连续配筋混凝土路面的新模式及其施工技术

肌　一　连续配筋混凝土路面的新模式　及其施工技术　付　智　李红　（交通运输部公路科学研究院北京市１　０００８８。北京建筑工程学院１　０００４４）　摘　要：交通运输部《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ＪＴＧ　Ｆ３０—２０１２）即将出版　发行，为了使大家更好地理解、贯彻规范的内容，本文介绍了新施工规范中高速公路连续　配筋混凝土路面的两种模式及其施工技术，期待使我国高速公路及各等级公路使用的连　续配筋混凝土路面更加安全可靠、经久耐用。　关键词：新模式；施工技术；连续配筋混凝土路面；高速公路　前言　截至２０１１年底，我国已经建成高速公路８．　稿。为了使ＣＲＣＰ这种抗超载、耐久的水泥混凝土路面结构在　我国高速公路上大量推广使用起来，下面对我国ＣＲＣＰ试验路　里，里程　段存在的主要问题、设计施工技术进行系统介绍。　逼近世界第一（美国９万公里）。我国水泥混凝土路面已经　建成１５０余万公里，里程连续４年稳居世界第一。￣２００３年执　行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ＪＴＧ　Ｆ３０—２００３）　（以下简称《施工规范》）到２０１１年的８年中，新建公路水泥　混凝土路面１３０余万公里。２００３版《施工规范》为我国高等　１我国配筋混凝土路面试验工程　配筋混凝土路面分为间断配筋混凝土路面（板长　１０ｍ一１５ｍ，板宽６ｍ～８ｍ，板间横向缩缝使用传力杆）与ＣＲＣＰ　（连续长度３００ｍ～１２００ｍ，板宽８ｍ～１０ｍ）两种，板厚与普通　级公路建设、水泥路面建设里程达到和稳居世界第一、改善　混凝土路面相同。由于ＣＲＣＰ在整个连续长度内是不设接缝　广大乡村６亿农民出行条件和全体国民的便捷出行做出了巨　大贡献。　的，其整体性、连续性及行车舒适陛优良，受到国内外公路技　术界的高度重视和应用。作者曾经考察过美国／Ｊｎ，）．１．Ｉ和南非德　班使用了３Ｏ年以上的ＣＲＣＰ，即使行车道表面严重磨损，行车　在２００３版《施工规范》中，已经编入了两端有地锚梁、　端部有宽翼缘工字钢伸缩缝的连续配筋混凝土路面（以下简　道局部加铺沥青罩面，但ＣＲＣＰ的结构依然完好，可以正常使　称ＣＲＣＰ）固端模式，实际使用下来，问题不少，最显著的问　用。ＣＲＣＰ是各国高速公路上长寿命水泥混凝土路面推崇的　题是４年～５年后宽裂缝形成了必须修复的横向破碎带，迫使　我们研究在新建高速公路上取消地锚梁ＣＲＣＰ的非锚固滑移　新模式。　一种重要的抗极重荷载的结构形式。　我国从１９９６年开始引进美国ＣＲＣＰ设计技术，进行高速　公路ＣＲＣＰ的滑模摊铺施工应用和试用试验。　１９９９年建成通车的湖南长沙至常德高速公路６ｋｍ滑模摊　新修订的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ＪＴＧ　Ｆ３０—２０１２）经过编制组近４年的辛勤工作，已经完成了报批　铺软基双层钢筋网ＣＲＣＰ试验路段；　总３４期２０１２．０４混凝土世界　３５　哪　测，表明我国建成的ＣＲＣＰ，配双层钢筋网，配筋率≥１．