小半径双曲高速环道混凝土路面施工技术研究

殷倩倩

(中铁十局集团有限公司建筑工程有限公司，山东济南 250101)

小半径双曲高速环道混凝土路面施工技术研究

殷倩倩

(中铁十局集团有限公司建筑工程有限公司，山东济南 250101)

针对小半径双曲面高速环道混凝土路面曲度和标高控制困难，通过施工技术研究，制作异形组合钢模板，并在模板间预埋曲尺，能提高施工精度，加快施工进度，节约工程成本，对同类工程具有借鉴意义。

高速环道；钢模板辅助曲尺；施工工艺；质量控制；成本对比

汽车测试场是专供汽车进行道路试验用的场所，汽车道路试验是考核和评价汽车质量的最终技术措施和手段，越来越多的汽车厂商注重建设专用的汽车测试场。汽车测试场是由测试道工程(高速环道、综合性能测试道、刹车性能测试道、噪音(ISO)测试道等)和基础设施工程(跨线桥、排水、房建、场地平整及地基改良工程等)组成，高速环道是汽车测试场的主体设施，施工复杂、表面精度要求高。路面的平整度对车辆行驶影响很大，平整度高，行车的舒适性好。对于在高速环道上高速运行的试验车辆来说，平整度尤为重要。世界各国有代表性的部分汽车测试场参数见表1。[1-2]

表1 世界各国有代表性的部分汽车试验场参数

南昌江铃小兰基地测试场设计占地约240 hm2。测试场双曲面高速环道由缓和曲线段+圆曲线段+缓和曲线段组成，其中圆曲线段长157 m，曲线半径为91.25 m；缓和曲线段长132.5 m；高速环道曲线段内外侧高差3.643 m。高速环道设计为钢筋混凝土路面，分为低速、中速、高速3个环道，路面的平整度对车辆行驶影响很大，平整度直接关系到车辆的行驶舒适性。小半径双曲面混凝土路面标高控制困难，直接关系到施工质量和经济效益。

1 施工方案

目前国内外较大型汽车测试场高速环道曲线段为沥青路面，需要使用拥有专利技术的曲面沥青摊铺机完成，机械进场费和使用费极其高昂。为节省进口沥青摊铺机的高额机械费用，国内多数汽车测试场高速环道曲线段路面采用混凝土路面，普遍存在施工难度大、施工效率低、施工精度难以控制、异形模板量大且难以加工制作、施工缝太多影响使用效果等问题。本工程应用一种高环混凝土双曲面组合钢模板及钢模间辅以预埋曲尺的施工技术。根据双曲线段空间结构分析研究，确定高速环道双曲面混凝土路面空间坐标的分析结果见表2，绘制曲线段断面图，为双曲模板制作及路基刷坡提供依据。在4.8 m宽混凝土板中垂直环道中心线增设3道曲尺，间距1.2 m，可以保证曲面平滑顺接。通过研究，制定了“钢模板间预埋曲尺—横向按道(高、中、低环道)分断面、纵向加密测量控制—高、中、低速车道混凝土同步浇注”的施工方案，确保工程顺利实施。[3-4]

表2 高速环道双曲面混凝土路面空间坐标分析结果

图1 施工工艺流程图

2 施工工艺及控制

2.1施工工艺

施工操作流程详见图1。

2.2施工过程控制

2.2.1 路基平面处理

高速环道曲线段路基平面布置如图2所示。路基施工包括测量定位、备土、备灰、拌合、整平、碾压、检测。

通过监测数据，分析加荷过程中路基的稳定情况，以便控制施工加荷速率，堆载预压一定时间后，分析沉降发展规律，及时了解工程进展及路基稳定情况，进行施工过程控制。

2.2.2 模板和曲尺的制作

针对双曲面陡坡的施工特点，采用分段设计、分段加工、整体拼装的组合钢模板，易支易拆，便于施工。圆曲线段的每个断面都是相同的，缓和曲线段弧度变化率，依据断面图制作、布设异型钢模板，如图3、4所示(图3中长度单位为m,图4为长度单位为mm)。

曲尺由可调节支撑及模板组成，可调节支撑由支杆(Φ16钢筋)、可调节套筒及模板卡槽组成，支杆与模板卡槽焊接，曲尺模板采用12 mm×40 mm竹胶板，模板弧度制作方法同异型钢模板。模板制作断面图如图5所示(图中长度为m)。

