CN111676755A - 一种预制装配式路面结构及其施工方法 - Google Patents

一种预制装配式路面结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种预制装配式路面结构，包括若干平板、立柱，其特征在于：所述平板(1)本体为正八边形混凝土预制块体，所述立柱(2)为正四棱台，正八边形平板块体与正四棱台的上底面相互匹配的半圆形缺口，正八边形平板块体的正四棱台的侧面角度适配，所述路面花样图案设计为四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元。本发明的预制装配式路面结构及其施工方法，具有平板和立柱的结构简单，工厂标准化预制方便，采用大尺寸的预制板提高预制及安装效率；通过支撑柱向下部传力，并借助板间推力实现板拱受力形式，预制装配式路面结构铺设安装效率高的优点。

Description

一种预制装配式路面结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及市政工程中的路面建造技术领域，具体地说，是一种预制装配式路面结构及其施工方法，实现路面雨水快速排入路面以下并导流入下水道。
背景技术
随着地球气温的升高，极端天气越来越多，其中暴雨天气越来越多，通常出现短时间的暴雨量经常刷新高。尽管许多国家和城市为了应对这一极端天气带来的城市防洪难题，进行了水系改造，但仍无法根本解决平均降雨量带得的问题。为了解决这一问题，许多国家提出海绵城市的概念。这一概念分为前端雨水的引流和导向，以及后端排水和蓄水。相对而言，对于后端中修建大型排水通道和地下蓄水设施的概念相对明确，在专业设计基础上综合设计和实施。但前端的雨水收集和引导方面，由于受雨的路面影响因素较多，面对的交通或人员，其特殊性较多，需要综合设计。
另一方面，为了城市美观干净，现在的路面若采用纯混凝土铺装，虽然经济快速，但会导致雨水不能分散而是集中到路面或路边排水管道。而采用传统的预制板或砖块铺装，为了克服上部荷载导致的变形，通常需要在板下进行路面硬化找平。带来的问题不仅和整体铺装混凝土的相似，即雨水收集后过于集中不利于向地下管道疏通。同时受到板或砖下的找平受到其下方的土体沉降影响，会出现下以下现象:
(1)跨面沉降不均后的积水，即使是小雨情况下也是如此；
(2)砖块脱落且导致脱离处积水；
(3)板或砖与垫层脱落破损；
(4)即使为了排水，采用了透水砖，有时在实际铺设时工人直接在下用用混凝土或水泥砂浆做找平层，失水透水效果；
(5)有时即使采用了纯细砂作透水垫层，但通常使用不久后由于雨水连带表面灰层进入砖缝间或砖下砂层，形成泥浆固化了砂粒失去透水效果；
(6)活动的透水砖有时还会因为上部荷载导致滑移影响平整度，给行人带来安全隐患。
虽然已有装配式双层的人行道铺装板，但由于其上下空间受到小块型化限制，只能采用较粗的立柱来支撑，才能形成下部足够的空间以利于导流，为此立柱要改成带有底板的支柱，为预制件的加工增加了更多的工序，也增加了安装的不便。同时由于小块化预制，平面布置上只能单一化适应道路路沿的变化。
中国专利CN208685390U于2019年4月2日公开了一种海绵城市铺装路面结构，其中由下至上依次包括土基层、底基层、承重层、过度层和透水表层；所述底基层主要由碎石和细砂组成，所述承重层为支撑砖拼接而成，所述支撑砖上开设有连通过度层和底基层的透水孔，所述透水孔内设置有透水材料，所述过度层为用于填补支撑砖之间连接缝隙的粗细砂组成，所述透水表层为透水混凝土铺设而成。虽然该技术方案能产生海绵城市铺装路面结构的效果，但其承重层为支撑砖拼接而成，当负载高于其临界点就会出现顷刻瓦解的负面景况。
因此已知的海绵城市铺装路面结构存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种采用大尺寸预制板的海绵城市预制装配式路面结构。
本发明的另一目的，在于提出一种采用大尺寸预制板的海绵城市预制装配式路面结构的施工方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种预制装配式路面结构，包括若干平板、立柱，其特征在于：