Ｏ％的　＿　的ＣＲＣＰ纵向开裂，例如湖南株洲某二级公路ＣＲＣＰ￣Ｉ铺工　混凝土路面是成功的，１９９６年建设的湖南长沙至常德高速　程，横筋直径与间距略高于现行水泥混凝土路面设计规范的　公路６ｋｍ滑模摊铺软基双层钢筋网ＣＲＣＰ试验路段，已经在　规定，还是产生了严重的纵向开裂。因此，必须认真分析计　极重交通下运营了１３年，同期施工的带缩缝传力杆的水泥混　算和慎重设计横向配筋率，而不是在纵向配筋率基础上打个　凝土路面（简称ＪＰＣＰ）２０１１年已经在进行改建施工了，并改　折扣。　建完成了一幅沥青路面，２０１２年即将改建另外一幅路面为沥　由于面板中有钢筋网，开挖维修相当艰巨。ＣＲＣＰ维修养　青路面。　２０１２年２月，作者在雨天去考察湖南长常高速公路的　ＣＲＣＰ，１３年极重交通运行下来，路况相当优良，表面没有任　何破损及缺陷，而未改建的ＪＰＣＰ路面，大约四分之・已换过　面板，三分之・破损，其余为完好面板，ＪＰＣＰ路面已经破损到　了非改建不可的程度。尽管如此，相同交通荷载下的ＣＲＣＰ路　况相当优良，无需改建；若考虑舒适性及色泽一致性非改建　不可，仅在其上加铺一层沥青混凝土磨耗功能层即可。ＣＲＣＰ　裂缝相当细密，裂缝间距较小，最窄处仅有２０ｃｍ一３０ｃｍ，但　缝宽相当小，即使在冬季一１０℃温度下’缝宽也不大于０．２ｍｍ，　路面明流水分渗不进裂缝（见图１）。路面在重车行驶下的弹　性反应相当明显，表明所配钢筋已经吃上劲，并起到明显的　弹性作用（见图２）。　２我国ＣＲＣＰ存在的主要问题　出现问题较多的是节省投资的配单层钢筋网，配筋率　≤０．７％的混凝土路面，主要问题是：　（１）钢筋网下部的混凝土疲劳脱落　在固端模式下，路基下沉后，６００ｍ～１２００ｍＣＲＣＰ板底脱　空，处于悬空状态，钢筋网的位置在面板厚度中间，即受弯板　的中性轴位置，面板中的钢筋受拉，钢筋网下部的混凝土疲　劳脱落，板厚仅剩下一半受压区混凝土起作用，使用年限仅　有４年一５年路面大量破碎。　单层钢筋网的位置要么设在板厚的上１／３以控制表面开　裂；要么设在下１／３以增强路面的抗超载能力。在中性轴位置　这两项作用均较小，仅有拉住联为整体的作用。　（２　ｌ施工宽裂缝引发的啃边冲击破碎带　施工期间，面板已经开裂，有较宽施工裂缝；运营期间，　裂缝逐渐增宽，最宽可达３ｍｍ　５ｍｍ，在车轮荷载和冰冻作　用下，４年一５年后，宽大裂缝边缘啃边，冲击破碎或冻胀挤　碎，形成沿着裂缝的路面破碎带，影响高速行车安全，不得　不局部开挖进行维修，而ＣＲＣＰ由于钢筋网阻隔，维修相当困　难，已经导致一些省区不敢再做ＣＲＣＰ路面了ｏ　（３）横向配筋率过小造成的纵向断裂　按现行设计规范的规定，横向配筋率太小，导致了严重　护的技术人员反映：单层钢筋网ＣＲＣＰ的使用效果和寿命不　如缩缝插传力杆的普通混凝土路面。　我国ＣＲＣＰ使用年限不是很长，最长的仅有１３年，国外所　总结的并用于设计临界状态的混凝土按钢筋网孔大小的疲　劳冲断型破坏并未发现，未来是否产生冲断破坏现象尚未可　知。作者所总结的早期破损形式主要为宽裂缝引起的横向破　碎带，这是我国ＣＲＣＰ出现的必须修复与防止的早期破损重要　形式。　在ＣＲＣＰ的设计理论中，必须明确设计所处的使用工况　阶段或设计状态；设计假定中的裂缝间距与裂缝宽度也必须　有特定使用时间与状态下的统计学裂缝分布与宽度的概念，　由于路面上始终有车辆通行，实际上ＣＲＣＰ在运营过程中，裂　缝表面两侧边壁存在多多少少的啃边现象，其内部真实的裂　缝宽度只从表面测量是测不准的。　