图2 高速环道曲线段路基平面布置图

图3 模板制作平面布置图

图4 A-A剖面模板布置示意图

图5 模板制作断面图

图6 曲尺断面图

2.2.3 双曲面模板安装定位

高速环道曲线段，纵向略带弧度，两模板间距为4.8 m，为保证路面弧度精确，沿纵向水平投影距离1.2 m处预埋曲尺，每2块模板间3根曲尺，曲尺面弧度制作方法同横向模板。曲尺断面图如图6所示，曲尺详图如图7所示(图6、7中长度单位为mm)。

图7 曲尺详图

与以往普通钢模板相比较，组合钢模板间辅助以曲尺的新型工艺，节约了施工成本，提升了施工效率，成本对比分析见表3。

由表3可知，新型钢模板在钢材用量、修正复核等方面均具有明显优势，钢模板数量为传统架模方式的1/4，节约了架模成本，并显著提升施工效率，具有广泛的推广应用前景。

2.2.4 垫层混凝土浇注

浇注垫层混凝土，每块垫层必须一次性浇注完成，塌落度控制在100±10 mm范围内，根据侧模控制线控制C15垫层混凝土厚度，待垫层混凝土初凝后，Φ12钢筋网与混凝土垫层采用钢筋锚入固定，钢筋绑扎好，调整好钢筋保护层厚度。

2.2.5 钢筋绑扎

钢筋采用现场绑扎。绑扎过程中，钢筋网与预埋钢筋连接固定。

2.2.6 曲尺拼装定位

双曲线段设计混凝土施工块宽4.8 m，为保证路面曲度，沿横向水平投影方向预埋3道曲尺，间距1.2 m。曲尺支撑间距为1.2 m，每个支撑点通过设计坐标对应标高进行定位，通过预埋曲尺支撑部位的可调节套筒调节高度。

表3 模板成本对比分析

图8 高环曲线段混凝土面层跳仓施工图

2.2.7 双曲路面混凝土浇注

混凝土采用泵车泵送，人工配合小型机具摊铺，人工摊铺时，严禁抛掷和搂耙，以防离析，掌控混凝土的自流。为保证高速环道双曲面面层大坡度的表面性能，以中、高速车道间的纵缝为界，先下部后上部的程序，按行车方向(ZH～HY，缓坡至陡坡)进行跳仓施工，即本块混凝土浇注完成后左右间隔相邻一块不浇注，跳隔浇注下一块混凝土，待混凝土凝固后调回浇注预留块混凝土，如图8所示(图中长度单位为mm)，先浇注①号板块，待混凝土终凝后拆除①、②号板块间模板，浇注②号板块混凝土，待②号板块混凝土终凝后拆除①、②号板块四周模板，利用已浇注好的混凝土板块侧边做台模，支护平行于行车方向的切向模板，按同样顺序依次浇注③、④号板块混凝土。

2.2.8 表面压光

至少进行3遍路面压光。混凝土初凝前进行初次压光，用木抹子搓压后，用铁抹子初次压光，同时处理好角及细部，要求压实平整。待混凝土表面收水后(人踩有脚印，但不陷入时为宜)，进行面层分遍压光，终凝前完成压光。压光时用力均匀，将表面压实、压光，清除表面气泡、砂眼等缺陷达到混凝土平整、无外露石子、颜色均匀一致。

2.2.9 养护

混凝土终凝后，及时覆盖土工布或草垫，防止烈日暴晒产生龟裂现象。养护期间要保持混凝土路面表面湿润。混凝土面覆盖养护不少于14 d。

3 质量控制

1)高速环道曲线段石灰土路基填筑

高速环道曲线段石灰土路基填筑为双曲面路基，由于当地土源砂性较大，针对工程具体情况，采用分断面、分层填筑、分层碾压的施工方式。在建立的标高及坐标网范围内，沿路基车道内、外侧5 m左右位置，间距30 m设置一坐标、高程控制点，测量仪器采用GPS及DINI03电子水准仪，测量2个回合，闭合后取平均值。分层填筑时，对每层填筑边2 m外做引桩并预放出上层填筑高程点对本层进行复核。绘制详细的断面图，通过断面图确定路基填筑高程及宽度。按照计算的松铺厚度将土运至摊铺地摊铺均匀一致后，用灰土拌合机进行拌合(土块最大直径≤15 mm)。

填筑路基前根据设计的石灰的质量分数(8%)，根据原材料中水的质量分数、石灰松方干密度及石灰土最大干密度计算每m2的合理石灰用量。填筑路基时，用装载机对打好方格的路基按规定质量布灰，配合人工洒灰，然后按计算好的灰剂量将石灰均匀地铺撒在标线范围内。

填筑路基时，按照计算的路基横断面位置，分别测量放样出每个断面、每层石灰土填筑范围。可以按照一般路基填筑方式，水平分层填筑曲线路基至设计路基顶面，并预留顶面一层待预压卸载后填筑。

