CN115948952A - 一种装配式复合路面结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种装配式复合路面结构包括铺单元预制板和沥青混凝土层，单元预制板设有凸榫和凹槽，单元预制板四个侧端面均设有由其所位的侧端面贯穿至单元预制板上板面的半弧形连接孔，相邻两块单元预制板贴合拼接后，相对的两个半弧形连接孔端部串接形成用于穿设弧形螺栓的弧形连接孔，上板面还设有三角锥槽，该路面结构施工方法包括铺设单元预制板和沥青混凝土层等。本发明的装配式复合路面及其施工方法在采用可预先大批量生产的单元预制板进行组装，路面组成部件仅为单元预制板与锚定机构，不仅易于大批量生产和回收重复利用，且装配简单，路面同时兼具水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的优点，施工周期短，路面平整，使用寿命长。

Description

一种装配式复合路面结构及其施工方法

技术领域

本发明属于道路施工技术领域，特别是指一种装配式复合路面结构及其施工方法。

背景技术

钢筋混凝土路面形式简单，规格统一，适用于装配式技术；装配式路面在质量和进度等方面具有明显优势，工厂生产的预制板块，产品质量稳定；现场进行预制板块拼装，节约工序和工期，适用于工期较紧的新建、改建道路工程，可实现交通要道的快速维修、抢修作业，且预制板可进行回收利用；

而预制板之间的良好连接是路面结构施工的重要环节，高强度连接是保证路面结构使用寿命和使用强度的设计需求，可见专利如CN201910555537.7一种复合装配式水泥混凝土路面结构及其建造方法，其连接强度较低，在路面不均匀载荷长期作用下，预制板之间发生脱离，再如专利CN202010354927.0一种高强度永久性路面及其施工方法，其采用胀缝板、标准板和锚固板三种预制板通过应力筋进行拼接，强度较大，但是拼接安装较为复杂，且多种板块也对生产提出较多要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易于进行拼接且拼接强度高的装配式复合路面结构及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种装配式复合路面结构，包括：

铺设于路基上的数块单元预制板，单元预制板两侧端面设有凸榫，另两侧端面设有相应的凹槽，通过凸榫和凹槽拼接形成路面主体，拼接时单元预制板的长边平行于行车方向，单元预制板四个侧端面均设有由其所位的侧端面贯穿至单元预制板上板面的半弧形连接孔，相邻两块单元预制板贴合拼接后，相对的两个半弧形连接孔端部串接形成一弧形连接孔，上板面还设有位于半弧形连接孔另一端部的三角锥槽；

数个弧形螺栓，用于连接两相邻单元预制板，穿设于弧形连接孔内，且其两端分别由相邻两块单元预制板的半弧形连接孔伸入三角锥槽内；

沥青混凝土层，铺设于单元预制板上表面，沥青混凝土层与单元预制板之间设有粘接层。

优选地，单元预制板的宽度为300cm-450cm，长宽比为1-1.35，厚度为20-30cm。

更为优选地，单元预制板包括上层的纤维混凝土层和下层的水泥混凝土层，水泥混凝土层内平铺埋设钢筋网，钢筋网位于距单元预制板底面的1/4厚度处，纤维混凝土层内纤维体积含量为0.5％-1.5％。

进一步优选地，纤维混凝土层占单元预制板总厚的三分之一，半弧形连接孔分别穿过纤维混凝土层和水泥混凝土层。

进一步优选地，单元预制板底部设有若干条纵横交错的浆液流道槽，浆液流道槽为半圆形槽结构，与设于上板面的数个注浆孔连通。

进一步优选地，还包括在单元预制板四个板角附近预埋的四个吊环，吊环的上拉环由单元预制板上板面设置的吊装孔露出，吊环的下端伸至水泥混凝土层下部并与钢筋网连接。

进一步优选地，单元预制板拼接后，在相邻两单元预制板的相对侧端面之间分别预留的横向拼接槽和纵向拼接槽，横向拼接槽和纵向拼接槽的槽宽为4mm。

进一步优选地，每个单元预制板上板面设有五个注浆孔，其中一个位于上板面中部，另外四个分别设于上板面四个板角附近，上板面还开设有连通五个注浆孔的“X”形的锚定槽，锚定槽内设有刚性连接单元预制板与路基的锚定机构，锚定机构包括“X”形锚接架和锚定钉，锚接架的四个端部下方还设有定位柱，定位柱插设于四个板角附近的注浆孔内，锚接架嵌设于锚定槽内，锚定钉由锚接架中部的圆孔伸入上板面中部的注浆孔，并插入路基进行锚定。

