CN104911974A

CN104911974A - 斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面及其施工方法

Info

Publication number: CN104911974A
Application number: CN201510254130.2A
Authority: CN
Inventors: 郭寅川; 申爱琴; 薛翠真; 李博成
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2015-09-16

Abstract

斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面及其施工方法，包括设置在基层上的斜向预应力水泥混凝土层，斜向预应力水泥混凝土层上设置有沥青混凝土层，所述斜向预应力水泥混凝土层与沥青混凝土层之间设置有粘接层。该复合路面适合铺筑于重载交通道路；表面层使用沥青混凝土，不仅使路面舒适性得到提高，降低车辆行驶的噪音，同时也能减弱车辆行驶过程中光线对驾驶人视觉的刺激。另外，本发明提高了水泥混凝土板的强度，延长了道路使用寿命，减少了维修的费用，在整个使用年限内平均每年费用较其他路面降低。

Description

斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种路面结构，具体涉及一种斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面及其施工方法。

背景技术

随着国民经济的发展，我国公路建设已经取得了举世瞩目的成就。截止2013年底，我国公路总里程已经达到435.62万公里，其中高速公路里程达到10.44万公里，已然排名全球第一，标志着我国高速公路建设进入了一个全面快速的发展时期。

根据交通主管部门的统计说明，在已经建成和在建的高速公路中，沥青路面里程占到高达90％以上，其原因是沥青路面较传统的水泥混凝土路面具很大优势，如：沥青路面表面平整无接缝，行车舒适性好；车轮与路面的两极减震，震动小，噪声小；施工期短，开放交通快；沥青路面不扬尘，易清洗，后期养护维修简便；可再生利用、适宜分期修建等。

虽然沥青路面存在以上优点，但随着现代交通的发展，公路超载现象不断加剧，沥青路面存在的诸多问题也逐渐暴露出来：各种病害如：车辙、水损害、老化龟裂等；使用寿命达不到设计寿命；投资过大等等。

新时期的高速公路建设从原来的东部平原地区逐渐向西部山区过渡，由于山区的特殊地貌，导致在公路建设过程中会出现较多的桥梁、隧道等构造物，这往往给高速公路施工带来诸多不便，例如间距只有数十米甚至更短的桥梁构造物之间的路段，若按照常规设计铺筑上、中、下三个面层，往往在分层压实时会造成压路机距桥台过近，易损害桥梁构造物，或压路机无法调头，造成路面压实度不足等问题，从而导致路面结构耐久性差、达不到设计使用寿命，使得后期养护成本高。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明目的在于提供斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面及其施工方法，该路面结构为复合路面结构，不仅仅能够正常通车，而且更加持久耐用，并且后期养护成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面，包括设置在基层上的斜向预应力水泥混凝土层，斜向预应力水泥混凝土层上设置有沥青混凝土层，所述斜向预应力水泥混凝土层与沥青混凝土层之间设置有粘接层。

所述斜向预应力水泥混凝土层的厚度为22～26cm。

所述粘结层的厚度为0.5～1cm。

所述沥青混凝土层的厚度为4～6cm。

斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，首先在路面的基层上铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土，形成斜向预应力水泥混凝土层后，再将斜向预应力水泥混凝土层表面铣刨后在斜向预应力水泥混凝土层表面撒布一层厚度为0.5～1cm的粘结层，在粘接层上铺筑一层4～6cm的沥青混凝土，形成沥青混凝土层。

所述粘结层采用橡胶沥青同步碎石封层，并通过碎石封层机进行沥青喷洒及碎石撒布。

所述碎石封层机的速度为1.5～2km/h，沥青撒布量为1.69～1.71kg/m²，沥青洒布温度为180～190℃；碎石的撒布量为7kg/m²，碎石洒布温度为130℃。

所述碎石的粒径为4.75～9.5mm。

所述铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土时，斜向预应力钢筋的布置角度与道路纵向方向的夹角为30°～45°，且在混凝土厚度的中间偏下1cm位置处布置斜向预应力钢筋。

所述铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土时，预应力分两次施加，在混凝土铺筑3天后施加第一次，且施加强度为钢筋屈服强度的30％；在混凝土铺筑7天后施加第二次，且施加强度为钢筋屈服强度的70％。