成品路基养护期内严禁重车在作业段内调头。

2)模板

模板是路面混凝土成型的主要支撑和依据，应有一定的强度和刚度，并能经受施工过程的摊铺、振捣、整平、做面等作业机械的负荷和侧向压力而不产生明显的变形和位移，始终保持设计要求的平面位置和高程，易支易拆，便于施工。

连接各分段模板后钢板顶面的形状应与路面径向断面高程曲线相符，高差不得超过2 mm，若有不符之处，应用电动手持砂轮予以修正。检查时以模板首尾两端的联线为横轴，计算出模板顶面曲线的纵向距离。在平整的水泥混凝土地坪上画出纵横正交的直角坐标网格，以模板首尾两端联线作x轴，画出模板顶面的理论计算曲线，然后与实际模板对比，检查项目和允许偏差见表4。

表4 模板偏差检查标准

3)混凝土面层

浇注混凝土面层前预埋好3个断面曲尺，曲尺面检验方式同横向模板。分2次浇注，低、中速车道一次浇注，塌落度控制在100±10 mm范围内，高速车道单独浇注，塌落度控制在80±10 mm范围内。

图9 混凝土面层找平示意图

混凝土面层弧度依据横向模板及曲尺控制，分2次下料，第一次下料厚度约为15～18 cm，从高至低为依次浇注，插入式振捣棒进行振捣，每棒间距为30 cm×30 cm，以混合料停止下沉、并无气泡冒出控制振捣时间，不过振、也不能漏振，提棒要缓慢。振捣传、拉力杆位置时，安排专人校正传、拉力杆位置，从上往下振，如混凝土塌落度过大，振捣时人工用刮杠搭在模板或曲尺与刮板之间，挡住混凝土避免大体积下滑，同时完成摊料；底层料接近初凝且振捣完成，放置剩余6～9 cm厚度混凝土。

顶面找平后，刮杠配合平板振动器从高处向低处依次提浆，刮杠搭在2模板与曲尺之间复核面层弧度，同时补足缺料部位，多余料刮除。

提浆后，用铝合金刮杠搭在2模板或曲尺之间进行整平(刮杠两端必须平行且垂直于模板或曲尺)，如图9所示(图中长度单位为mm)，从上至下刮除多余浮浆(重复3遍)，达到模板与曲尺间弧度。达到面层弧度，拆除预埋曲尺，混凝土补足曲尺缝隙并捣实，平板振动器微振，达到整个面层线形圆滑。

4 结语

“钢模板间预埋曲尺—横向按道(高、中、低环道)分断面、纵向加密测量控制——高、中、低混凝土同步浇注”的施工方案，具有造价低和效果好的优点，很好地实现了设计要求，有效地控制了曲面坐标和高程，从而精确控制了路面曲度，并减少了路面施工缝数量，提高了施工质量和效率，节省模板，加快了施工进度，降低了施工成本，可广泛应用与双曲高速环道的施工中，为其它类似工程提供良好的施工借鉴。

[1]刘其顺.汽车试验道路的研究与探讨[J].汽车研究与开发,1995(6):13-16.

[2]金闻志.高速公路路面工程监理要点[J].公路与汽运, 2006(4):15-18.

[3]贾元华,董平如. 高速公路建设与管理[M].北京：北方交通大学出版社, 2002：39-46.

[4]夏井新,黄卫. 高速公路工程建设管理一体化系统研究[J].东南大学学报:自然科学版, 2001，31(5)：30-34.

(责任编辑：郎伟锋)

ResearchonConstructionTechnologyofDouble-CurvedConcretePavementofHigh-SpeedCircularTrackwithSmallCurveRadius

YINQian-qian

(ConstructionEngineeringCo.,Ltd.,ChinaRailwayTenthGroupCo.Ltd.,Jinan250101,China)

Given the difficulties of controlling the curvature and elevation of the double-curved concrete pavement of high-speed circular track with the small curve radius, the special type of combined steel frameworks are produced based on the research of the construction technology. The curved rulers are pre-buried between the frameworks to improve the construction accuracy, accelerate the construction process and save the construction cost. This research can be used for reference in the similar construction.

high-speed loop; steel form auxiliary square; construction technique; quality control; cost comparison

2014-01-03

山东省第三批技术创新项目计划(2012319011011)

殷倩倩(1981—)，女，济南人，中铁十局集团有限公司工程师，主要研究方向为路面施工技术.

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.01.012

U416.216

A

1672-0032(2014)01-0053-06