一种装配式复合路面结构施工方法，包括以下步骤：

S1、生产单元预制板，并运输至施工现场；

S2、利用吊车吊装单元预制板的吊环进行拼装，按照单元预制板的长边沿行车方向的方式对其进行放置与拼装，单元预制板长边的凸榫插入相邻单元预制板相对的长边凹槽，单元预制板宽边的凸榫插入相邻单元预制板相对的宽边凹槽，拼接时，相邻两单元预制板之间预设横向拼接槽和纵向拼接槽；

S3、完成一个中间板组或路边板组的拼接后对中部的单元预制板进行刚性连接，中间板组包括一个中间的单元预制板与周围的四个单元预制板，路边板组包括一个中间的单元预制板和与其两宽边相邻的两个单元预制板，在弧形连接孔内依次穿设弧形螺栓，刚性串接相邻两个单元预制板，通过三角锥槽固定弧形螺栓的两端部；

S4、完成一个路段的拼装后，用细石混凝土将三角锥槽封堵并抹平，并用填缝料将横向拼接槽和纵向拼接槽填满，通过注浆孔注入速凝水泥砂浆，速凝水泥砂浆通过浆液流道槽均匀扩散至整个单元预制板底部，单元预制板底部与路基连接，待24小时后，速凝水泥砂浆完成终凝，完成该路段的装配；

S5、完成所有路段的装配后，统一铺设沥青混凝土层，单元预制板面撒布改性沥青作为粘接层，再铺装沥青混凝土层，沥青混凝土层的铺设厚度为50mm-80mm；

优选地，S4还包括单元预制板的锚定，在注浆后，将锚接架的定位柱插入板角四个注浆孔中，并使锚接架落入锚定槽内，从锚接架中部圆孔插入锚定钉，锚定钉贯穿单元预制板中部的注浆孔，锤击锚定钉上端，使其下端插入路基体内，直至完全夹紧锚接架。

与现有技术相比，本发明的装配式复合路面具有以下有益效果：

1、使用单元预制板进行拼接作为路面主体，采用凸榫凹槽式拼接，并利用弧形螺栓穿设进行刚性连接，相较于现有技术的水平锚接杆刚性连接方式，弧形螺栓可将拉力部分分散成对单元预制板厚度方向的压力，因混凝土耐压但不抗拉，该刚性连接方式可提高连接强度，单元预制板的上层进一步采用纤维混凝土层，掺入纤维使得纤维混凝土层具有各向异性，提高局部受拉能力，进一步增强弧形螺栓刚性连接强度；

2、单元预制板通过注浆与底部的路基实现连接，并利用注浆孔安装锚接架和锚定钉，将单元预制板整体与路基进一步进行刚性连接，提高单元预制板的固定强度；

相应的该装配式复合路面施工方法在采用可预先大批量生产的单元预制板进行组装，路面组成部件仅为单元预制板与锚定机构，不仅易于大批量生产和回收重复利用，且装配简单，完成装配后铺设沥青混凝土层，使路面同时兼具水泥混凝土路面强度高、水稳定性和温度稳定性好、耐久性好、经济性好等优点，和沥青混凝土路面的强度高、无接缝较平整、噪音小、扬尘小、行车舒适、修复快等优点，此外，施工周期短，路面平整，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的路面结构的结构示意图；

图2为本发明公开的单元预制板的立体结构示意图；

图3为本发明公开的单元预制板的主视图图；

图4为本发明公开的单元预制板拼接结构示意图。

图中：1、沥青混凝土层；2、单元预制板；21、纤维混凝土层；211、吊装孔；212、半弧形连接孔；213、三角锥槽；22、水泥混凝土层；23、钢筋网；24、凸榫；25、凹槽；26、注浆孔；27、锚定槽；28、浆液流道槽；3、路基；4、吊环；5、弧形螺栓；6、拼接槽；61、纵向拼接槽；62、横向拼接槽；7、锚接架；71、定位柱；8、锚定钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示的一种装配式复合路面结构，在路基3上铺设和拼接单元预制板2形成路面主体，拼接时单元预制板2的长边平行于行车方向，如图4所示，完成拼接后在路面主体上撒布改性沥青作为粘接层，用于粘接位于上表层的沥青混凝土层1；