与现有技术相比，本发明专利具有的有益效果：

(1)充分发挥刚柔相济特点，提升适应重载能力。

本发明的复合路面为刚柔复合路面，由于设置斜向预应力水泥混凝土层和沥青混凝土层，所以能够充分发挥两种不同路面材料的特性，发挥材料和结构的长处，形成柔中有刚、刚柔相济的路面结构；由于斜向预应力混凝土强度高，所以能够承载面层传递下的绝大部分应力，因此该复合路面适合铺筑于重载交通道路；表面层使用沥青混凝土，不仅使路面舒适性得到提高，降低车辆行驶的噪音，同时也能减弱车辆行驶过程中光线对驾驶人视觉的刺激。

(2)节省造价，延长道路使用寿命。

本发明中将斜向预应力混凝土用于下面层，其混凝土板的施工技术与质量标准可适当降低，比如平整度和抗滑等性能指标，沥青面层可以提供更优质的性能，降低工程造价；加入预应力钢筋虽然增加了一部分造价，但也提高了水泥混凝土板的强度，延长了道路使用寿命，减少了维修的费用，在整个使用年限内平均每年费用较其他路面降低。

(3)容易养护维修，具有环保意义。

本发明提供的复合路面强度高，承载力强，因此在整个寿命周期内，不容易产生病害，维修次数较其他路面少，降低了后期维护成本。

(4)因地制宜，适合于黄土特殊地貌地区。

本发明的复合路面尤其适合于间距较小的桥梁及涵洞等构造物连接路段，即短路基路段，不仅可减小施工因素对桥梁等构造物的影响，而且可提高此类路段构造物与路面的协同变形性。

进一步的，由于该复合路面表层沥青混凝土层薄，仅为4～6cm，所以能够减少沥青使用量，同时沥青层耐久性小于斜向预应力混凝土层，一般是沥青层先破坏，只需将表层刨除，混斜向预应力混凝土层基本上不需要再做处理即可摊铺新的表面层，维修非常方便快捷。同时较沥青混凝土路面节约了沥青材料，相较水泥混凝土路面减少了水泥对环境的污染，因此具有很好的社会效益和环保意义。

本发明的施工方法简单易行，便于施工，并且能够保证复合路面的高强度和强承载力。

进一步的，粘结层采用橡胶沥青同步碎石封层，并采用碎石封层机进行沥青喷洒及集料撒布，能够保障沥青洒布均匀以及碎石覆盖率(70％～80％)，避免沥青喷量过多或漏洒、碎石撒布重叠或露黑等现象，从根本上保障施工质量。

附图说明

图1是本发明整体结构图。

其中，1-沥青混凝土层，2-粘结层，3-斜向预应力水泥混凝土层，4-基层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图1所示，本发明包括设置在基层4上的斜向预应力水泥混凝土层3，斜向预应力水泥混凝土层3上设置有沥青混凝土层1，所述斜向预应力水泥混凝土层3与沥青混凝土层1之间设置有粘接层2，所述斜向预应力水泥混凝土层3的厚度为22～26cm，斜向预应力水泥混凝土层3铣刨后撒布上0.5～1cm的粘结层2，粘结层2采用橡胶沥青同步碎石封层，随后在粘结层2上铺筑4～6cm厚的沥青混凝土层1，形成复合路面结构。

一般普通的高速公路沥青路面结构从下到上分别为土基、底基层、上基层、下面层、中面层以及上面层。本发明的复合路面结构是在基层上铺筑一层22～26cm厚的斜向预应力水泥混凝土层，铺筑斜向预应力水泥混凝土时，斜向预应力钢筋的布置角度与道路纵向方向的夹角为30°～45°，且在混凝土厚度的中间偏下1cm位置处布置。预应力分两次施加，在混凝土铺筑3天后施加第一次，施加强度约为钢筋屈服强度的30％，第二次在混凝土铺筑7天后，施加强度为钢筋屈服强度的70％。之后对混凝土表面进行铣刨处理，然后把路面清扫后铺撒上一层粘结层，厚度为0.5～1cm，随后再在其上面铺筑4～6cm的沥青混凝土层形成刚柔复合路面结构。

