殷倩倩

(中鐵十局集團(tuán)有限公司建筑工程有限公司，山東濟(jì)南 250101)

小半徑雙曲高速環(huán)道混凝土路面施工技術(shù)研究

殷倩倩

(中鐵十局集團(tuán)有限公司建筑工程有限公司，山東濟(jì)南 250101)

針對(duì)小半徑雙曲面高速環(huán)道混凝土路面曲度和標(biāo)高控制困難，通過(guò)施工技術(shù)研究，制作異形組合鋼模板，并在模板間預(yù)埋曲尺，能提高施工精度，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工程成本，對(duì)同類工程具有借鑒意義。

高速環(huán)道；鋼模板輔助曲尺；施工工藝；質(zhì)量控制；成本對(duì)比

汽車測(cè)試場(chǎng)是專供汽車進(jìn)行道路試驗(yàn)用的場(chǎng)所，汽車道路試驗(yàn)是考核和評(píng)價(jià)汽車質(zhì)量的最終技術(shù)措施和手段，越來(lái)越多的汽車廠商注重建設(shè)專用的汽車測(cè)試場(chǎng)。汽車測(cè)試場(chǎng)是由測(cè)試道工程(高速環(huán)道、綜合性能測(cè)試道、剎車性能測(cè)試道、噪音(ISO)測(cè)試道等)和基礎(chǔ)設(shè)施工程(跨線橋、排水、房建、場(chǎng)地平整及地基改良工程等)組成，高速環(huán)道是汽車測(cè)試場(chǎng)的主體設(shè)施，施工復(fù)雜、表面精度要求高。路面的平整度對(duì)車輛行駛影響很大，平整度高，行車的舒適性好。對(duì)于在高速環(huán)道上高速運(yùn)行的試驗(yàn)車輛來(lái)說(shuō)，平整度尤為重要。世界各國(guó)有代表性的部分汽車測(cè)試場(chǎng)參數(shù)見表1。[1-2]

表1 世界各國(guó)有代表性的部分汽車試驗(yàn)場(chǎng)參數(shù)

南昌江鈴小蘭基地測(cè)試場(chǎng)設(shè)計(jì)占地約240 hm2。測(cè)試場(chǎng)雙曲面高速環(huán)道由緩和曲線段+圓曲線段+緩和曲線段組成，其中圓曲線段長(zhǎng)157 m，曲線半徑為91.25 m；緩和曲線段長(zhǎng)132.5 m；高速環(huán)道曲線段內(nèi)外側(cè)高差3.643 m。高速環(huán)道設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土路面，分為低速、中速、高速3個(gè)環(huán)道，路面的平整度對(duì)車輛行駛影響很大，平整度直接關(guān)系到車輛的行駛舒適性。小半徑雙曲面混凝土路面標(biāo)高控制困難，直接關(guān)系到施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

1 施工方案

目前國(guó)內(nèi)外較大型汽車測(cè)試場(chǎng)高速環(huán)道曲線段為瀝青路面，需要使用擁有專利技術(shù)的曲面瀝青攤鋪機(jī)完成，機(jī)械進(jìn)場(chǎng)費(fèi)和使用費(fèi)極其高昂。為節(jié)省進(jìn)口瀝青攤鋪機(jī)的高額機(jī)械費(fèi)用，國(guó)內(nèi)多數(shù)汽車測(cè)試場(chǎng)高速環(huán)道曲線段路面采用混凝土路面，普遍存在施工難度大、施工效率低、施工精度難以控制、異形模板量大且難以加工制作、施工縫太多影響使用效果等問(wèn)題。本工程應(yīng)用一種高環(huán)混凝土雙曲面組合鋼模板及鋼模間輔以預(yù)埋曲尺的施工技術(shù)。根據(jù)雙曲線段空間結(jié)構(gòu)分析研究，確定高速環(huán)道雙曲面混凝土路面空間坐標(biāo)的分析結(jié)果見表2，繪制曲線段斷面圖，為雙曲模板制作及路基刷坡提供依據(jù)。在4.8 m寬混凝土板中垂直環(huán)道中心線增設(shè)3道曲尺，間距1.2 m，可以保證曲面平滑順接。通過(guò)研究，制定了“鋼模板間預(yù)埋曲尺—橫向按道(高、中、低環(huán)道)分?jǐn)嗝?、縱向加密測(cè)量控制—高、中、低速車道混凝土同步澆注”的施工方案，確保工程順利實(shí)施。[3-4]

