張海偉

(石家莊市公路管理處勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì))

1 研究?jī)?nèi)容

通過水泥混凝土路面彈性地基薄板的設(shè)計(jì)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(cuò)臺(tái)、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(shí)增強(qiáng)了混凝土路面基層的抗沖刷性能,延長(zhǎng)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(yùn)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(dá)到一定強(qiáng)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(huì)出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng),這種移動(dòng)將在面層與基層之間產(chǎn)生了一個(gè)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(jiǎn)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(duì)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(jì)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(shí)際層間結(jié)構(gòu)與路面理想模型一致,路面設(shè)計(jì)與施工必須從界面入手。

因此,必須對(duì)混凝土面層與基層的接觸面進(jìn)行專門設(shè)計(jì),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(shí)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(dòng),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(jìn)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(jìn)入基層且不與基層粘結(jié)。

(1)對(duì)底基層和基層施工,按現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范進(jìn)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(biāo)號(hào)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(shí),可采用橫向搭接的方法鋪滿基層范圍,搭接時(shí),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(jìn)入基層。當(dāng)采用分幅施工時(shí),塑料布橫向一定要鋪過模板,以便和下一幅施工時(shí)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?；炷翑備佒?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(diǎn)

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(jì)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(cuò)臺(tái)、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(shí)際支撐條件與設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)增強(qiáng)了混凝土路面基層的抗沖刷性能,延長(zhǎng)了路面使用的年限。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

立足找準(zhǔn)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(jì)施工解決這種差異,使實(shí)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(jì)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(gè)等級(jí)的公路、城市道路、工礦道路及機(jī)場(chǎng)跑道的水泥混凝土路面的施工提供了可靠的實(shí)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(zhǎng)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(fèi)用,有利于節(jié)約自然資源保護(hù)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(fèi)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(huì)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(duì)環(huán)境的保護(hù)和資源的節(jié)約。

[1] 公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)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(jì)手冊(cè)—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(jì)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.