預(yù)壓式模板在水穩(wěn)施工中的優(yōu)勢(shì)分析

郭鵬，陳立，唱春偉 （中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 102488）

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和工程規(guī)范的健全，路面基層水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝要求也越來越高[1]。在高等級(jí)公路的水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，模板的使用也愈加廣泛。模板的使用，在經(jīng)濟(jì)層面可以降低水穩(wěn)施工邊緣松散集料的材料浪費(fèi)，在技術(shù)層面可以保障水穩(wěn)層路緣交接面的結(jié)構(gòu)完整性，減少路肩土的侵入性污染，提高水穩(wěn)層的耐久性。

目前在工程中常用的水穩(wěn)碎石模板，主要有兩種形式，其一采用路肩土脫模制作模板，即在水穩(wěn)施工之前，先行培固土路肩；其二鋼模板[2]，兩種方式各有利弊，路肩土模板具有較好的穩(wěn)定性，既能節(jié)約模板制作成本，又能減少施工工序。但在實(shí)際施工中土模表面的薄膜防護(hù)極易破損，造成水穩(wěn)層的施工污染，同時(shí)由于土模制作中需要考慮水穩(wěn)碾壓對(duì)土模的橫向擠壓，導(dǎo)致成型水穩(wěn)層的邊線與設(shè)計(jì)位置存在一定的誤差；鋼模板安裝方便，不存在施工污染隱患，但在現(xiàn)場(chǎng)施工中經(jīng)常會(huì)發(fā)生模板被壓路機(jī)誤壓的現(xiàn)象[3]，從而產(chǎn)生水穩(wěn)邊料松散、線性扭曲的后果，為水穩(wěn)工程帶來了一定的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[4～5]。兩者斟酌，在筆墨按壓路機(jī)誤壓的情況下采用鋼模板，是較好的選擇。

筆者結(jié)合臺(tái)輝高速公路路面項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)常規(guī)鋼模板和改良后的預(yù)壓式鋼模板在水穩(wěn)施工中的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比。

1 兩種模板對(duì)比及預(yù)壓式模板的優(yōu)勢(shì)

1.1 常規(guī)模板

常規(guī)的鋼模板，每節(jié)長(zhǎng)度為2m，如圖（a）所示。在兩端上下均焊接了插環(huán)，供鋼筋扦插支撐使用。節(jié)間的連接方式如圖（b）所示，兩塊模板之間的四處插環(huán)受上下兩根鋼筋套插后，將應(yīng)力傳導(dǎo)至圖（c）的鋼釬插筒位置。其后，由鋼筋自插筒向下穿插，將應(yīng)力導(dǎo)入路基。

常規(guī)鋼模板在施工中的主要問題出現(xiàn)在A’-A’截面，即相鄰模板的連接位置。在水穩(wěn)的現(xiàn)場(chǎng)碾壓施工中，壓路機(jī)如果超過模板邊線，發(fā)生模板誤壓現(xiàn)象，則首先破壞A’-A’截面。破壞效果如圖（d）所示。

發(fā)生圖（d）破壞的主要原因是模板間連接位置受鋼筋插孔連接，本身即存在模板的微小錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，不具有穩(wěn)定性。當(dāng)壓路機(jī)誤壓模板位置時(shí)，將導(dǎo)致其中一板扭動(dòng)，此扭動(dòng)作用在板間連接部轉(zhuǎn)化為對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的扭矩，在強(qiáng)烈的水平?jīng)_擊力復(fù)合作用下，致使支撐結(jié)構(gòu)的搖動(dòng)和固定鋼釬的松動(dòng)，增大模板破壞的概率。

1.2 預(yù)壓式模板

預(yù)壓式模板，如圖2-a所示。兩端僅在模板短邊中部位置焊接了套環(huán)，在模板安裝過程套環(huán)中穿插鋼筋，待水穩(wěn)虛鋪完成之后，碾壓之前，可以視情況將套環(huán)中鋼筋取出。而支撐結(jié)構(gòu)則位于模板的長(zhǎng)邊中線位置。支撐結(jié)構(gòu)有兩臂兩足，將應(yīng)力傳導(dǎo)至鋼釬插筒，鋼釬從插筒插入，將應(yīng)力導(dǎo)入路基深處。

預(yù)壓式模板與常規(guī)模板之間的差別主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①板支撐結(jié)構(gòu)的作用對(duì)象不同

常規(guī)模板的支撐結(jié)構(gòu)作用對(duì)象為兩板連接部，而預(yù)壓式模板的支撐結(jié)構(gòu)作用對(duì)象為模板整體，通過兩臂兩足的焊接，更是加大了支撐結(jié)構(gòu)與模板的整體性。

②模板連接位置的處理情況不同

常規(guī)模板的連接位置作為支撐結(jié)構(gòu)的作用點(diǎn)，模板鏈接位置理論上是剛性的，在碾壓過程中受力最強(qiáng)烈，破壞隱患最大。預(yù)壓式模板的連接位置上沒有支撐結(jié)構(gòu)，通過套環(huán)相連但并不直接成為碾壓沖擊力的作用對(duì)象。

③支撐結(jié)構(gòu)的鋼筋套筒設(shè)置不同

常規(guī)模板的鋼筋套筒，僅作為鋼筋扦插的通道。鋼釬從鋼筋套筒打下路基，兩者之間連接緊密，理論上不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而抵抗扭矩的能力較低。預(yù)壓模板的鋼筋套筒內(nèi)設(shè)置了轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，允許兩者之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠有效的卸載壓路機(jī)碾壓導(dǎo)致的扭矩。