表2 高速環(huán)道雙曲面混凝土路面空間坐標(biāo)分析結(jié)果

圖1 施工工藝流程圖

2 施工工藝及控制

2.1施工工藝

施工操作流程詳見圖1。

2.2施工過(guò)程控制

2.2.1 路基平面處理

高速環(huán)道曲線段路基平面布置如圖2所示。路基施工包括測(cè)量定位、備土、備灰、拌合、整平、碾壓、檢測(cè)。

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析加荷過(guò)程中路基的穩(wěn)定情況，以便控制施工加荷速率，堆載預(yù)壓一定時(shí)間后，分析沉降發(fā)展規(guī)律，及時(shí)了解工程進(jìn)展及路基穩(wěn)定情況，進(jìn)行施工過(guò)程控制。

2.2.2 模板和曲尺的制作

針對(duì)雙曲面陡坡的施工特點(diǎn)，采用分段設(shè)計(jì)、分段加工、整體拼裝的組合鋼模板，易支易拆，便于施工。圓曲線段的每個(gè)斷面都是相同的，緩和曲線段弧度變化率，依據(jù)斷面圖制作、布設(shè)異型鋼模板，如圖3、4所示(圖3中長(zhǎng)度單位為m,圖4為長(zhǎng)度單位為mm)。

曲尺由可調(diào)節(jié)支撐及模板組成，可調(diào)節(jié)支撐由支桿(Φ16鋼筋)、可調(diào)節(jié)套筒及模板卡槽組成，支桿與模板卡槽焊接，曲尺模板采用12 mm×40 mm竹膠板，模板弧度制作方法同異型鋼模板。模板制作斷面圖如圖5所示(圖中長(zhǎng)度為m)。

圖2 高速環(huán)道曲線段路基平面布置圖

圖3 模板制作平面布置圖

圖4 A-A剖面模板布置示意圖

圖5 模板制作斷面圖

圖6 曲尺斷面圖

2.2.3 雙曲面模板安裝定位

高速環(huán)道曲線段，縱向略帶弧度，兩模板間距為4.8 m，為保證路面弧度精確，沿縱向水平投影距離1.2 m處預(yù)埋曲尺，每2塊模板間3根曲尺，曲尺面弧度制作方法同橫向模板。曲尺斷面圖如圖6所示，曲尺詳圖如圖7所示(圖6、7中長(zhǎng)度單位為mm)。

圖7 曲尺詳圖

與以往普通鋼模板相比較，組合鋼模板間輔助以曲尺的新型工藝，節(jié)約了施工成本，提升了施工效率，成本對(duì)比分析見表3。

由表3可知，新型鋼模板在鋼材用量、修正復(fù)核等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，鋼模板數(shù)量為傳統(tǒng)架模方式的1/4，節(jié)約了架模成本，并顯著提升施工效率，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

2.2.4 墊層混凝土澆注

澆注墊層混凝土，每塊墊層必須一次性澆注完成，塌落度控制在100±10 mm范圍內(nèi)，根據(jù)側(cè)?？刂凭€控制C15墊層混凝土厚度，待墊層混凝土初凝后，Φ12鋼筋網(wǎng)與混凝土墊層采用鋼筋錨入固定，鋼筋綁扎好，調(diào)整好鋼筋保護(hù)層厚度。

2.2.5 鋼筋綁扎

鋼筋采用現(xiàn)場(chǎng)綁扎。綁扎過(guò)程中，鋼筋網(wǎng)與預(yù)埋鋼筋連接固定。

2.2.6 曲尺拼裝定位

雙曲線段設(shè)計(jì)混凝土施工塊寬4.8 m，為保證路面曲度，沿橫向水平投影方向預(yù)埋3道曲尺，間距1.2 m。曲尺支撐間距為1.2 m，每個(gè)支撐點(diǎn)通過(guò)設(shè)計(jì)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)標(biāo)高進(jìn)行定位，通過(guò)預(yù)埋曲尺支撐部位的可調(diào)節(jié)套筒調(diào)節(jié)高度。