所述平板本体为正八边形混凝土预制块体或石材平板块体，作为路面铺装主体，其铺设根据路面花样图案设计及平板上部承受荷载决定其块体尺寸大小；
为正四棱台混凝土预制块体，正四棱台混凝土预制块体的上底面小、下底面大；
其中：正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台的上底面的一端的交界面各自设有相互匹配的半圆形缺口；当正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台的上底面的一端铺设连接齐平装配成路面时，所述两个半圆形缺口在所述交接面中间形成排水孔以排除路面水；正八边形平板块体的厚度向设置成斜侧面，使正八边形平板块体的斜侧面与正四棱台的侧面角度适配，以形成正四棱台能支撑正八边形混凝土预制块体；所述路面花样图案设计为四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，路面装配单元的上表面平整，路面装配单元的下表面只有正四棱台的下表面基于装配式路面的混凝土底面上，多个路面装配单元相互配合成路面花样图案的预制装配式路面结构。
本发明的预制装配式路面结构还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的预制装配式路面结构，其中所述路面装配单元中平板能以更小的相同形状的小平板替换，装配单元中正八边形平板边长为小板边长整数倍，与其相应正四棱台能采用沿对角对半切分为半个正四棱台，或者切分为四分之一个正四棱台，以适应与路沿相交处，路面转角处或纵横两路面相交处的路面铺装需要。
前述的预制装配式路面结构，除了路边和转角处外，其他构件可以实现以平板和立柱99％的单一尺寸，从而基本实现只需对两种构件99％的标准化加工。
前述的预制装配式路面结构，其中所述块体尺寸包括块体厚度及块体表面大小。
前述的预制装配式路面结构，其中所述正八边形混凝土预制块体或石材平板块体尺寸能根据路面设计宽度需要按照长是宽的整数倍预制，以保证路面网格划分受到限制时仍可实现以宽度为模数进行布置。
前述的预制装配式路面结构，其中所述平板能采用平板底面为拱形结构，以改善受力、减轻重量和节省材料。
一种如权利要求1所述的预制装配式路面结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、预制若干平板、立柱：预制平板，平板本体为正八边形混凝土预制块体或石材平板块体；立柱为正四棱台混凝土预制块体；
b、根据待铺设路面方向对混凝土底面找平、根据路面花样图案设计划分成若干路面装配单元网格；
c、路面装配单元网格布置
路面装配单元网格布置：将四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，每个路面装配单元中正八边形平板块体与正四棱台等高，上表面齐平，正八边形平板块体斜侧面与正四棱台的侧面角度适配，但存有角度差，以利于辅设和水的渗流；
d、将路面装配单元网格拼装，完成预制装配式路面结构的施工。
本发明的预制装配式路面结构的施工方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的方法，其中所述平板的厚度根据是作为人行道或是非机动车道还是机动车道，结合使用的混凝土或石材的材料强度、平板(1)的平面尺寸，通过上部荷载计算决定。。
采用上述技术方案后，本发明的预制装配式路面结构及其施工方法具有以下优点：
1、平板和立柱的结构简单、工厂化预制方便；
2、工程质量安全可靠，采用大尺寸的预制板提高预制及安装效率；通过支撑柱向下部传力，并借助板间推力实现板拱受力形式；
3、预制装配式路面结构铺设安装效率高，降低铺装工程成本。
附图说明
图1为本发明实施例的路面平板和立柱铺设平面结构示意图；
图2为图1中A-A的剖视图，立柱为小锥度时；
图3为图1中A-A的剖视图，立柱为大锥度时；
图4为图1中B-B剖视图；
图5为本发明实施例的是道路宽度限制时大小板结合铺设示意图；
图6本发明实施例的大小块平板结合铺设示意图。