④模板的工作模式不同

常規(guī)模板的工作是整體式的，一處連接位置的破壞將首先導(dǎo)致相鄰兩塊模板發(fā)生脫節(jié)倒塌，而模板的倒塌又將影響下一連接位置的穩(wěn)定性，使得破壞隱患持續(xù)增大。預(yù)壓式模板的工作是獨(dú)立式的，在虛鋪水穩(wěn)對(duì)模板形成初步的穩(wěn)定性約束后，套環(huán)中的鋼筋可以抽出，從而每個(gè)模板的關(guān)聯(lián)性得到解除，發(fā)生破壞也會(huì)將影響限定在該模板的具備區(qū)域內(nèi)。如果由于虛鋪寬度不飽滿，套環(huán)不取出，壓路機(jī)碾壓時(shí)連接結(jié)構(gòu)所受到的沖擊力也是主要傳遞到支撐結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)本身不會(huì)受到嚴(yán)重影響。其次，連接結(jié)構(gòu)的破壞，也不會(huì)對(duì)相鄰模板的支撐發(fā)生直接影響。

2 預(yù)壓式模板工作原理

預(yù)壓式模板的工作原理和特點(diǎn)，集中表現(xiàn)為“預(yù)壓”作用。如圖3所示，伴隨壓路機(jī)碾壓線沿模板方向的持續(xù)推進(jìn)，模板會(huì)以支撐鋼釬為中心發(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)。具體表現(xiàn)為當(dāng)壓路機(jī)行進(jìn)到區(qū)域Ⅰ時(shí)，模板發(fā)生逆時(shí)針方向的微小轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)區(qū)域Ⅱ的水泥穩(wěn)定碎石材料進(jìn)行“預(yù)壓”。當(dāng)壓路機(jī)的碾壓線推進(jìn)到區(qū)域Ⅱ時(shí)，模板發(fā)生順時(shí)針方向的微小轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)區(qū)域Ⅰ的水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行“回壓”。

“預(yù)壓”作用的目的，是在壓路機(jī)碾壓之前，對(duì)模板邊緣的水穩(wěn)材料施加預(yù)應(yīng)力，幫助模板邊緣水穩(wěn)松散材料的固結(jié)成型。“回壓”作用的目的是在壓路機(jī)碾壓之后，對(duì)模板邊緣的水穩(wěn)材料狀態(tài)實(shí)施微小修復(fù)，將相對(duì)松散的邊緣材料向內(nèi)嵌擠成型。

圖3 預(yù)壓式模板工作原理

圖4 預(yù)壓式模板施工效果

從上述預(yù)壓式模板的原理闡述可知，在一個(gè)水穩(wěn)施工段，將有50%的水穩(wěn)邊緣接收“預(yù)壓”處理，而50%的水穩(wěn)邊緣接收“回壓”處理。這種模板使用情況下，水穩(wěn)施工質(zhì)量之所以不會(huì)產(chǎn)生間斷性的質(zhì)量差異是由于以下幾個(gè)方面。

①壓式模板的轉(zhuǎn)動(dòng)具有整體性

預(yù)壓式模板的轉(zhuǎn)動(dòng)，并非圍繞模板中線轉(zhuǎn)動(dòng)，而是模板作為一個(gè)整體，圍繞模板外的鋼釬支撐點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)并非嚴(yán)格的對(duì)稱，所以“預(yù)壓”和“回壓”兩種作用在模板約束的大部分范圍內(nèi)實(shí)際上是重合的。“預(yù)壓”和“回壓”僅具有相對(duì)性，而非絕對(duì)性，所以區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的水穩(wěn)施工質(zhì)量并沒有明顯差異。

②預(yù)壓和回壓作用對(duì)水穩(wěn)邊緣材料作用具有一致性

首先，是由水穩(wěn)的材料特性決定的，水穩(wěn)在虛鋪和碾壓初期，并非養(yǎng)護(hù)成型后的板塊式彈塑性材料，而具有散體材料的特質(zhì)。其次，水穩(wěn)層的碾壓施工，是一個(gè)伴隨碾壓次數(shù)的增加而循序強(qiáng)化的過程。所以“預(yù)壓”和“回壓”作用，在這一過程中實(shí)質(zhì)上是逐步的調(diào)整作用。

3 結(jié)論

本文基于對(duì)路面水泥穩(wěn)定碎石基層施工中不同模板的特點(diǎn)分析，指出了預(yù)壓式水穩(wěn)模板的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①在力學(xué)作用方面，預(yù)壓式模板能夠有效降低壓路機(jī)碾壓過程對(duì)模板產(chǎn)生的扭矩作用，改變了模板連接位置的受力狀態(tài)，降低了模板誤壓破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

②在功能發(fā)揮方面，預(yù)壓式模板作為獨(dú)立單體發(fā)揮支護(hù)功能，能夠杜絕施工意外導(dǎo)致的模板破壞的連續(xù)性影響。

③在碾壓施工工藝方面，預(yù)壓式模板能夠發(fā)揮預(yù)壓和回壓作用的優(yōu)勢(shì)，伴隨壓路機(jī)的碾壓過程對(duì)水穩(wěn)層邊緣的散體材料進(jìn)行持續(xù)調(diào)整和強(qiáng)化，有助于增強(qiáng)水穩(wěn)層的整體性和線性的流暢性。

預(yù)壓式水泥穩(wěn)定碎石模板，在臺(tái)輝高速項(xiàng)目的施工實(shí)踐中已表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，適合廣泛推廣。