高速公路橋梁預制場硬化層再利用技術

呂國強

（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東泰安271000）

1 工程概況

汕頭至昆明高速公路龍川至懷集段TJ9合同段，線路全長13.85km，地貌表現為中低山、低山丘陵為主，地形起伏，變化較大。沿線設置17座橋梁，橋梁預制任務大，受地形影響，沿線無合適場地可作為橋梁預制場使用，只有選擇在路基上設置預制場。根據生產任務，需設置橋梁預制場3個，路基上硬化層總面積達1.96萬m2。如果在預制任務完成后鑿除預制場硬化層將會造成大量棄渣，棄渣占用土地，從而產生水土流失、揚塵等環境問題。將預制場硬化層作為路面墊層和底基層進行再利用，有利于保護環境、節約資源、縮短工期、減少建筑垃圾。

2 硬化層再利用方案設計

本項目路面設計為5cm改性瀝青（AC-16C）+6cm改性瀝青（AC-20C）+8cm普通瀝青（AC-25）+下封層+20cm5%水泥穩定級配碎石+20cm5%水泥穩定級配碎石+20cm4%水泥穩定級配碎石+15cm未篩分碎石，預制場路基段按照要求施工至路床頂以下10cm（路面結構層墊層厚度15cm），然后攤鋪一層20cm未篩分碎石，并進行平整、壓實，再攤鋪25cm厚C25混凝土對預制場梁場進行硬化，最后進行臺座施工，預制場高程嚴格按照路面設計高程進行控制。臺座在生成任務完成后進行拆除，場內預留的排水溝、電纜溝等用高標號混凝土回填，振搗密實，并對破損部位進行修補，最后將未篩分碎石層、混凝土層分別作為路面墊層和底基層使用。

3 硬化層結構驗算

3.1 結構驗算參數取值

結構驗算采用JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面設計規范》彈性地基單層板模型，采用40mT梁作為荷載對象，計算6軸運梁車最大軸載在四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力，應小于混凝土的彎拉強度[1]。

①混凝土：彎拉強度3.5MPa，厚度hc=25cm，彈性模量Ec=2800MPa，泊松比 vc=0.2。

②未篩分碎石：彈性模量Ex=180MPa，厚度hx=20cm。

③最大單軸重P=200KN，路基回彈模量E0=40MPa（填挖交界）/80MPa（挖方）。

3.2 結構驗算

①填挖交界及填方區（回彈模量E0=40MPa）：

其中：Dc——混凝土面層板的截面彎曲剛度：

Et——板底地基當量回彈模量：

α——與粒料總厚度hx有關的回歸系數：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442：

四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力：

3.31MPa＜3.5MPa，滿足要求。

②挖方區（回彈模量E0=80MPa）：

其中：Dc——混凝土面層板的截面彎曲剛度：

Et——板底地基當量回彈模量：

α——與粒料總厚度hx有關的回歸系數：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442

四邊自由板臨界荷位處產生的荷載應力：

3.02MPa＜3.5MPa，滿足要求。

由上述驗算可知，在填挖交界及填方區、挖方區，混凝土硬化層四邊自由板臨界荷位處的荷載應力均小于C25混凝土的彎拉強度，而路面在實際運行使用時，車輛所產生最大單軸重小于運梁車產生的單軸重，所以該方案可行。

4 質量控制

4.1 路基

填料碾壓前要控制其含水量在最佳含水量±2%范圍內。當填料含水量較低時，及時采用灑水措施，并跟蹤檢測含水量，直至現場填料含水量調整到最佳含水量±2%范圍內。當填料含水量過大，采用推土機攤開旋耕犁翻曬的方法降低含水量，達到最佳壓實含水量±2%時進行碾壓，碾壓采用大噸位壓路機，確保壓實度。

路塹開挖采用“分級開挖，分級防護原則，”自上而下，開挖一級，加固防護一級，嚴禁一挖到底，回頭做防護，確保邊坡穩定。

路基填挖作業時，應根據地形設置截排水設施，永臨結合，做好路基排水，防止雨季排水不暢，浸泡路基。

4.2 未篩分碎石墊層

現場鋪筑整形施工采用推土機和平地機聯合作業，壓路機壓實，施工前應通過試驗確定松鋪系數。用推土機推平料堆，達到布料均勻一致，布料結束后即用平地機按松鋪標高、橫坡要求進行整形粗平，粗平過程中及時均勻灑水，使未篩分碎石含水量稍大于（增加1%～2%）最佳含水量。壓路機碾壓不到位的地方，采用小型夯實機具壓實。

4.3 混凝土硬化層

模板采用鋼模板，角鋼三角架支撐，立模采用“支一行、空一行”的支模形式，用水泥砂漿灰餅支墊模板，高程微小調節用薄墊片（0.5～1mm）鐵片調整。模板頂面高程即為頂面設計高程。

在混凝土拌和時，根據氣候條件定時地測定砂、碎石骨料的含水量，必須采取措施保持骨料含水率穩定。混凝土罐車運輸至現場，混凝土從攪拌機出料到卸放在鋪筑現場的時間最長不超過30min。攤鋪時混合料需預留振實的沉落度一般控制在板厚的10%～15%。

采用三輥軸混凝土攤鋪機振搗、整平，插入式振搗棒進行輔助振搗，在三輥軸前后人工用鐵鍬等工具輔助放料、移料、補料、找平，振搗至混凝土表面平整并翻漿。

第一次抹面在作業面上架立作業平臺，人工用木抹子進行第一次抹面，第一次抹面將混凝土表面的水泥漿抹出，表面應平整，不得有露石、泌水等現象。第二次抹面采用電動抹光機進行壓光作業，消除混凝土收縮裂縫，應避免混凝土表明留下腳印、拖痕。

混凝土頂面采用人工拉毛，拉毛采用φ5mm和φ0.6mm膠棒制成毛刷拉毛法，在混凝土表面收漿壓光之后，即可對混凝土表面用毛刷進行拉毛，紋理深度不小于0.8mm。混凝土面層終凝后（用手指輕壓道面不顯痕跡）及時進行養護，養護采用噴灑養生劑+保濕覆蓋的方式，養護時間不得少于7天。

混凝土切縫應避免切縫過早導致邊緣損傷、石子松動，也應避免切縫過晚導致混凝土板塊出現斷板；切割時，應精確定位，并用墨線彈出標記，隨后采用切縫機進行切縫。縱縫按已形成的施工縫切割，避免形成雙縫，切橫縫時應注意相鄰板縫位置的連接，不得錯縫，保持直線。

5 結論

汕頭至昆明高速公路龍川至懷集段TJ9合同段橋梁預制場硬化層再利用節約費用115萬元，并提高了路面結構層整體性，可有效防止路面不均勻沉降，同時減少了混凝土棄渣的產生，減輕了棄渣場水土流失、揚塵等對環境的破壞，經濟效益和社會效益明顯。