我国２０１１版《公路水泥混凝土路面设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ４０－２０１１）已经于２０１１年ｌ２月１日起实施，新版；ｚ［ｓｚ￣ＣＲＣＰ有如　下新设计要求：　１）纵向钢筋埋置深度处的裂缝缝隙平均宽度≤Ｏ．５ｍｍ；　２）横向钢筋的平均间距≤１．８ｍ；　３）钢筋所承受的拉应力不超过其屈服强度；　４）满足上述要求的纵向配筋率，中等交通荷载等级　宜为０．６％一０．７％；重交通荷载等级宜为０．７％　０．８％；特种　交通荷载等级宜为０．８％～０．９％；极重交通荷载等级宜为　０．９％一１．０％。冰冻地区路面的配筋率宜高于一般地区０．１％。　可以看出，新版设计规范的纵向配筋率已针对上述试验　路工程的实际运营情况，有了明显的提高。　３由控制施工裂缝宽度而产生的滑移新模式　我国在几项ＣＲＣＰ￣已经使用了桥梁伸缩缝，根据对其　端部开裂情况的调研，我们发现，滑移模式的ＣＲＣＰ在两端　４０ｍ一６０ｍ范围之内是没有裂缝的，也就是说，在现有条件　下，未采取任何减阻措施，能够使得总长度８０ｍ～１２０ｍＣＲＣＰ　无裂缝。依据上述认识，我们在研究过程中，将ＣＲＣＰ裂缝宽　度控制作为首要任务，放弃对荷载裂缝数量及其裂缝间距的　追求，动用现有的路面结构与混凝土材料裂缝控制的一切手　总３４期２０１２．０４混凝土世界　３７　段。加长无裂缝的ＣＲＣＰ长度，在交工通车前，是有可能实现　无施工宽裂缝的。　４．１．１施工放样　铺筑前，应按设计图纸准确放样钢筋网设置位置、路面　　（１】在路基不稳固的新建公路上使用ＣＲＣＰ滑移　板块、地锚梁、伸缩缝或缩缝位置等。新模式　在结构上采用滑移新模式，在路基不稳固的新建高速公　路上放弃两端设置地锚梁的固端模式。在半刚性基层上设置　滑动封层，钢筋网支架钢筋不锚固在基层中，而采用可滑移　４．１．２钢筋网ａｎＴ　（１）加工应符合设计图纸　钢筋网所采用的钢筋直径、间距；钢筋网的设置位置、尺　寸、层数等应符合设计图纸的要求。　的钢筋支架，彻底解除面板水泥浆与基层的粘接和支架钢筋　锚固对面板的摩阻约束，两端部不设置地锚梁，而使用桥梁　伸缩缝。按解除约束后的摩阻系数大小，控制ＣＲＣＰ长度在　５００ｍ左右。目的是使面板始终能够跟随路基和基层的均匀　沉降，而不是两端固定拉牢。当路基沉降时，ＣＲＣＰ路面板悬　空。滑移是指在温差应力与变形作用下面板会产生纵向不开　裂的水平向滑移，在垂直车载作用下，这种模式实质上是一种　自锚固模式，在大量未受车载的巨大区域内，提供对极重车　载有限区域的自锚固。　（２）削减水泥水化热温升控制收缩开裂　在混凝土材料中使用低热和中热硅酸盐类水泥，掺用粉　煤灰降低水化热温升，控制温峰值及其造成的施工期温缩开　裂；加强ＣＲＣＰ养生，防治面板混凝土失水，保证在混凝土硬　化前不产生干缩开裂，防止施工不当造成的宽裂缝。　（３）确保钢筋网下部混凝土的振捣密实度消除间　歇施工浇筑冷缝　在滑模摊铺施工中，控制混凝土浇筑温度，在低温期间　进行摊铺施工；增大ＣＲＣＰ滑模摊铺期间的振捣裂度，使用　不小于１万次的振捣频率，减缓滑模摊铺机的摊铺推进速度，　不大于１．０ｍ／ｍｉｎ，确保钢筋网下部混凝土的振捣密实度；在　连续钢筋网片内不间断地进行摊铺，消除间歇施工的浇筑冷　缝。迫不得已时，需在被迫等料时间长的部位补强钢筋网。　