其中，单元预制板2的宽度为300cm-450cm，长宽比为1-1.35，厚度为20-30cm，且其表面开设条形槽，槽宽4mm，槽深4mm，槽间净距20mm，以增加与上表层的沥青混凝土层1的连接面积，单元预制板2相邻的两侧端面设有凸榫24，相邻的另两侧端面设有相适配的凹槽25，凸榫24和凹槽25插接形成路面主体，凸榫24的厚度和凹槽25的宽度的装备配尺寸5cm，两相邻单元预制板2经凸榫24和凹槽25插接时，分别在两者的侧端面之间预留的横向拼接槽62和纵向拼接槽61，横向拼接槽62和纵向拼接槽61的槽宽为4mm，防止热胀冷缩时单元预制板2发生相互挤压；如图1和3所示，单元预制板2的四个侧端面均设有由其所位的侧端面贯穿至单元预制板2上板面的数个半弧形连接孔212，半弧形连接孔212分别位于侧端面的凸榫24面上和凹槽25底面上，半弧形连接孔212的直径为2.5cm，位于长边侧端面上的两相邻半弧形连接孔212间距为40-80cm，且每一长边侧端面上的最外半弧形连接孔212距其最近宽边线50cm，位于宽边侧端面上的两相邻半弧形连接孔212间距为30cm，且每一宽边侧端面上的最外半弧形连接孔212距其最近长边线40cm，相邻两块单元预制板2贴合拼接时，其相对的两个半弧形连接孔212端部串接形成一可用于穿设弧形螺栓5的弧形连接孔，上板面还设有位于半弧形连接孔212另一端部的三角锥槽213，弧形螺栓5的两个端部分别垂直于三角锥槽213的一锥面伸出，并通过螺母拧紧卡设于该锥面上，三角锥槽213可利于螺母套筒工具的伸入，其大小以工具端部能够伸入旋拧螺母为准，其中，弧形螺栓5表面进行喷塑处理或镀锌后敷涂沥青处理，防止其锈蚀失效。

作为进一步的技术方案，单元预制板2包括上层的纤维混凝土层21和下层的水泥混凝土层22，纤维混凝土层21占单元预制板2总厚的三分之一，纤维混凝土层21受上部载荷以及多个弧形螺栓5传递的各方向的拉应力，由于混凝土受拉能力较差，掺入的纤维可使得纤维混凝土层21具有各向异性，提高其局部受拉能力，纤维的材质可为钢纤维或仿钢纤维或由钢纤维和仿钢纤维共同组成的混杂纤维，纤维体积掺量0.5％-1.5％，半弧形连接孔212分别穿过纤维混凝土层21和水泥混凝土层22，在水泥混凝土层22内平铺埋设钢筋网23，钢筋网23位于距单元预制板2底面的1/4厚度处，在单元预制板2受载荷时，其上部受压下部受拉，因此钢筋网23可提高单元预制板2下部的受拉能力。

作为进一步的技术方案，如图3所示，单元预制板2底部设有若干条纵横交错的浆液流道槽28，浆液流道槽28为直径5cm的半圆形槽结构，与设于上板面的数个注浆孔26连通，用于注入的速凝水泥砂浆均匀流布单元预制板2底，以凝结连接单元预制板2和路基3。

作为进一步的技术方案，还包括在单元预制板2四个板角附近预埋的四个吊环4，吊环4采用直径14mm的光圆钢筋折弯加工，形成外径为50mm的“Ω”形状，吊环4的上拉环由单元预制板2上板面设置的吊装孔211露出，其顶部平齐于或低于单元预制板2面，吊装孔211为直径为80mm，深度为50mm，吊环4的下端伸至水泥混凝土层22下部并与钢筋网23连接。

作为进一步的技术方案，为了提高单元预制板2与路基3的连接强度，每个单元预制板2上板面设有五个注浆孔26，其中一个位于上板面中部，另外四个分别设于上板面四个板角附近，上板面还开设有连通五个注浆孔26的“X”形的锚定槽27，锚定槽27内设有刚性连接单元预制板2与路基3的锚定机构，因此，注浆孔26不仅可用于注浆，还可在注浆完后还可用于固定锚定机构，如图2所示的锚定机构包括“X”形锚接架7和锚定钉8，锚接架7的四个端部下方还设有定位柱71，定位柱71插设于四个板角附近的注浆孔26内，在注浆完后堵住注浆孔26，锚接架7嵌设于锚定槽27内，锚定钉8由锚接架7中部的圆孔伸入上板面中部的注浆孔26中，其下端插入路基3进行锚定，锚定钉8的长度为50-60cm，其插入路基3深度为20-30cm。

