淺談路面施工中預應力混凝土技術及施工工藝

【摘要】本文介紹了預應力混凝土路面在公路施工中的技術應用；以及道路基層施工的一些要點，并提出了對于二灰碎石作為材料鋪筑路基層的一些技術參數和施工注意點。

【關鍵字】路面施工；基層；預應力混凝土；技術施工

1 預應力混凝土路面的優缺點

許多研究工作表明預應力混凝土路面有以下幾方面的優點：路面板厚度只需傳統混凝土路面板厚的40%～60%，就能提供很高的承載力和較高的抗變形能力，對減薄機場道面的厚度非常有利; 預應力混凝土路面由于板較長，接縫數量可大大減少。改善了行車的平穩性；預應力的存在使路面板體性較強，邊角軟弱部分得以改善，大大減少了橫向開裂的可能性，提高了路面的耐久性；預應力混凝土路面的用筋量少于除貧混凝土外其他路面。據國外研究指出，用于正常預應力設計所需的鋼筋量約為2.7125kg/m 這遠少于連續配筋路面(在一些情況下可達1/5的用量);從國外已建路面的使用狀況來看，預應力混凝土路面幾乎30 年不需大修，養護需求也較少。對于較長使用年限的主要問題就是來自紋的磨耗，但預應力混凝土路面要比傳統混凝土路比較來看，初期投資，但養護面的磨耗要小。就其費用與傳統混凝土路面的相比費用幾乎為零，并且減少了由于養護所延誤的時間等因素。其主要缺點在于：從經濟觀點來看，雖減薄了路面板的厚度，但需大量的預應力筋腱，施工工藝較復雜，手工操作的工作量大，難以實現機械化、自動化施工，初期投資較大；雖然預應力混凝土路面板可以做得較長，但隨長度的增加，由路基約束所引起的張拉應力也隨之增大，另外，板的位移量也會增大，這對橫向接縫的設計要求很嚴，同時對路基摩擦約束要盡可能小；對施工隊伍人員素質要求較高，并需進行嚴格的質量控制。

2 預應力混凝土路面類型

據現有資料，國外做法大致可將預應力路面分為兩大類“: 單獨型”板的路面和“連續型”板的路面。“單獨型”路面就是配置一定數量的預應力鋼筋，由間隔較長的膨脹縫相隔離的路面組成。按施加預應力的先后次序又可分為先張法和后張法兩種，這與房屋、橋梁上的做法相同，一般多采用后張法。“連續型”路面就是無筋路面，因無膨脹縫而得名，這種路面可以做得很長，按照施加預應力的方法可分為千斤頂加力和自加應力。千斤頂加力是一般在兩個固定的錨固端間澆筑混凝土，并留有空隙放置加力千斤頂，待混凝土硬化達到規定強度后，用千斤頂從兩端加力，達到規定壓力時，將兩端空隙封閉。自應力路面不用千斤頂加力，而是選用膨脹水泥，混凝土硬化，體積增大，由于兩端受有約束而使混凝土自動產生內壓應力。一般認為，“單獨型”板的路面要好于“連續型”板的路面。主要原因一是扣除路基摩阻后的預應力在有膨脹縫路面中幾乎保持常量，而在“連續型”板中，板不能自由膨脹，且又很長。從而使其應力隨外界溫度、濕度變化很大，很難對所需的預應力進行估計。因此，工程上多采用“單獨型”路面，“連續型”路面還處于研究、試驗階段，實際應用不多。

3 設計方法

目前，世界各國對預應力混凝土路面的設計仍然沒有一個統一的方法體系，而且在某種程度上都是經驗性的，一般施工加足夠的縱向預應力來防止橫向收縮開裂。一般認為：板收縮時，溫度翹曲約束應力使板底受壓，這有助于預應力抵消由荷載和收縮引起的張拉應力；板膨脹時，由荷載和白天翹曲約束應力所抵消。因此，所施加的預應力主要由：交通荷載；由溫度和濕度所引起的翹曲約束；板收縮期間的板底摩擦約束。3個因素所決定。

4 路基約束

在任何混凝土板和其下的基層間都存在摩阻約束，該約束阻止板隨溫度、濕度的變化而移動。在預應力混凝土路面中，盡量減小該摩擦力是非常重要的，因為它是引起預應力損失的主要因素，同時它也決定著板的長度。盡管國外在這方面已做了不少工作，但摩擦系數的大小仍難以確定。有些部門建議摩擦的砂或石屑所組成的滑動層中也發現其值為1.25～2.0。許多室內試驗所確定的摩擦系數都比現場的小，這是因為室內未能真實反映現場的狀況條件所致。為了減小摩擦，通常采用一層砂土覆蓋防水紙、砂和油毛氈或砂和聚乙烯薄膜。在這方面進行了許多嘗試，還有使用瀝青材料作滑動層的，但未見有成功報道，許多研究表明采用一薄層的同一二粒徑的球形顆粒(砂、石屑等)對于減小摩擦效果很好，其作用如同滾珠軸承。

