混凝土路面面层与基层之间支撑条件

张海伟

(石家庄市公路管理处勘测设计队)

1 研究内容

通过水泥混凝土路面弹性地基薄板的设计理论,深入分析得出基层的不均匀支承是水泥混凝土路面断板、啃边、错台、以及产生结构性破坏的主要原因,通过采取一定措施改善混凝土路面面层与基层之间支撑条件,提高了水泥混凝土路面的耐久性和稳定性。同时增强了混凝土路面基层的抗冲刷性能,延长了路面使用的年限。

2 改善水泥混凝土面层与基层支撑条件

2.1 传统水泥混凝土路面施工中的问题

传统的水泥混凝土路面施工过程中一般包括混凝土拌和、运输、摊铺、表面处理、锯缝、养生工序。摊铺水泥混凝土面层前要求清扫基层表面,然后将塑态混凝土直接浇筑在基层顶面,待混凝土面层凝结并达到一定强度后就可开放交通。这种施工方法,面层与基层的初始状态是连为一体的,与理想的光滑接触条件有着本质的不同。随着荷载的作用和温度的影响,面层与基层会出现相对移动,这种移动将在面层与基层之间产生了一个破碎层,使面层与基层不能保持光滑接触。面层与基层之间存在脱空现象和不均匀支承的状况,致使水泥混凝土路面的承载力下降。

2.2 改善混凝土路面的支承条件,提高水泥混凝土路面的承载力

在路面结构层一定的情况下,提高路面承载力的关键在于提高路面的变形协调能力,减少面层与基层之间的不均匀支承和脱空的状况,使面层与基层的界面更接近于理想模型的受力状态。从方法上,充分尊重理想模型,消除层间差异,回归理想模型的思想,简化问题,并使现有路面理论得到充分利用。

基于以上思想方法,路面的受力和对基层的施力均必须通过面层与基层的接触界面,接触情况不同,支承的边界条件就不同,路面的受力情况就不同。因此,路面设计的核心在接触界面。按现行水泥混凝土路面施工方法,路面层间破坏不可避免,要使路面实际层间结构与路面理想模型一致,路面设计与施工必须从界面入手。

因此,必须对混凝土面层与基层的接触面进行专门设计,尽可能使面层与基层的接触界面光滑,尽可能避免层间破坏,尽可能使面层与基层各自在界面附近保持完好,使实际建成后的路面结构与理论模型尽可能一致。

在混凝土路面板与基层之间铺设一层塑料布,这一层能防止混凝土面板与基层间的直接粘接,保证水泥混凝土面板与基层之间合理滑动,防止面层与基层之间的破碎层的产生,有效减少板底脱空和板底的不均匀支承,当水进入界面,还能有效防止基层冲刷的作用。

2.3 施工方法

这种方法就是在水泥混凝土的面层与基层之间铺一层塑料布,作用就是能阻止面层水泥浆进入基层且不与基层粘结。

(1)对底基层和基层施工,按现行技术规范进行施工,无任何特殊要求。

(2)铺设塑料布前,应将基层表面的松散颗粒扫除,局部若有因施工车辆行走引起的较大坑洞,用低标号混凝土整平处理。

(3)塑料布可以根据施工的要求确定幅宽。当幅宽不能够满足施工需要时,可采用横向搭接的方法铺满基层范围,搭接时,注意搭接接头处塑料布搭接方向与横坡的关系,高的一面在上,低的一面在下,如图 1所示。使层间水顺利排出,避免水沿着搭接缝进入基层。当采用分幅施工时,塑料布横向一定要铺过模板,以便和下一幅施工时的塑料布搭接。一定要采取措施,避免塑料布之间留有缝隙。塑料布铺设应当平顺,勿起褶皱。混凝土摊铺之前,应派专人处理由于车辆等原因造成的折叠、起皱。

3 关键技术及创新点

3.1 关键技术

通过水泥混凝土路面弹性地基薄板的设计理论,深入分析得出基层的不均匀支承是水泥混凝土路面断板、啃边、错台、以及产生结构性破坏的主要原因,路面结构的实际支撑条件与设计理论模型存在很大的差异,为了使路面结构更易接近理想状态下的路面结构,通过采取一定措施改善混凝土路面面层与基层之间支撑条件,有效减少板底脱空和板底的不均匀支承的设计理念和施工工艺。提高了水泥混凝土路面的耐久性和稳定性。同时增强了混凝土路面基层的抗冲刷性能,延长了路面使用的年限。

3.2 创新点

立足找准问题——找出层间“薄弱层”,层间不均匀支撑等导致路面破坏并与理想模型不符合的因素,从观念上消除层间差异的思想,并通过设计施工解决这种差异,使实际层间结构符合理想模型。

基于上述思想,提出了铺设塑料布的新型水泥混凝土路面结构与设计施工方法。

在石家庄市西出市口工程中的应用取得良好的效果,为今后各个等级的公路、城市道路、工矿道路及机场跑道的水泥混凝土路面的施工提供了可靠的实践依据。通过本成果的推广应用提高了水泥混凝土路面的承载力,延长了水泥混凝土的使用寿命,避免了水泥混凝土路面的早期损坏,降低维修费用,有利于节约自然资源保护环境。

4 结 论

(1)改善层间支撑条件可延缓路面的裂缝、沉陷、破碎等病害的过早发生,相应减少了路面维修费用;(2)提高了路面结构的整体性和行车安全性,体现了良好社会服务形象。(3)提升了道路通行能力和服务水平,减少了由路面破坏造成的交通压力和交通事故;(4)道路耐久性的提高,使得公路大修频率相应降低,这就是对环境的保护和资源的节约。

[1] 公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2002).

[2] 公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-2003).

[3] 姚祖康.公路设计手册—路面.人民交通出版社,1998.

[4] 王秉纲,郑木莲.水泥混凝土路面设计与施工.人民交通出版社,2004.

[5] 方福森.路面工程.人民交通出版社.