本发明的施工方法具体为：首先，在路面的基层4上先铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土，形成斜向预应力水泥混凝土层3，铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土的具体施工流程如下：

1、立模板、摆放U型板

基层是贫混凝土，采用的是刚模板，模板底面与基层顶面紧贴在一起，局部低洼处事先用水泥砂浆铺平。模板安装完毕后检查接头处得高差和模板内侧是有否错位。接头处得高差控制在3mm以内。由于预应力筋预留长度一般是40～60cm，普通的钢模无法保证预应力筋的穿出，所以模板每隔一定距离会有一个开口的槽，是为了摆放固定架板，固定架板必须摆放正确，不能有较大的偏差。如果有较大的偏差将导致同一水平上的钢筋位置不平，张拉后会引起受力不均匀。

2、铺设滑动层

滑动层的铺设应符合《预应力混凝土路面工程技术规范》GB50422-2007中所规定的。滑动层的设置在基层的顶面，基层应平整无坑凹。滑动层的材料可以选用土工布、油毛毡、聚乙烯薄膜或细粒状材料，细粒状材料可选用粒径相近的细砂或石屑。当采用细粒状材料铺设滑动层时，细粒状材料的厚度不宜大于20mm，其上应铺设防水材料。本发明中试验段铺设的是1cm厚的砂层(直径小于0.3mm)，并在砂层上铺一层聚乙烯薄膜起到整平和较小摩阻的作用。其中，基层处理平整及聚乙烯薄膜完整性为该项技术的关键，将砂层里面的小石块剔除出去以及使薄膜尽可能全部和细砂接触不出现鼓包也比较重要。

3、布设构造钢筋

在路幅的各个侧边布置一排构造钢筋，目的是为了路周边的强度不够，用钢筋补强，另外一个功能是为了靠近桥台的地方不好施加预应力，将一端加混凝土固定，在钢筋另一端施加预应力，使之能够达到所需要的力大小。

4、穿筋、校直预应力筋

本发明中施工的钢筋是直径为10mm的光圆钢筋，将计算好长度的预应力筋通过固定架，与行车道方向呈45度得夹角。分为两幅路施工，目的是为了不中断交通。预应力筋采用双向交叉布置。沿路面纵向相邻两根钢筋的间距为50cm。预应力钢筋布置好后需要校直，确保钢筋与固定架板是垂直的。

5、固定马凳

马凳的制作是通过一节短的钢筋将两边弯拉，能立在滑动层上，用来撑起预应力筋，马凳的高度由预应力的高度所确定。本发明中试验段的混凝土厚度为24cm，马凳的高度确定为比混凝土的厚度一半少1cm，高度为11cm，利用弯拉钢筋机将马凳制作好，然后用细小的钢丝将马凳绑在预应力筋交叉的部位，是预应力筋在中间，也可以保持一定的高度，确保以后张拉预应力时对混凝土破坏降低，避免在浇筑混凝土时预应力筋跑位。

6、涂刷防腐油脂

防腐油脂的涂刷在固定好马凳之后，需要人工涂刷，比较麻烦，需要较大的人力，确保每个角落都能图上。防腐油脂的涂刷目的在于使将来的预应力与水隔离，不容易腐蚀，是预应力水泥混凝土路面的寿命更长。

7、浇筑混凝土

因为试验路段的路面需要全长一次性铺筑成功，但是由于钢筋网的存在，增加了混凝土摊铺的强度和难度。摊铺过程是通过起重机调动料斗将混凝土搅拌车运输来的水泥混凝土转移到铺筑位置，然后通过将振动梁往前拉，不均匀的部分用铁钎补上。浇筑过程中必须用振捣棒捣密实，振捣混凝土时要防止模板的移动，并严禁作业人员随意踩踏预应力筋，以免预应力位置偏离，确保预应力混凝土的完整性。

