各种横向接缝的损坏,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质和行车性能,增强了路面的整体强度和刚度。

近年来我国公路建设发展迅速,交叉工程在公路中所占比例很大。为降低路基高度,在很多立交工程中,下穿道路往往低于原地面,通过水泵排水,为了防止地下水对路面损坏,下穿路段的路面往往需采用连续配筋混凝土路面。本文结合 03省道萧山段复线工程下穿杭金衢高速公路的路面的修筑,开展施工技术研究,为连续配筋混凝土路面在工程特殊路段中的应用提供一定的参考依据。

1 路段概况

03省道萧山段复线工程,起点位于萧山城厢镇新、老104国道交叉处,终点位于诸暨店口镇与诸湄公路相连,沿线与萧绍公路、萧甬铁路、杭州市绕城公路南段、杭甬大运河、杭金衢高速公路相交。03省道和杭金衢高速交叉中心桩号为 K18+650,下穿杭金衢高速。杭金衢高速公路已建成通车,且在此处路基填土较低,为满足净空要求,省道必须下挖约1.5m,前后纵坡分别为-0.9%和0.78%。此路段为平原区,地下水位高,周边均为农田,地表地下水丰富。虽然设置了较为完善的排水设施,但不能避免地下水上渗。为此根据国内类似工程经验,在下穿路段铺设连续配筋混凝土路面能有效地防止地下水上渗,在K 18+450～K18+850路段设置400m长连续配筋混凝土路面,连续配筋混凝土路面两端为沥青混凝土路面。

2 设计方案

2.1 结构组合

连续配筋混凝土路面结构为:24cm连续配筋混凝土面板 +25cm 5%水泥稳定碎石基层+15cm 3.5%水泥稳定碎石底基层。基层与面板之间设 1cm稀浆封层。

纵向钢筋的配筋率一般为 0.5%～0.7%,根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JGJD 40-2002)并参考《AASHTO路面结构设计指南》(1993)的有关规定进行设计,最终选定18Ⅱ级钢筋,配筋率为0.61%,横向间距15cm,半幅共78根,其中4.25m超车道30根,3.75m主车道 25根,3.50m硬路肩 23根。纵向钢筋布置在 1/2板厚处。

横向钢筋的配筋率一般为纵向钢筋的1/5～1/8,间距为90～150cm。横向钢筋不宜过密,否则易造成裂缝间距过小,增加面板冲断破坏的可能性。为此,横向钢筋采用16Ⅱ级钢筋,间距为 100cm。

2.2 端部处理

本路段连续配筋混凝土路面两端为沥青路面。由于连续配筋混凝土路面取消了横向接缝,在连续配筋混凝土路面与沥青路面相接处会因混凝土热胀冷缩形成纵向位移。为阻止由于位移产生的巨大水平推力而造成路面的损坏,必须设置合适的端部处理措施,以约束、消除或调节纵向位移。目前国内外常用的端部处理措施主要有矩形地梁锚固和宽翼缘工字梁接缝两种形式。本路段的端部处理方案采用宽翼缘工字梁接缝。

我国现有的连续配筋混凝土路面普遍采用矩形地梁锚固,缺乏宽翼缘工字梁接缝的设计资料,为此,设计方案参考《FHWA技术指南》并根据我国标准型钢的尺寸确定,宽翼缘工字梁采用规格为440mm×300mm×11mm×18mm的标准H型钢,H型钢的下部埋设在30cm厚的钢筋混凝土枕板内,上部位于桥头过渡板的一侧通过螺杆连接,与连续配筋混凝土面板相连的一侧设置一道宽2.5cm的伸缩缝,缝内填胀缝板,以调节面板随温度变化引起的伸缩。

3 路面施工注意事项

为了保证连续配筋混凝土路面的施工质量,必须注意以下事项。

3.1 钢筋支撑

纵横向钢筋的固定措施必须保证钢筋网稳固,以防止在滑模施工时推倒。同时,支架钢筋不得打入基层,以避免支架钢筋阻止面板的自由伸缩,并防止面板伸缩造成支架钢筋破坏基层。为此,采用8钢筋制作成“γ”形,并点焊在 3mm厚、100mm×50mm的钢板上,形成钢筋支架。支架纵向间距为100cm,横向间距为75cm,即每根横向钢筋下均设置支架。施工时将横向钢筋点焊在支架上,并摆放到基层上,然后将纵向钢筋安设在横向钢筋之上,从而形成稳固支撑的钢筋网。

实践证明,该三角形钢筋支架经受住了滑模摊铺施工时的强大推力,确保了钢筋网的稳固定位。由于该支架具有加工简便、施工方便、牢固可靠与经济实用等优点,在类似工程的钢筋网支撑中,该支架得到了更为广泛的应用。

3.2 纵向钢筋搭接

对于滑模施工,由于摊铺速度快,钢筋网必须预先安设,并根据施工进度保证具有足够的长度,以提供滑模摊铺的工作面。实践证明,纵向钢筋的搭接不宜采用全部焊接的方式,这是因为焊接的钢筋形成整体,而焊接较长的钢筋网因施工时的昼夜温差,容易造成钢筋网产生较大的伸缩。计算表明,500m长的焊接钢筋在温差10℃条件下伸缩量可达4.5cm,如此大的伸缩量会使钢筋网拖动钢筋支架,而导致钢筋支架刺破沥青封层。如果采用全部焊接的形式,一次焊接长度应控制在50m以内,显然这只适合于施工速度较慢的小型机具摊铺,而难以满足滑模施工速度的要求。