在施工装配路面前，对路基3进行碎石、粗砂和泥沙的铺设及整平，利用上述单元预制板2进行装配的路面结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、在工厂批量生产单元预制板2，制作时，水泥混凝土层22设置纵横交错的钢筋网23，并将钢筋网23与吊环4连接进行预埋吊环4，浇筑时预留半弧形连接孔212、吊装孔211、三角锥槽213、浇筑孔和浆液流道槽28等结构，单元预制板2成型和保养完成后，运输至施工现场；

S2、利用吊车吊装单元预制板2的吊环4进行拼装，按照单元预制板2的长边沿行车方向的方式对其进行放置与拼装，单元预制板2长边的凸榫24插入相邻单元预制板2相对的长边凹槽25，单元预制板2宽边的凸榫24插入相邻单元预制板2相对的宽边凹槽25，拼接时，在两相邻两单元预制板2之间预留横向拼接槽62和纵向拼接槽61；

S3、完成一个中间板组或路边板组的拼接后，确保无翘曲、不平、歪斜等状况后，对中部完全限位的单元预制板2进行刚性连接，以该中部的单元预制板2来定位该中间板组或路边板组，其中，中间板组指的是一个中间的单元预制板2与周围的四个单元预制板2，路边板组指的是一个中间的单元预制板2和与其两宽边相邻的两个单元预制板2，以该连接方式串接所有中间板组，刚性连接即在弧形连接孔内依次穿设弧形螺栓5，刚性串接相邻两个单元预制板2，拧紧工具由三角锥槽213伸入固定弧形螺栓5两端部的螺母；

S4、当完成一个路段的拼装后，用细石混凝土将该路段的三角锥槽213封堵并抹平，用硅酮类、聚氨酯类、改性沥青类的填缝料将上板面的横向拼接槽62和纵向拼接槽61填满，通过注浆孔26注入速凝水泥砂浆，速凝水泥砂浆通过浆液流道槽28均匀扩散至整个单元预制板2底部，单元预制板2底部与路基3连接；

S4a、进行单元预制板2的锚定，完成注浆孔26注浆后，静置一小时，将锚接架7的定位柱71插入板角的四个注浆孔26中，直至锚接架7落入锚定槽27内，从锚接架7中部圆孔插入锚定钉8，锚定钉8贯穿单元预制板2中部的注浆孔26，锤击锚定钉8上端，使其下端插入路基3体内，直至其端头完全夹紧锚接架7，在速凝水泥砂浆凝固后，将锚接架7和锚定钉8与单元预制板2连接成为一体，同样的，锚接架7和锚定钉8均进行过表面防锈处理；

S5、待24小时后，速凝水泥砂浆完成终凝后，在锚定槽27内填满填缝料，完成一个路段的路面主体的装配，在完成所有路段的装配后，铺设沥青混凝土层1，先在单元预制板2面撒布改性沥青作为粘接层，再铺装沥青混凝土层1，沥青混凝土层1的铺设厚度为50mm-80mm；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式复合路面结构，其特征在于，包括：

铺设于路基上的数块单元预制板，单元预制板相邻两侧端面设有凸榫，另相邻两侧端面设有相应的凹槽，通过所述凸榫和所述凹槽拼接形成路面主体，拼接时所述单元预制板的长边平行于行车方向，所述单元预制板四个侧端面均设有由其所位的侧端面贯穿至所述单元预制板上板面的半弧形连接孔，相邻两块所述单元预制板贴合拼接后，相对的两个所述半弧形连接孔一端部串接形成弧形连接孔，所述上板面还设有位于所述半弧形连接孔另一端部的三角锥槽；