ＣＲＣＰ所应追求的目标是：交工通车前，有限长度的滑移　模式ＣＲＣＰ￣基本无施工裂缝。在其通车运营期间才允许产生　荷载活动裂缝。只有这样，方可真正控制造成破碎带的孤立　宽大裂缝，将裂缝宽度控制在设计计算理论和通车运营耐久　性所要求的不宽于０．２０ｍｍ的目标。　４钢筋混凝土路面铺筑　４．１钢筋网等的施工安装　配筋混凝土路面分为两种：一种是间断配筋混凝土路　面，横向缩缝的长度一般为１０ｍ一１５ｍ；另一类是ＣＲＣＰ，长度　大致在３００ｍ～１２００ｍ之间。两种配筋混凝土路面在铺筑混凝　土前，均必须进行钢筋网及其端部伸缩结构的安装与固定。　３８　ＣＨＩＮＡ　ＣＯＮＣＲＥＴＥ　２０１２．０４　ＮＯ．３４　（２）焊接绑扎要求　钢筋网焊接和绑扎应符合本规范２．２．２的规定。　（３）推荐采用冷轧带肋钢筋网　宜采用工厂焊接好的冷轧带肋钢筋网，其质量应符合国　家相关标准的规定。钢筋直径和间距应按设计的非冷轧钢筋　等强互换为冷轧带肋钢筋。　４．１．３钢筋网安装　钢筋网可按设计分为单层与双层钢筋网、间断钢筋网与　连续钢筋网，连续钢筋网又可分为两端锚固式固定钢筋网与　两端推移式滑动钢筋网两种。钢筋网除应采用预先架设安装　方式外，尚应符合下列规定：　（１）单层钢筋网的安装位置　单层钢筋网的安装高度应符合设计规范的要求。路基稳　固路段应按表面控制裂缝要求，将间断与连续钢筋网布置在　离面板表面５０ｍｍ左右的面板偏上位置处；路基欠稳固的补强　路段，间断与连续钢筋网应布置在离底面３０ｍｍ的位置处。　（２）双层问断与连续钢筋网安装位置　双层间断与连续钢筋网位置：底部到基层表面应有不小　于３０ｍｍ的保护层，顶部离面板表面应有不小于５０ｍｍ的耐磨　保护层。　（３）钢筋网下料尺寸　间断与连续单、双层钢筋网下料尺寸，四边缘应比路面　板块ｄｘ５０ｍｍ～７０ｍｍ。间断钢筋混凝土路面缩缝传力杆应采　用钢筋支架安装在面板高度中间位置，传力杆不得与钢筋网　冲突。双层钢筋网时，传力杆可借助钢筋网定位。　（４）地锚梁固端模式架立筋应锚固　两端采用地锚梁锚固的单、双层钢筋网，安装预制　钢筋支架时，每根支架钢筋下部应钻孔锚固在上基层内　７０ｍｍ　１００ｍｍ深度，支架钢筋上部应与钢筋网相焊接或绑　扎。支架钢筋数量应为４￣ｉ＇－／ｍ　６＂￣／ｍ　。保证在拌和物堆压下　钢筋网基本不下陷、不移位。单、双层钢筋网均不得使用砂　浆或混凝土垫块架立。　（５）滑移模式架立筋应可滑移　两端采用桥梁伸缩缝或宽翼缘工字钢的推移式滑动单、　时，振捣棒组不应碰撞和扰动钢筋。插入振捣时不得拖行振　夯实路基和垫层，基层应采用塑性贫混凝土浇筑振捣加以修　捣棒组，应依次逐条分别振捣。振捣棒组应轻插慢提，不得　猛插急提。　复。岩石路基上可直接将钢筋锚固在岩基中。地锚梁钢筋应　与路面钢筋相焊接，地锚梁混凝土应采用振捣棒分层振实，　并与面板浇筑成整体。地锚梁与路面混凝土合拢温度宜控制　在２０￣Ｃ　２５℃，或在当地年平均气温时合拢。　（４）宽翼缘工字钢梁的施工　（３）增大振捣频率或减速摊铺　滑模摊铺机铺筑各种配筋混凝土路面时应适当增大振　捣频率或减速摊铺。拌和物坍落度相同时，配置各种钢筋混　凝土路面的振捣密实持续时间应比普通混凝土路面的规定　宽翼缘工字钢梁施工应按设计枕垫板尺寸在基层上挖　时间延长５ｓ一１０ｓ。　