表3 模板成本對(duì)比分析

圖8 高環(huán)曲線段混凝土面層跳倉(cāng)施工圖

2.2.7 雙曲路面混凝土澆注

混凝土采用泵車泵送，人工配合小型機(jī)具攤鋪，人工攤鋪時(shí)，嚴(yán)禁拋擲和摟耙，以防離析，掌控混凝土的自流。為保證高速環(huán)道雙曲面面層大坡度的表面性能，以中、高速車道間的縱縫為界，先下部后上部的程序，按行車方向(ZH～HY，緩坡至陡坡)進(jìn)行跳倉(cāng)施工，即本塊混凝土澆注完成后左右間隔相鄰一塊不澆注，跳隔澆注下一塊混凝土，待混凝土凝固后調(diào)回澆注預(yù)留塊混凝土，如圖8所示(圖中長(zhǎng)度單位為mm)，先澆注①號(hào)板塊，待混凝土終凝后拆除①、②號(hào)板塊間模板，澆注②號(hào)板塊混凝土，待②號(hào)板塊混凝土終凝后拆除①、②號(hào)板塊四周模板，利用已澆注好的混凝土板塊側(cè)邊做臺(tái)模，支護(hù)平行于行車方向的切向模板，按同樣順序依次澆注③、④號(hào)板塊混凝土。

2.2.8 表面壓光

至少進(jìn)行3遍路面壓光。混凝土初凝前進(jìn)行初次壓光，用木抹子搓壓后，用鐵抹子初次壓光，同時(shí)處理好角及細(xì)部，要求壓實(shí)平整。待混凝土表面收水后(人踩有腳印，但不陷入時(shí)為宜)，進(jìn)行面層分遍壓光，終凝前完成壓光。壓光時(shí)用力均勻，將表面壓實(shí)、壓光，清除表面氣泡、砂眼等缺陷達(dá)到混凝土平整、無(wú)外露石子、顏色均勻一致。

2.2.9 養(yǎng)護(hù)

混凝土終凝后，及時(shí)覆蓋土工布或草墊，防止烈日暴曬產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。養(yǎng)護(hù)期間要保持混凝土路面表面濕潤(rùn)?；炷撩娓采w養(yǎng)護(hù)不少于14 d。

3 質(zhì)量控制

1)高速環(huán)道曲線段石灰土路基填筑

高速環(huán)道曲線段石灰土路基填筑為雙曲面路基，由于當(dāng)?shù)赝猎瓷靶暂^大，針對(duì)工程具體情況，采用分?jǐn)嗝?、分層填筑、分層碾壓的施工方式。在建立的?biāo)高及坐標(biāo)網(wǎng)范圍內(nèi)，沿路基車道內(nèi)、外側(cè)5 m左右位置，間距30 m設(shè)置一坐標(biāo)、高程控制點(diǎn)，測(cè)量?jī)x器采用GPS及DINI03電子水準(zhǔn)儀，測(cè)量2個(gè)回合，閉合后取平均值。分層填筑時(shí)，對(duì)每層填筑邊2 m外做引樁并預(yù)放出上層填筑高程點(diǎn)對(duì)本層進(jìn)行復(fù)核。繪制詳細(xì)的斷面圖，通過(guò)斷面圖確定路基填筑高程及寬度。按照計(jì)算的松鋪厚度將土運(yùn)至攤鋪地?cái)備伨鶆蛞恢潞?，用灰土拌合機(jī)進(jìn)行拌合(土塊最大直徑≤15 mm)。

填筑路基前根據(jù)設(shè)計(jì)的石灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(8%)，根據(jù)原材料中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、石灰松方干密度及石灰土最大干密度計(jì)算每m2的合理石灰用量。填筑路基時(shí)，用裝載機(jī)對(duì)打好方格的路基按規(guī)定質(zhì)量布灰，配合人工灑灰，然后按計(jì)算好的灰劑量將石灰均勻地鋪撒在標(biāo)線范圍內(nèi)。

填筑路基時(shí)，按照計(jì)算的路基橫斷面位置，分別測(cè)量放樣出每個(gè)斷面、每層石灰土填筑范圍?？梢园凑找话懵坊钪绞?，水平分層填筑曲線路基至設(shè)計(jì)路基頂面，并預(yù)留頂面一層待預(yù)壓卸載后填筑。

成品路基養(yǎng)護(hù)期內(nèi)嚴(yán)禁重車在作業(yè)段內(nèi)調(diào)頭。

2)模板

模板是路面混凝土成型的主要支撐和依據(jù)，應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度，并能經(jīng)受施工過(guò)程的攤鋪、振搗、整平、做面等作業(yè)機(jī)械的負(fù)荷和側(cè)向壓力而不產(chǎn)生明顯的變形和位移，始終保持設(shè)計(jì)要求的平面位置和高程，易支易拆，便于施工。