数个弧形螺栓，用于连接两相邻所述单元预制板，穿设于所述弧形连接孔内，且其两端分别由相邻两块所述单元预制板的所述半弧形连接孔伸入所述三角锥槽内；

沥青混凝土层，铺设于所述单元预制板上表面，所述沥青混凝土层与所述单元预制板之间设有粘接层。

2.根据权利要求1所述的装配式复合路面结构，其特征在于：所述单元预制板的宽度为300cm-450cm，长宽比为1-1.35，厚度为20-30cm。

3.根据权利要求2所述的装配式复合路面结构，其特征在于：所述单元预制板包括上层的纤维混凝土层和下层的水泥混凝土层，所述水泥混凝土层内平铺埋设钢筋网，所述钢筋网位于距所述单元预制板底面的1/4厚度处，所述纤维混凝土层内纤维体积含量为0.5％-1.5％。

4.根据权利要求3所述的装配式复合路面结构，其特征在于：所述纤维混凝土层占所述单元预制板总厚的三分之一，所述半弧形连接孔分别穿过所述纤维混凝土层和所述水泥混凝土层。

5.根据权利要求4所述的装配式复合路面结构，其特征在于：所述单元预制板底部设有若干条纵横交错的浆液流道槽，所述浆液流道槽为半圆形槽结构，与设于所述上板面的数个注浆孔连通。

6.根据权利要求5所述的装配式复合路面结构，其特征在于：还包括在所述单元预制板四个板角附近预埋的四个吊环，所述吊环的上拉环由所述单元预制板的所述上板面设置的吊装孔露出，所述吊环的下端伸至所述水泥混凝土层下部并与所述钢筋网连接。

7.根据权利要求6所述的装配式复合路面结构，其特征在于：所述单元预制板拼接时，在相邻两块所述单元预制板的相对侧端面之间分别预留的横向拼接槽和纵向拼接槽，所述横向拼接槽和所述纵向拼接槽的槽宽为4mm。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装配式复合路面结构，其特征在于：每块所述单元预制板的所述上板面设有五个所述注浆孔，其中一个位于所述上板面中部，另外四个分别设于所述上板面的四个板角附近，所述上板面还开设有连通五个所述注浆孔的“X”形锚定槽，所述锚定槽内设有刚性连接所述单元预制板与所述路基的锚定机构，所述锚定机构包括“X”形锚接架和锚定钉，所述锚接架的四个端部下方还设有定位柱，所述定位柱插设于四个板角附近的所述注浆孔内，所述锚接架嵌设于所述锚定槽内，所述锚定钉由所述锚接架中部的圆孔伸入所述上板面中部的所述注浆孔，并插入所述路基进行锚定。

9.一种装配式复合路面结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将批量生产的单元预制板运输至施工现场；

S2、利用吊车吊装所述单元预制板的吊环进行拼装，按照所述单元预制板的长边沿行车方向的方式对其进行放置与拼装，所述单元预制板的长边凸榫插入相邻所述单元预制板相对的长边凹槽所述，单元预制板的宽边凸榫插入相邻所述单元预制板相对的宽边凹槽，拼接时，相邻所述两单元预制板之间预设横向拼接槽和纵向拼接槽；

S3、完成一个中间板组或路边板组的拼接后对中部的所述单元预制板进行刚性连接，所述中间板组包括一个中间的所述单元预制板与周围的四个所述单元预制板，所述路边板组包括一个中间的所述单元预制板和与其两宽边相邻的两个所述单元预制板，在弧形连接孔内依次穿设弧形螺栓，刚性串接相邻两个所述单元预制板，通过三角锥槽固定所述弧形螺栓的两端部；

S4、完成一个路段的拼装后，用细石混凝土将所述三角锥槽封堵并抹平，并用填缝料将所述横向拼接槽和所述纵向拼接槽填满，通过注浆孔注入速凝水泥砂浆，所述速凝水泥砂浆通过浆液流道槽均匀扩散至整个所述单元预制板底部，所述单元预制板底部与路基连接，待24小时后，所述速凝水泥砂浆完成终凝，完成该路段的装配；

S5、完成所有路段的装配后，统一铺设沥青混凝土层，在所述单元预制板面撒布改性沥青作为粘接层，再铺装所述沥青混凝土层，所述沥青混凝土层的铺设厚度为50mm-80mm。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：S4步骤还包括所述单元预制板的锚定，在完成注浆后，将锚接架的定位柱插入板角四个所述注浆孔中，并使所述锚接架落入锚定槽内，从所述锚接架中部圆孔插入锚定钉，所述锚定钉贯穿所述单元预制板中部的所述注浆孔，锤击所述锚定钉上端，使其下端插入所述路基体内，直至完全夹紧所述锚接架。

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