（４）防止中断摊铺　在一块或整条钢筋网连续面板内，应防止摊铺中断。间　断钢筋混凝土路面在每块板内不得留施工横缝，应摊铺到达　横缝位置或钢筋网片的端部，方可停止。　（５）被迫中断摊铺应设横向施工缝　连续钢筋混凝土路面在摊铺被迫中断时，应设置横向施　工缝，除纵向钢筋应保持连续穿过接缝外，横向施工缝结合　部应采用长度１．５ｍ一２．０ｍ；直径、间距与数量均不小于纵向钢　筋的螺纹钢筋长短交错补强，且横向施工缝距最近横缝的距　离不宜小于５ｍ。　４．３．３两次摊铺的纵向工作缝处理　分两次铺筑配筋混凝土路面纵向缩缝内，应比普通混凝　土路面加密一倍拉杆数量。在铺筑前，前幅已硬化的结合缝　边壁应顺直或切割平顺，侧壁全表面应涂敷沥青防水。后幅　路面硬化后应切纵向结合缝，并灌缝。　４．３．４间断配筋混凝土路面接缝处理　间断配筋混凝土路面在摊铺面板时，每筋网片边缘　５０ｍｍ～７０ｍｍ缩缝位置处应作标记，以便准确对位切纵、横　缩缝。纵、横向接缝部位的传力杆、拉杆、钢筋网表面应采用　环氧涂层。无环氧涂层钢筋时，可涂防锈涂层或包裹防锈塑　料套管。　４．４　ＣＲＣＰ端部结构施工　４＿４．１　ＣＲＣＰ端部锚固结构施工　（１）施工放样　施工前应按设计图纸对锚固结构位置、尺寸进行测量放　样。　（２）锚固要求　端部锚固结构应按设计尺寸和配筋要求施工，确保锚固　效果。　（３）地锚梁的施工　地锚梁施工应按设计位置和尺寸开挖地槽，并应尽量避　免扰动和超挖两侧基层、垫层及路基，尺寸较规矩、超挖较　少时，可不设侧模；否则应设侧模。拆模后应回填超挖部位并　４０　ＣＨＩＮＡ　ＣＯＮＣＲＥＴＥ　２０１２．０４　ＮＯ．３４　槽，安装钢筋骨架，浇筑钢筋混凝土枕垫板。枕垫板表面应预　留与工字钢梁的焊接锚固钢筋，并铺设滑动隔离层。安装并　焊接宽翼缘工字钢后，再摊铺面板。应确保搁置在枕垫板上　的ＣＲＣＰ板端部可自由滑动，面板端部与工字钢槽内连接部位　应以胀缝填缝料填塞。　４．４．２　ＣＲＣＰ端部伸缩缝施工　（１）施工放样　施工前应按设计图纸对端部伸缩缝结构位置、尺寸进行　测量，并准确放样。　（２）施工方式　ＣＲＣＰ的端部伸缩缝的施工可分为前置连续式与后切开　或预留间隙安装式两种铺筑方式。滑模连续铺筑时，应采用　前置连续式摊铺方式。　（３）伸缩缝施工　铺筑需停止时，将伸缩缝一侧钢筋预先与钢筋网相焊　接，并安装固定，代替横向施工缝模板。在下次铺筑前，应将　伸缩缝另一侧预先焊接并安装到位，再起步摊铺。应振实伸　缩缝两侧混凝土，并修整好伸缩缝两侧表面。　（４）伸缩缝要求　采用后切开或预留间隙安装方式施工伸缩缝时，路面中　的纵筋应保留，不得切断，并应与伸缩缝钢筋相焊接。｝昆凝土　壁表面应切割平顺，钢筋下部应凿除到底并垂直平顺。另外　浇筑伸缩缝时，应加入不少于体积掺量０．８％的钢纤维，使用　补强钢纤维混凝土振实并修整伸缩缝的两侧表面及边角。其　平整度应达到相应等级公路混凝土路面的要求。最后安装伸　缩缝永久橡胶条，方可通车。　５造价对比　众所周知，欲推广ＣＲＣＰ，势必要与目前高速公路沥青　路面进行对比，根据交通运输部公路科学研究院在河北省　张石高速公路上进行的造价对比分析，２８ｃｍ厚ＣＲＣＰ造价高　于１５ｃｍ厚度的沥青路面；２８ｃｍ厚ＣＲＣＰ与２０ｃｍ厚的沥青路　面造价持平；其上若加铺５ｃｍ厚的沥青表面功能层的复合式　ＣＲＣＰ，与２５ｃｍ厚的全厚式沥青路面造价相同。