高速公路桥梁预制场硬化层再利用技术

吕国强

（中铁十四局集团第二工程有限公司，山东泰安271000）

1 工程概况

汕头至昆明高速公路龙川至怀集段TJ9合同段，线路全长13.85km，地貌表现为中低山、低山丘陵为主，地形起伏，变化较大。沿线设置17座桥梁，桥梁预制任务大，受地形影响，沿线无合适场地可作为桥梁预制场使用，只有选择在路基上设置预制场。根据生产任务，需设置桥梁预制场3个，路基上硬化层总面积达1.96万m2。如果在预制任务完成后凿除预制场硬化层将会造成大量弃渣，弃渣占用土地，从而产生水土流失、扬尘等环境问题。将预制场硬化层作为路面垫层和底基层进行再利用，有利于保护环境、节约资源、缩短工期、减少建筑垃圾。

2 硬化层再利用方案设计

本项目路面设计为5cm改性沥青（AC-16C）+6cm改性沥青（AC-20C）+8cm普通沥青（AC-25）+下封层+20cm5%水泥稳定级配碎石+20cm5%水泥稳定级配碎石+20cm4%水泥稳定级配碎石+15cm未筛分碎石，预制场路基段按照要求施工至路床顶以下10cm（路面结构层垫层厚度15cm），然后摊铺一层20cm未筛分碎石，并进行平整、压实，再摊铺25cm厚C25混凝土对预制场梁场进行硬化，最后进行台座施工，预制场高程严格按照路面设计高程进行控制。台座在生成任务完成后进行拆除，场内预留的排水沟、电缆沟等用高标号混凝土回填，振捣密实，并对破损部位进行修补，最后将未筛分碎石层、混凝土层分别作为路面垫层和底基层使用。

3 硬化层结构验算

3.1 结构验算参数取值

结构验算采用JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》弹性地基单层板模型，采用40mT梁作为荷载对象，计算6轴运梁车最大轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力，应小于混凝土的弯拉强度[1]。

①混凝土：弯拉强度3.5MPa，厚度hc=25cm，弹性模量Ec=2800MPa，泊松比 vc=0.2。

②未筛分碎石：弹性模量Ex=180MPa，厚度hx=20cm。

③最大单轴重P=200KN，路基回弹模量E0=40MPa（填挖交界）/80MPa（挖方）。

3.2 结构验算

①填挖交界及填方区（回弹模量E0=40MPa）：

其中：Dc——混凝土面层板的截面弯曲刚度：

Et——板底地基当量回弹模量：

α——与粒料总厚度hx有关的回归系数：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442：

四边自由板临界荷位处产生的荷载应力：

3.31MPa＜3.5MPa，满足要求。

②挖方区（回弹模量E0=80MPa）：

其中：Dc——混凝土面层板的截面弯曲刚度：

Et——板底地基当量回弹模量：

α——与粒料总厚度hx有关的回归系数：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442

四边自由板临界荷位处产生的荷载应力：

3.02MPa＜3.5MPa，满足要求。

由上述验算可知，在填挖交界及填方区、挖方区，混凝土硬化层四边自由板临界荷位处的荷载应力均小于C25混凝土的弯拉强度，而路面在实际运行使用时，车辆所产生最大单轴重小于运梁车产生的单轴重，所以该方案可行。

4 质量控制

4.1 路基

填料碾压前要控制其含水量在最佳含水量±2%范围内。当填料含水量较低时，及时采用洒水措施，并跟踪检测含水量，直至现场填料含水量调整到最佳含水量±2%范围内。当填料含水量过大，采用推土机摊开旋耕犁翻晒的方法降低含水量，达到最佳压实含水量±2%时进行碾压，碾压采用大吨位压路机，确保压实度。

路堑开挖采用“分级开挖，分级防护原则，”自上而下，开挖一级，加固防护一级，严禁一挖到底，回头做防护，确保边坡稳定。

路基填挖作业时，应根据地形设置截排水设施，永临结合，做好路基排水，防止雨季排水不畅，浸泡路基。

4.2 未筛分碎石垫层

现场铺筑整形施工采用推土机和平地机联合作业，压路机压实，施工前应通过试验确定松铺系数。用推土机推平料堆，达到布料均匀一致，布料结束后即用平地机按松铺标高、横坡要求进行整形粗平，粗平过程中及时均匀洒水，使未筛分碎石含水量稍大于（增加1%～2%）最佳含水量。压路机碾压不到位的地方，采用小型夯实机具压实。

4.3 混凝土硬化层

模板采用钢模板，角钢三角架支撑，立模采用“支一行、空一行”的支模形式，用水泥砂浆灰饼支垫模板，高程微小调节用薄垫片（0.5～1mm）铁片调整。模板顶面高程即为顶面设计高程。

在混凝土拌和时，根据气候条件定时地测定砂、碎石骨料的含水量，必须采取措施保持骨料含水率稳定。混凝土罐车运输至现场，混凝土从搅拌机出料到卸放在铺筑现场的时间最长不超过30min。摊铺时混合料需预留振实的沉落度一般控制在板厚的10%～15%。

采用三辊轴混凝土摊铺机振捣、整平，插入式振捣棒进行辅助振捣，在三辊轴前后人工用铁锹等工具辅助放料、移料、补料、找平，振捣至混凝土表面平整并翻浆。

第一次抹面在作业面上架立作业平台，人工用木抹子进行第一次抹面，第一次抹面将混凝土表面的水泥浆抹出，表面应平整，不得有露石、泌水等现象。第二次抹面采用电动抹光机进行压光作业，消除混凝土收缩裂缝，应避免混凝土表明留下脚印、拖痕。

混凝土顶面采用人工拉毛，拉毛采用φ5mm和φ0.6mm胶棒制成毛刷拉毛法，在混凝土表面收浆压光之后，即可对混凝土表面用毛刷进行拉毛，纹理深度不小于0.8mm。混凝土面层终凝后（用手指轻压道面不显痕迹）及时进行养护，养护采用喷洒养生剂+保湿覆盖的方式，养护时间不得少于7天。

混凝土切缝应避免切缝过早导致边缘损伤、石子松动，也应避免切缝过晚导致混凝土板块出现断板；切割时，应精确定位，并用墨线弹出标记，随后采用切缝机进行切缝。纵缝按已形成的施工缝切割，避免形成双缝，切横缝时应注意相邻板缝位置的连接，不得错缝，保持直线。

5 结论

汕头至昆明高速公路龙川至怀集段TJ9合同段桥梁预制场硬化层再利用节约费用115万元，并提高了路面结构层整体性，可有效防止路面不均匀沉降，同时减少了混凝土弃渣的产生，减轻了弃渣场水土流失、扬尘等对环境的破坏，经济效益和社会效益明显。