由于绑扎连接处允许钢筋之间有一定的移动,因此,纵向钢筋的搭接宜采用绑扎形式,绑扎长度为钢筋直径的30～50倍,或者每隔 30～50m采用焊接形式,然后10～20m进行绑扎。实际上,绑扎方式不仅有效地解决了钢筋的伸缩问题,而且较大地提高了钢筋网制作速度。

3.3 混凝土坍落度

由于连续配筋混凝土路面纵横向布置了较多的钢筋,并且钢筋采用了很多钢筋支架进行支撑,相应地增加了滑模摊铺机行走的阻力。为了减小滑模摊铺机的阻力,要求混凝土具有足够的坍落度。但是,坍落度过大容易造成混凝土泛浆、离析和坍边,影响混凝土的密实性和强度。为此,根据相关工程的施工实践,混凝土的坍落度应控制在2～5cm范围内,以3～4cm为最佳。

3.4 侧向布料机

前已述及,滑模施工时,足够长度的钢筋网必须预先安设,所以混凝土运输车无法纵向进料,必须采用侧向进料方式,因此侧向布料机是必备机械。试验路段施工过程中,所采用的侧向布料机由郴州路桥公司自行设计制造,由于首次使用,可靠性欠佳,多次出现故障,造成了3次施工中断。同时,该侧向布料机的工作功率有限,其上料速度较难满足滑模摊铺机 1m/min行走速度的要求,使得滑模摊铺机每摊铺lO～20m就需停下等料。另外,侧向布料机布料是在路槽内形成两个料堆,从而造成混凝土部分离析。因此,侧向布料机是影响施工工艺的一个重要因素,在连续配筋混凝土路面施工中,应选择性能优良、生产效率高且稳定可靠的侧向布料机,以尽量避免施工中断,并防止混凝土离析。经过试验路段的铺筑,该侧向布料机得到不断改进,在随后的大面积施工过程中,取得了令人满意的效果。

3.5 滑模摊铺

目前本连续配筋混凝土路面已通车 2年多,大部分路段使用性能良好,但个别路段出现了面积 2m2左右的混凝土碎裂。现场调查表明,钢筋网下的混凝土密实性不足是其主要原因。因此,保证钢筋网上下的混凝土得到充分振捣密实是连续配筋混凝土路面滑模摊铺的关键。由于钢筋网布设在混凝土板厚的 1/2处,滑模摊铺时,插入振捣棒应控制在钢筋网以上至少 2cm,以防止振捣棒与钢筋网接触而造成振捣棒损坏,从而影响混凝土的密实。同时,由于振捣棒无法插入到钢筋网下的混凝土内,振捣棒宜采用高频低幅,以确保钢筋网下的混凝土的密实性。

另外,施工期间气温过高或风力过大时,不得进行混凝土的摊铺,防止混凝土水分蒸发过多。

对于滑模摊铺机起步时的5～10m范围内的混凝土面板,在进行人工摊铺时,必须尽快在滑模摊铺的混凝土初凝之前完成,否则将会影响该处混凝土的粘结。同时,必须重视人工摊铺的混凝土面板的质量,做到精心施工。

3.6 施工缝处理

连续配筋混凝土路面施工过程中,应尽量避免临时的施工中断。然而,由于施工机械、气候和其他各种主客观原因,施工中断是无法避免的。当发生难以避免施工中断时,在施工缝位置必须增设50%的纵向钢筋,每隔一根纵向钢筋布置一根补强钢筋,钢筋的直径应与纵向钢筋相同,且具有足够长度,补强钢筋插入两侧混凝土面板的深度不得小于1m。同时,施工缝位置不许切缝,先浇筑的混凝土一端应凿毛,保证施工缝位置的混凝土具有良好的粘结。

3.7 端部处理

对于宽翼缘工字梁接缝的施工,人工摊铺宽翼缘工字梁接缝的枕板时,应尽量保证表面平整,以利于端部面板的自由伸缩。同时,紧靠端部的过渡板表面应尽量与连续配筋混凝土面板保持平整,以减少接缝位置的跳车。

3.8 养护

连续配筋混凝土路面的养护至关重要,养护剂必须沿各个方向喷洒均匀,保证在混凝土表面形成完全封闭的养护膜。在气温较高或风力较大时,宜加盖湿麻袋进行保湿养护,以确保混凝土水化反应充分进行,防止混凝土失水过多过快,避免混凝土因干缩严重而导致面板不规则或严重的开裂。

4 结束语

通过03省道萧山段复线工程下穿杭金衢高速公路的连续配筋混凝土路面设计和施工情况的介绍,从钢筋支撑、纵横向钢筋搭接、混凝土坍落度、侧向布料机、滑模摊铺、施工缝处理、端部处理与养护等方面总结了公路连续配筋混凝土路面的施工工艺和注意事项。03省道萧山段复线工程下穿杭金衢高速公路的连续配筋混凝土路面施工取得了令人满意的质量和效果,目前使用状况良好。

[1]姚祖康.公路设计手册—路面[M].人民交通出版社,1999

[2]JGJD 40-2002公路水泥路面设计规范[S]

[3]JGJF30-2003公路水泥路面施工技术规范[S]