連接各分段模板后鋼板頂面的形狀應(yīng)與路面徑向斷面高程曲線相符，高差不得超過(guò)2 mm，若有不符之處，應(yīng)用電動(dòng)手持砂輪予以修正。檢查時(shí)以模板首尾兩端的聯(lián)線為橫軸，計(jì)算出模板頂面曲線的縱向距離。在平整的水泥混凝土地坪上畫出縱橫正交的直角坐標(biāo)網(wǎng)格，以模板首尾兩端聯(lián)線作x軸，畫出模板頂面的理論計(jì)算曲線，然后與實(shí)際模板對(duì)比，檢查項(xiàng)目和允許偏差見表4。

表4 模板偏差檢查標(biāo)準(zhǔn)

3)混凝土面層

澆注混凝土面層前預(yù)埋好3個(gè)斷面曲尺，曲尺面檢驗(yàn)方式同橫向模板。分2次澆注，低、中速車道一次澆注，塌落度控制在100±10 mm范圍內(nèi)，高速車道單獨(dú)澆注，塌落度控制在80±10 mm范圍內(nèi)。

圖9 混凝土面層找平示意圖

混凝土面層弧度依據(jù)橫向模板及曲尺控制，分2次下料，第一次下料厚度約為15～18 cm，從高至低為依次澆注，插入式振搗棒進(jìn)行振搗，每棒間距為30 cm×30 cm，以混合料停止下沉、并無(wú)氣泡冒出控制振搗時(shí)間，不過(guò)振、也不能漏振，提棒要緩慢。振搗傳、拉力桿位置時(shí)，安排專人校正傳、拉力桿位置，從上往下振，如混凝土塌落度過(guò)大，振搗時(shí)人工用刮杠搭在模板或曲尺與刮板之間，擋住混凝土避免大體積下滑，同時(shí)完成攤料；底層料接近初凝且振搗完成，放置剩余6～9 cm厚度混凝土。

頂面找平后，刮杠配合平板振動(dòng)器從高處向低處依次提漿，刮杠搭在2模板與曲尺之間復(fù)核面層弧度，同時(shí)補(bǔ)足缺料部位，多余料刮除。

提漿后，用鋁合金刮杠搭在2模板或曲尺之間進(jìn)行整平(刮杠兩端必須平行且垂直于模板或曲尺)，如圖9所示(圖中長(zhǎng)度單位為mm)，從上至下刮除多余浮漿(重復(fù)3遍)，達(dá)到模板與曲尺間弧度。達(dá)到面層弧度，拆除預(yù)埋曲尺，混凝土補(bǔ)足曲尺縫隙并搗實(shí)，平板振動(dòng)器微振，達(dá)到整個(gè)面層線形圓滑。

4 結(jié)語(yǔ)

“鋼模板間預(yù)埋曲尺—橫向按道(高、中、低環(huán)道)分?jǐn)嗝?、縱向加密測(cè)量控制——高、中、低混凝土同步澆注”的施工方案，具有造價(jià)低和效果好的優(yōu)點(diǎn)，很好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，有效地控制了曲面坐標(biāo)和高程，從而精確控制了路面曲度，并減少了路面施工縫數(shù)量，提高了施工質(zhì)量和效率，節(jié)省模板，加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，可廣泛應(yīng)用與雙曲高速環(huán)道的施工中，為其它類似工程提供良好的施工借鑒。

[1]劉其順.汽車試驗(yàn)道路的研究與探討[J].汽車研究與開發(fā),1995(6):13-16.

[2]金聞志.高速公路路面工程監(jiān)理要點(diǎn)[J].公路與汽運(yùn), 2006(4):15-18.

[3]賈元華,董平如. 高速公路建設(shè)與管理[M].北京：北方交通大學(xué)出版社, 2002：39-46.

[4]夏井新,黃衛(wèi). 高速公路工程建設(shè)管理一體化系統(tǒng)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2001，31(5)：30-34.

(責(zé)任編輯：郎偉鋒)

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

山東省第三批技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目計(jì)劃(2012319011011)

殷倩倩(1981—)，女，濟(jì)南人，中鐵十局集團(tuán)有限公司工程師，主要研究方向?yàn)槁访媸┕ぜ夹g(shù).

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.01.012

U416.216

A

1672-0032(2014)01-0053-06