图中：1平板，2立柱，3 1/2立柱，4 1/4立柱，5排水孔，6平板下大导水空间，7平板下小导水空间，8混凝土找平层，9大块铺装板，10带纹饰大块铺装板，h表示平板和立柱配合铺装高度。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
实施例1
本发明的预制装配式路面结构，包括若干平板、立柱。
现请参阅图1，图1为本发明实施例的路面平板和立柱铺设平面结构示意图，图2和图3为图1中A-A的剖视图。如图所示，所述平板1本体为正八边形混凝土预制块体，作为路面铺装主体，其铺设根据路面花样图案设计及平板上部承受荷载决定其块体尺寸大小；所述块体尺寸包括块体厚度h1及块体表面大小，本实施例中正八边形混凝土预制块体厚度小于0.5倍立柱2高度h，即图4中h1小于0.5h。
所述立柱2为正四棱台混凝土块体，正四棱台混凝土块体的上底面小、下底面大，其高度根据当地降雨量大小决定，从而决定了平板下导水空间的高度。
其中：正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台的上底面的一端的交界面各自设有相互匹配的半圆形缺口；当正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台的上底面的一端铺设连接齐平装配成路面时，所述两个半圆形缺口在所述交接面中间形成排水孔5以排除路面水；正八边形平板块体的厚度设置成斜侧面，使正八边形平板块体的斜侧面与正四棱台的侧面角度适配，以形成正四棱台侧面与言柱侧面贴合，实现立柱支撑正八边形混凝土预制块体；所述路面花样图案设计为四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台位于井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，路面装配单元的上表面平整，路面装配单元的下表面只有正四棱台的下表面基于装配式路面的混凝土找平层上，多个路面装配单元相互配合成路面花样图案的预制装配式路面结构。在本实施例的路面结构中，正八边形平板块体搁置在四个正四棱台之间，形成正八边形平板块体底部与路面的混凝土底面8之间的大导水空间6，利于快速排除路面水。此外，所述路面装配单元中平板1能以更小的相同形状的小平板替换，装配单元中正八边形平板边长为小板边长整数倍。四棱台沿轴线平分的1/2立柱3或1/4立柱4作为少量特殊预制构件，，，以适应与路沿相交处，路面转角处或纵横两路面相交处的路面铺装需要。所述正八边形混凝土预制块体或石材平板块体尺寸能根据路面设计宽度需要按照长是宽的整数倍预制，以保证路面网格划分受到限制时仍可实现以宽度为模数进行布置。所述平板能采用平板底面为拱形结构，以改善受力、减轻重量和节省材料。
实施例2
图3为图1中B-B的剖视图。在本实施例中，除正八边形平板块体采用石材平板块体外，四个正四棱台放大其下底面，立柱即采用大锥角，使各正四棱台下底面相互接触，形成正八边形平板块体底部与路面的混凝土底面8之间的小导水空间7，相对比实施例1中的排除路面水稍弱一些。
实施例3
图4为本发明实施例的路面层间结构示意图。本发明的预制装配式路面结构的施工方法，包括以下步骤：
a、预制若干平板1、立柱2：预制平板1本体为正八边形混凝土预制块体或石材平板块体；立柱2为正四棱台混凝土预制块体；
b、根据待铺设路面方向对混凝土底板8找平、根据路面花样图案设计划分成若干路面装配单元网格；
c、路面装配单元网格布置
路面装配单元网格布置：将四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，每个路面装配单元中正八边形平板块体与正四棱台等高，上表面齐平，正八边形平板块体斜侧面与正四棱台的侧面角度适配，但存有角度差，以利于辅设和水的渗流；所述平板的厚度为h1，正四棱台的厚度为h，h1和h2根据结构计算确定。
d、将路面装配单元网格拼装，完成预制装配式路面结构的施工。