5、施工工藝

5.1施丁前準備

① 備料。按規范和設計技術指標要求，備齊水泥、行灰、粉煤灰、碎石材料。

②準備下承層。將下承層開挖完畢。

③施T放樣。在底基層P恢復If，線，直線段I：每1 5m設一樁，f}}線段El0m設 樁，并按施工的基層寬度放設邊樁 且測量左、巾、右點基底標高，計算并記錄設計標高。

④ 支設模板。路面二灰碎石基層厚度來確定橫板槽鋼制作，一般每根槽鋼長度6～10m。模板間縱向采用螺栓對接，模板} 每隔lm設一支撐桿架，以備川鋼釬閻定模板 按邊機 底設計標離加虛鋪 度(本段虛鋪厚度一般較設計厚度增加2cm)掛兩側邊線 根據所掛邊線高度支沒鋼模板。標高校正后的鋼模板需用鋼針同定 下承層 ，模板外側培土人丁夯實加以穩同，以防攤鋪過程中模板移 。虹饃后兩側模問掛線再次檢合厚度，厚度偏差較人者在規定的誤差內再次修整下承層和校正模板標高。

5.2施T過程技術參數控制

5.2.1 攤鋪寬度。攤鋪寬度須號慮路面側加寬l5cm ，以確保邊緣的壓炎度松鋪厚度均勻攤鋪十路橫內，其松鋪厚度為壓實(設計)厚度乘以壓實系數。

5.2.2 碾壓 初壓時應先用輕型壓路機由兩側向路中心穩壓一、二遍，其后立即找補。找平后立即用12～15的壓路機壓實，碾壓至要求之密度，凡無明顯輪跡。

5.2.3 工作接縫

由于二灰碎石基層工作縫處理不當會產生薄弱環節，降低整體強度，因此 施I 時應認真采取措施對待工作縫的處理。一是盡可能一次攤鋪成型減少縱向_I：作縫，分層施丁時，應進行錯位施工，錯位尺寸橫向j二作縫取1 ITI左右，縱向 1=作縫取50cm左右。二是工作縫拼接時松鋪厚度耍稍厚于正常厚度，保證壓實度。j三是lT作接縫處要順直，上下要垂直，嚴禁存在松散現象，碾壓時要增加接縫處的碾壓遍數。

6、施工過程中的注意點和檢測內容

6.1 注意攤鋪速度的調整，減少攤鋪機停機待料的現象以避免出現小波浪，影響平整度，攤鋪速度一般控制在2．5米每分鐘。

6.2 檢查集料是 存在離析現象，攤鋪機旁應設專人將布料器端頭滾落的粗集料均勻撒開。

6.3 根據各種集料的白身含水量和施T現場氣溫調整含水量，一般分4個時段進行控制：9：30以前，9：30～ 11：30，11：30～ 16：00。16：00以后

6.4 隨時檢查攤鋪厚度，檢查路肩邊緣的高程控制線，查看固定裝置是 松動。

6.5 碾壓

6.5.1 初步穩壓之后，用3m直尺找出凸凹不平的地方，要求尺與路面的縫隙不大于3mm，否則應進行相應處理，處理時注意粗細集料的搭配。

6.5.2 應使各部分碾壓次數盡量相同，路肩宜同步碾壓，以保證基層邊緣的壓實度

6.5.3 碾壓過程穩定土表面應始終保持濕潤，最好選用雙驅雙振的路機，避免產生小波浪，保證大面的平整度，最后用輪胎壓路機收而，消除輪跡和細微裂縫。

7 未來展望與進一步的研究

對于道路基層的施工，要嚴格控制鋪筑材料級配，配合比，施工機械的鋪筑方法。各方面部達到規范要求，才能確保施工質量，為后續路面施丁提供良好的基礎。就目前而言，仍然缺少對預應力混凝土路面各方面的認識。作者認為預應力混凝土路面的設計理論和施工方法的發展將主要圍繞以下幾個方面：對各種板長所需的恰當的預應力；板的膨脹、收縮和翹曲特性；板的承載特性，其中包括研究預應力對板的承載能力的影響，以及對板疲勞特性等的影響。在確定預應力時，不僅要防止在最不利的情況下開裂，而且還需考慮混凝土的疲勞特性；板與地基的摩擦特性及處理方法，或經濟的方法。已建的絕大多數預應力混凝土路面都屬于“單獨型”的，但該類路面不能做得很長(一般可達120m)。如果路基的摩擦問題解決了，并且對“連續型”的路面有了一定認識，那么修建長達300m 或更長的路面是可能的。我們可從“單獨型”和“連續型”路面的一些特性中看出：將這兩類路面聯合使用會更有利“， 連續型”路面可用于路基狀況好的直路上，“單獨型”路面用于路基情況稍差和曲線路上。隨著預應力混凝土路面的理論體系的成熟和施工技術的發展，預應力混凝土路面將會有良好的發展前景。