公路水泥混凝土路面设计问题及对策分析

2017-11-03曾天文

四川水泥 2017年9期

关键词：槽口面层垫层

曾天文

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司, 四川成都 610072)

公路水泥混凝土路面设计问题及对策分析

曾天文

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司, 四川成都 610072)

随着我国社会经济的不断发展，水泥混凝土路面结构的应用规模越来越大。文章主要对公路水泥混凝土路面设计相关问题进行了分析，以供相关从业者参考。

公路；水泥混凝土；路面设计

0 引言

目前，我国公路通车里程持续增加，但是公路建设中仍然存在较多的问题，例如寿命短、破坏严重等。造成这种问题的原因是多方面的，主要包括施工控制不严、长期超载使用以及设计方法不完善等，对这些因素特别是设计方面进行研究控制，能够有效提升我国公路建设的质量水平。

1 公路水泥混凝土路面设计问题分析

公路路面结构设计是公路设计的重要内容，其结构设计是否合理，直接关系到公路路基路面在车载作用下使用的耐久性。在设计中，首先要结合对公路交通量的预期估计，对公路路基路面使用年限内标准轴载累计作用次数进行计算，结合计算结果，进一步确定公路面层的厚度、弯拉强度和弹性模量等，进而确定具体的设计方案。在水泥混凝土路面设计的过程中，要尽可能的让公路以分块的形式完成，这对提高公路路面使用年限，减少公路路基路面出现裂缝的概率具有积极的作用。然而，目前公路路面设计工作由于受投资控制及地方政府等各方面原因的影响，过分考虑当前效果，而没有充分参考公路后续的实际使用工况，就会影响到参数计算的准确性和合理性，甚至还会导致公路后续使用中，出现较为明显的安全隐患，这方面的问题需要引起设计工作人员的高度重视。

2 公路水泥混凝土路面设计对策

2.1 水泥混凝土路面交通等级

路面结构设计目的：水泥混凝土路面结构在设计基准期被满足预测交通量累计标准轴载通行时，具有快速、安全、稳定的服务功能，路面结构具有相应的承载能力，路面板的弯拉应力满足疲劳极限应力的容许标准。

（1）水泥混凝土路面设计基准期。水泥混凝土路面设计基准期与公路等级有关，可根据公路在路网中的定位等因素论证后确定、通常参照下表1：

表1 水泥混凝土路面设计基准期

（2）混凝土路面交通等级划分。水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按照设计基准期内设计车道临界荷位承受的标准轴载当量累积作用次数Ne分为4级，分级范围见表2：2.2路面结构层组合设计

表2 分级范围

水泥混凝土路面板要求具有较高的弯拉强度、表面平整度、抗滑、耐磨。基层（底基层）和垫层有粒料类（碎石、砂砾）、稳定类和贫水泥类三个类，分别具有不同的刚度、抗冲刷能力和透水性。

（1）面层。水泥混凝土面层板应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整等良好的路用性能，一般采用设接缝、不设配筋的普通混凝土路面板。混凝土面层板厚设计应按照设计标准要求，确定满足设计年限内使用要求所需的混凝土面层厚度。根据混凝土面层板内产生的荷载应力和温度应力做出面板的平面尺寸设计，确定接缝的位置和接缝的结构，并采用有效措施提高接缝的传荷能力。其面层类型及适用条件见下表3。

表3 水泥混凝土面层类型及适用条件

（2）基层（底基层）。基层（底基层）应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出 300mm（采用小型机具施工时）或 500mm（轨模式摊铺机施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）。路肩可采用水泥混凝土面层或其它面层，其基（垫）层结构应满足行车道路面结构和排水的要求。一般公路的混凝土路面应设置路缘石或加固路肩，路肩加固可采用水泥混凝土或者其他材料。

（3）垫层结构。混凝土路面垫层结构一般是为应对路基的特殊要求而设置，分为防冻垫层、排水垫层与加固垫层。在季节性冰冻地区修筑混凝土路面，当路面结构总厚度不满足规范要求最小防冻要求时，应设置防冻垫层，以保证路面总厚度满足最小防冻厚度要求。对于水文地质条件不良的土质路堑，路床土的湿度较大时，为防止地下水对路面结构的侵蚀，应设置排水垫层。当路基土特别软弱，经加固后，仍可能出现不均匀沉降、变形时，应设置加固垫层以增强路床的承载能力。高速公路和一级公路中间带和路肩路缘带的结构一般应与行车道的混凝土路面相同，并与行车道部分的混凝土板浇筑成整体。

2.3 接缝设计

（1）纵向接缝。纵向接缝的布设应根据路面宽度和施工铺筑宽度确定。当铺筑宽度小于路面宽度时，一般应设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝；一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，纵向缩缝采用假缝形式。纵向接缝的拉杆应采用螺纹钢筋，设置在板厚的中央，并应对拉杆中部100mm范围内做防锈处理。等纵向缩缝采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的 1/3；采用半刚性基层时，槽口深度为板厚的 2/5。纵缝应与路线中线平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的加宽部分，纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间，以纵向施工缝隔开。加宽板在变宽段起终点处的宽度不应小于1m。拉杆应采用螺纹钢筋，设在板后中央，并应对拉杆中部100mm范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距。施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距离不得小于100mm。

（2）横向接缝。每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。锯切槽口深度为面层厚度的1/5～1/4，宽度为3～8mm，槽内填塞填缝料。高速公路的横向缩缝槽口宜增设深20mm、宽6～10mm的浅槽口。在邻近桥梁或其他固定构造物处或其他道路相交处应设置横向胀缝。设置的胀缝条数，视膨胀量大小而定。低温浇筑混凝土面层或选用膨胀性高的集料时，宜酌情确定是否设置胀缝。胀缝宽20mm，缝内设置填缝板和可滑动的传力杆。

2.4 配筋设计

混凝土路面的配筋设计包括连续配筋设计与一般钢筋混凝土路面的配筋设计，当混凝土路面板较长或者交通量较大时，路基有不均匀沉降或者板的形状不规则时，可沿板的纵向布设钢筋，在角隅布置钢筋网，以阻止可能出现的裂缝，具体可分以下几种情况：（1）混凝土面层自由边缘下基础薄弱或接缝为未设传力杆的平缝时，可在面层边缘的下部配置钢筋。通常选用2根直径为12～16mm的螺纹钢筋，置于面层底面之上1/4厚度处并不小于50mm，间距为100mm，钢筋两端向上弯起。（2）承受特重交通的胀缝、施工缝和自由边的面层角隅及锐角面层角隅，宜配置角隅钢筋。通常选用2根直径为12～16mm的螺纹钢筋，置于面层上部，距顶面不小于50mm，距边缘为100mm。（3）混凝土面层下有箱形构造物横向穿越，其顶面至面层底面的距离小于400mm或嵌入基层时，在构造物顶宽及两侧各（H+1）m且不小于4m的范围内，混凝土面层内应布设双层钢筋网，上下层钢筋网各距面层顶面和底面1/4～1/3厚度处。