本发明具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的预制装配式路面结构为基于海绵城市概念的装配式路面铺装结构，采用标准化预制构件提高预制率及安装效率。图5为本发明实施例的是道路宽度限制时大小板结合铺设示意图，其中大块铺装板9可以抵用四块平板1进行铺装。预制装配式路面结构的工作原理；通过支撑柱向下部传力，并借助板间推力实现板拱受力形式；通过板与支撑柱间的孔道和缝隙实现水的渗流；通过板与支撑柱间的孔道形成水的导流；通过板与支撑柱的厚度差形成水流通道。从而实现路面积水、路面平整、路面快速装配施工、结构工厂化预制等多方面的优点。图6本发明实施例的大小块平板结合铺设示意图，说明带纹饰大块铺装板10的安装式样。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (7)

1.一种预制装配式路面结构，包括若干平板、立柱，其特征在于：
所述平板(1)本体为正八边形混凝土预制块体或石材平板块体，作为路面铺装主体，其铺设根据路面花样图案设计及平板上部承受荷载决定其块体尺寸大小；
所述立柱(2)为正四棱台混凝土预制块体，正四棱台混凝土预制块体的上底面小、下底面大；
其中：正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台块体的上底面的一端的交界面各自设有相互匹配的半圆形缺口；当正八边形平板块体的上表面一端与正四棱台块体的上底面的一端铺设连接齐平装配成路面时，所述两个半圆形缺口在所述交接面中间形成排水孔(5)以排除路面水；正八边形平板块体的厚度向设置成斜侧面，使正八边形平板块体的斜侧面与正四棱台块体的侧面角度适配，以形成正四棱台能支撑正八边形混凝土预制块体；所述路面花样图案设计为四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，路面装配单元的上表面平整，路面装配单元的下表面只有正四棱台的下表面基于装配式路面的路基找平层底面上，多个路面装配单元相互配合成路面花样图案的预制装配式路面结构。
2.如权利要求1所述的预制装配式路面结构，其特征在于，所述路面装配单元中平板(1)能以更小的相同形状的小平板替换，装配单元中正八边形平板边长为小板边长整数倍，与其相应正四棱台能采用沿对角对半切分为半个正四棱台，或者切分为四分之一个正四棱台，以适应与路沿相交处，路面转角处或纵横两路面相交处的路面铺装需要。
3.如权利要求1所述的预制装配式路面结构，其特征在于，所述块体尺寸包括块体厚度及块体表面大小。
4.如权利要求1所述的预制装配式路面结构，其特征在于，所述正八边形混凝土预制块体或石材平板块体尺寸能根据路面设计宽度需要按照长是宽的整数倍预制，以保证路面网格划分受到限制时仍可实现以宽度为模数进行布置。
5.如权利要求1所述的预制装配式路面结构，其特征在于，所述平板能采用平板底面为拱形结构，以改善受力、减轻重量和节省材料。
6.一种如权利要求1所述的预制装配式路面结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
a、预制若干平板(1)、立柱(2)：预制平板，平板本体为正八边形混凝土预制块体或石材平板块体；立柱为正四棱台混凝土预制块体；
b、根据待铺设路面方向对混凝土底面找平层、根据路面花样图案设计划分成若干路面装配单元网格；
c、路面装配单元网格布置
路面装配单元网格布置：将四块正八边形平板块体相互成衔接成井字形连接，正四棱台插入井字形的中间，使正四棱台镶嵌在四块正八边形平板块体形中间组成一个路面装配单元，每个路面装配单元中正八边形平板块体与正四棱台等高，上表面齐平，正八边形平板块体斜侧面与正四棱台的侧面角度适配，但存有角度差，以利于辅设和水的渗流；
d、将路面装配单元网格拼装，完成预制装配式路面结构的施工。
7.如权利要求6所述的预制装配式路面结构的施工方法，其特征在于，所述平板、立柱的厚度，根据是作为人行道或是非机动车道还是机动车道，结合使用的混凝土或石材的材料强度、平板(1)的平面尺寸，通过上部荷载计算决定。
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