8、养护

混凝土面板施工完成以后，用洒水的覆盖薄膜进行覆盖以减小早期的收缩开裂的可能。需要每天均匀的洒水。保持路面处于潮湿状态。养护期为2个周后清除覆盖物，可以开放交通。

9、拆模、张拉预应力

在混凝土成型一天后对模板进行拆卸，之后进行预应力筋的张拉，为了保证混凝土长板在施加预应力前不发生收缩开裂，预应力筋分为两次张拉。张拉的顺序是从路面的一端向另一端依次进行。采用两个千斤顶同时对称张拉，两侧不能同时张拉的进行一侧张拉，必须做到每根预应力筋都张拉上，第一次张拉的力的大小是总应力的30％，养护7天后进行第二次的张拉，第二次张拉可以达到总应力的70％。张拉过程必须严格孔氏张拉力的大小和加力速度，保证预应力不被拉断。

施工过程中必须符合《水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30-2003)、《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)、《预应力混凝土路面工程技术规范》(GB50422-2007)等规范的相关规定。

形成斜向预应力水泥混凝土层3后，再通过表面铣刨使斜向预应力水泥混凝土层3表面变的粗糙，为了使得与沥青层1粘结更加紧密，然后再在斜向预应力水泥混凝土3表面撒布一层厚度为0.5～1cm的粘结层2，粘结层2选用橡胶沥青同步碎石封层，采用智能碎石封层机进行橡胶沥青喷洒及集料撒布，速度一般控制在1.5～2km/h以内。橡胶沥青撒布量控制在1.7kg/m²(浮动范围±0.1)，沥青洒布温度宜在180～190℃，集料为4.75～9.5mm的碎石，集料的撒布量7kg/m²，集料的撒布温度控制在130℃左右。从而能够保障沥青洒布均匀以及碎石覆盖率(70％～80％)，避免沥青喷量过多或漏洒、碎石撒布重叠或露黑等现象，从根本上保障施工质量。

随后在粘接层2上铺筑一层4～6cm的沥青混凝土，沥青混凝土的摊铺必须严格按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求进行摊铺。然后进行压实成型，最终形成沥青混凝土层1，则此时所形成的路面结构为本发明的复合路面，即斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面(CPC-AC：Cross-tensioned Prestressed Concrete-Asphalt Concrete)。

Claims

1.斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面，其特征在于，包括设置在基层(4)上的斜向预应力水泥混凝土层(3)，斜向预应力水泥混凝土层(3)上设置有沥青混凝土层(1)，所述斜向预应力水泥混凝土层(3)与沥青混凝土层(1)之间设置有粘接层(2)。

2.根据权利要求1所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面，其特征在于，所述斜向预应力水泥混凝土层(3)的厚度为22～26cm。

3.根据权利要求1所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面，其特征在于，所述粘结层(2)的厚度为0.5～1cm。

4.根据权利要求1所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面，其特征在于，所述沥青混凝土层(1)的厚度为4～6cm。

5.斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，首先在路面的基层(4)上铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土，形成斜向预应力水泥混凝土层(3)后，再将斜向预应力水泥混凝土层(3)表面铣刨后在斜向预应力水泥混凝土层(3)表面撒布一层厚度为0.5～1cm的粘结层(2)，在粘接层(2)上铺筑一层4～6cm的沥青混凝土，形成沥青混凝土层(1)。

6.根据权利要求5所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，所述粘结层(2)采用橡胶沥青同步碎石封层，并通过碎石封层机进行沥青喷洒及碎石撒布。

7.根据权利要求6所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，所述碎石封层机的速度为1.5～2km/h，沥青撒布量为1.69～1.71kg/m²，沥青洒布温度为180～190℃；碎石的撒布量为7kg/m²，碎石洒布温度为130℃。

8.根据权利要求6或7所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，所述碎石的粒径为4.75～9.5mm。

9.根据权利要求5所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，所述铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土时，斜向预应力钢筋的布置角度与道路纵向方向的夹角为30°～45°，且在混凝土厚度的中间偏下1cm位置处布置斜向预应力钢筋。

10.根据权利要求5或9所述的斜向预应力水泥混凝土-沥青混凝土复合路面的施工方法，其特征在于，所述铺筑一层22～26cm的斜向预应力水泥混凝土时，预应力分两次施加，在混凝土铺筑3天后施加第一次，且施加强度为钢筋屈服强度的30％；在混凝土铺筑7天后施加第二次，且施加强度为钢筋屈服强度的70％。