高速公路桥梁预制场硬化层再利用技术研究

周顺文

【摘要】建在高速公路路基上的桥梁预制场，在路面垫层施工之前，需要破除掉预制场的台座和混凝土硬化层，耗费大量的资源及施工工期，有必要对硬化层再利用进行研究。因此本文从路面结构设计、经济效益、施工控制关键因素几方面提出如何较好的进行预制场硬化层再利用。

【关键词】预制场硬化层；再利用；路面结构；效益分析；关键因素

1、概况

目前新建高速公路全线地势起伏一般较大，全线桥梁占比越来越高，需要设置多个桥梁预制场。运梁车对便道的要求较高，而现场交通运输一般很难满足要求。考虑运梁成本以及场地限制，同时为达到方便施工，节省土地资源，大部分预制场需要设置在已建好的路基上。按以往常规做法，建在路基上的桥梁预制场，在路面垫层施工之前，需要破除掉预制场的台座和混凝土硬化层，整平至路床顶面标高，验收合格后方可施工路面层，耗费大量的资源及施工工期，同时弃渣堆放占用土地、对环境影响不利。针对路基上的桥梁预制场存在场地清理工期长、耗费大量的资源、影响路面的摊铺浇筑等问题，应从路基、路面施工图设计开始阶段就详细制定预制场硬化层再利用的方案。

2、路面设计

2.1 路面结构设计。作为高速公路新建路面，应在确保路面结构耐久性的前提下利用预制场硬化层。预制场硬化层如作为下基层使用，层间模量比大，路面结构组合受力不明确。同时硬化层并不能直接等同于混凝土旧路面，它没有规则的板块划分，路面厚度不足，路面的耐久性得不到保证。因此不适宜作为高速公路的下基层使用。建议将预制场硬化层作为底基层进行使用，整个路面结构类似于将沥青路面铺筑在岩石路基上，路面结构耐久性好。

综合考虑预制场混凝土路面使用期间的强度要求以及作为路面底基层承载能力要求，建议预制场硬化层选用C25混凝土。桥梁预制场硬化层标高按主线沥青路面底基层标高进行控制。硬化层厚度建议为20cm，与底基层厚度基本一致。硬化层底部应设置与主线路基相同厚度的碎石垫层，既利于路面排水，又可以提高硬化层在使用阶段的耐久性。

现有高速公路挖方路段的路面边部均设置了碎石渗沟，填方路段中央分隔带排水均设置了横向排水管，在预制场路面设计阶段应明确设置间距、尺寸，在硬化层施工前，要求先行预埋这些排水设施，避免后期施工破坏硬化层，同时也利用预制场路基稳定。

2.2 硬化层接缝设计。底基层上部有18cm沥青面层+38cm水泥稳定碎石基层，底基层的温度疲劳应力及温度应力的大小几乎可以忽略不计，并可以大大降低旧混凝土板荷载应力。按照沥青路面设计规范计算，硬化层做底基层时层底弯拉应力不到0.5MPa，远小于C25混凝土的弯拉强度设计值为3.5MPa，硬化层的承载能力是足够的。

C25混凝土底基层不同于面层，底基层未切缝导致即使发生了温缩裂缝、干缩裂缝、荷载裂缝，由于上部的基层和沥青面层存在，可以保证裂缝两侧混凝土均匀承受荷载，裂缝不会进一步扩展。并且不存在动水压力导致硬化层出现唧浆和错台，裂缝附近不会出现较大的位移，避免上方水泥稳定碎石基层和沥青面层由于应力集中出现反射裂缝。因此C25水泥混凝土硬化层用作底基层时可不进行纵、横缝切缝。

但由于预制场硬化层在用作沥青路面底基层之前，部分车道需当作便道使用，为避免这部分道路在将近二年的使用时间内出现严重的病害，铺筑水泥稳定基层前进行大量处治，应设置纵缝和横缝。当便道宽度小于6m时，可不设置纵向缩缝，宽度大于6m时，应按间距0.8m，设置0.7m长直径为14mm的螺纹钢筋。横向施工缝间距为5m，采用不设传力杆的假缝形式，并进行灌缝处理。

3、效益分析

高速公路对桥梁预制场水泥硬化层的再利用，每个预制场可节省费用50万元，同时每个预制场可节省清理期约20天。为加快路面施工创造有利条件，同时对路面质量而言，由于利用混凝土硬化层代替路面底基层，整体性更好，且有效预防路面不均匀沉降的产生，同时提高了路面结构层质量。全线可节约弃渣场地，减少占用农田，减少弃渣对环境造成污染，具有良好的经济社会效益。

4、硬化层成功利用的关键因素

高速公路桥梁预制场硬化层的成功利用，需要业主、设计、施工、监理各方面统一协调，关键是做好以下几个方面的工作。

4.1 业主应重视预制场硬化层利用的经济社会效益，在施工图设计阶段中明确路面结构形式，统一制定预制场标准化建设的原则。

4.2 施工單位预制场的选址要合理，尽量不要选择超高路基段。超高段路面横坡一般达到4%，预制场硬化层与路面底基层顶面标高差最大可达到0.78m，为保证路面结构层受力的均匀性，硬化层不宜再利用，需要铲除。

4.3 预制场建设的标高要严格按照路面底基层顶面标高控制，施工过程中如果预制场硬化层实际标高超过底基层顶面设计标高过大，需对超高部分凿除，然而剩余硬化层也将无法利用。现有主要的公路建设模式为路基、路面分开招标，同一路段路基、路面很可能不是同一家施工单位。因此，预制场建设的标高需要业主进行审核，做好协调工作。

4.4 路床的验收以路面设计要求的路基弯沉指标进行控制，路床验收合格后才能进行预制场垫层施工。预制场硬化层的施工顺序为路基填筑或开挖→路床验收→预制场硬化层施工→预制场台座施工→预制梁板→预制梁板施工完毕后凿除台座→修整硬化层→硬化层验收。

预制场混凝土硬化层施工必须按路面基层垫层施工规范要求实施，做好防水措施，防止预制梁板时的养生水浸入路基，影响路基的稳定。预制场混凝土台座凿除时防止破坏混凝土硬化层，严禁爆破作业。对施工过程中损坏的硬化层要采用同等厚度的C25混凝土进行修补。

5、结论

高速公路桥梁预制场混凝土硬化层再利用技术可以节约工期、降低工程造价，具有显著的经济效益和社会效益，并且在实际设计、施工中易于实施，完全值得在今后高速公路工程中推广应用。