公路工程装配式混凝土路面施工技术及效益研究

唐楠

（中交一公局总承包经营分公司，北京 100024）

装配式施工技术近年来在我国快速发展，这类技术具备经济、便利等优势，在路面工程施工中同样具有较高应用价值。但结合实际调研可以发现，现阶段在路面工程中应用装配式施工技术的情况相对较少，为改变这一现状，正是本文研究的目标所在。

1 技术特点

装配式混凝土路面施工技术具备多方面特点，可概括为：第一，提高施工效率。通过在工厂内提前完成混凝土板块的预制生产并进行集中养生，施工过程受到的外部环境、天气环境、工作面移交等因素能够降到最低，施工周期缩短和施工效率提升均可顺利实现；第二，施工质量高。通过在工厂内标准化制作预制混凝土板块，在高质量的振捣和养生支持下，可得到质量更高的预制混凝土板块，该预制混凝土板块具备较高承载力和稳定性，能够提升路面使用寿命[1]；第三，施工快速，减少道路封闭时间。在装配式混凝土路面施工技术支持下，路面施工及维修能够快速完成，小规模工程甚至可以做到当天施工当天开放，道路正常通行受到的影响可由此降到最低；第四，可周转使用，规避资源浪费问题。在临时道路建设中，装配式混凝土路面施工技术应用的预制混凝土板块可以重复利用，所以，可以高效降低建筑垃圾的产生，以规避发生资源浪费的问题[2]。

2 技术应用流程

2.1 基本流程

装配式混凝土路面施工技术在公路工程建设及维修中均具备较高实用性，如在公路工程建设中，应该着重关注预制装配式路面板块、路面接缝处理及传荷、装配后结构层间处理的相关设计等方面，具体施工要点把握也极为关键。而在公路工程维修中，“调查现场情况→修复方案制定→准备施工→预制板块→交通管制→破损路面板凿除→基层处理→安装板块→工后检测→交通开放”就是其基本流程，通过进行深入对比可知，在公路工程建设及维修中，装配式混凝土路面施工技术的应用差异不大，二者均需要结合实际情况应用，但维修处理会多出处理原有路面的环节。

2.2 设计方法

以公路工程建设中的装配式混凝土路面施工技术应用为例，这一过程需要做好设计工作，设计重点在于预制装配式路面板块的尺寸、数量，板块配筋、板块接口处理，以及安装时的板块连接问题（如图1 水泥混凝土构造）。具体需要结合原有道路线形设计，参照道路纵、平、横断面平顺要求，分析不同位置板块的具体尺寸，保证设计要求能够通过板块拼装满足（图2 为纵向施工缝）。为保证预制装配式路面板块便于吊装、运输、安装、使用及维修，建议其宽度、长度分别控制在3m、5m 内；在预制板块配筋设计中，需保证运输、起吊、施工过程中安全且顺利完成，同时使用过程中的耐久性也需要得到考虑。图1 为板块钢筋布设图，图2 为接缝处理示意图。

图1 板块钢筋布设图

图2 接缝处理示意图

具体设计可选择单层双向钢筋网格，同时结合现行规范进行钢筋布置和配筋量设计。配筋设计的重点在于控制开裂，因此需要结合吊点位置对最大的运输起吊过程拉应力进行计算，此时的重力荷载需要关注冲击系数。在进行设计时，首先应该以注浆方式及基层处置技术为基准，预测可能出现的脱空面积和位置，然后再进行有目的性的配筋量计算，计算公式为：

式中

LS——横缝间距（自由边距离或无拉杆纵缝间距），单位mm；

AS——每延米混凝土面层长度（宽度），单位mm；

h——面层厚度，单位mm；

fsy——钢筋屈服强度，单位MPa；

u——基层与面层摩擦系数。

如果使用螺纹钢筋，那么其最小直径应为12mm，横向钢筋最大间不应超过600mm、纵向钢筋的最大间距不应高于350mm，采用光圆钢筋则需要分别控制为8mm、300mm、150mm。在起吊环节的板底拉应力计算中，计算需要基于弹性薄板理论进行，需设法集中最大拉应力于板中并针对性控制，因此可以在距板顶1/3 厚度处设置单层双向钢筋网格作为配筋；在设计预埋构件环节，需聚焦其调平和吊装作用，因此需要全面考虑预制混凝土板块吊装的准确和稳定，具体需要设置调平装置及吊环于混凝土板块四角处[3]。图3 为注浆孔布设示意图。吊环在道路上的外露部分需要进行防锈处理。在设计校平装置时，应该注意校平螺栓的内部预留长度，以确保更好地满足校平要求。一般情况下，每块预制板可设置2 个注浆分仓，运用密封条隔开分仓，保证密封条的厚度为2cm，压实后的厚度保持在0.5cm，释放孔及注浆孔应该分开设置在各仓的两端，尽量保持板底整体处于水平，中间可预留导流槽，基于实际情况控制长度[3]。图3 为注浆孔布设示意图。

图3 注浆孔布设示意图

2.3 施工方法

在公路建设工程中，施工过程中装配式混凝土路面施工技术应用需要关注以下几方面要点：第一，模具制作。需基于施工图制作混凝土面板成型模具，同时加工和安装钢筋、预埋件；第二，混凝土生产。生产需基于设计配合比进行，通过向预制场运送混凝土，完成预制面板的浇筑、养生及堆放，在生产环节，应该使混凝土维持在C40 以上强度等级，同时保持不低于4.5MPa 的抗弯拉度，满足吊装、运输等环节需要；第三，施工前处理。当做好下承层准备之时，应该对不平整的局部位置进行处理，从而保证横坡、标高和平整度符合设计规范；第四，运输及安装。混凝土面板在养护完成后需要运输至施工现场，具体由平板运输车负责。在进行装配时，应该保证面板接口的连接准确性，运用预埋调平装置将面板的精确调节好，保证平整度符合规范；第五，灌浆。装配调平后，同时当面板检查符合要求时，需要开展灌浆施工，基于预留孔道将浆液注入，促进下承层及装配式路面板联结更加充分、紧密，从而更好地调控其耐久性和实用性。

在公路工程维修施工中，装配式混凝土路面施工技术应用则需要关注以下几方面要点：第一，制定方案。需围绕原有路面的破损情况开展全面调查、检查，进而制定修复方案。通过分析装配式水泥混凝土路面结构可以看出，其大部分涵盖了原有基层、装配式路面板、板底功能层、接缝连接结构，考虑到基层处置不需要较大程度变动原基层，因此需要针对性选择材料。第二，施工准备。为保证技术应用取得预期效果，方案制定环节极为关键，具体需要做好施工人员和机械配备，并结合施工进度计划和工程规模进行人员调配，机械在开工前的调试、保养也不容忽视，同时还需要按时完成材料检测及备料工作；第三，安装施工。在凿除破损路面后，需要对基层进行处理，同时布设功能层，经过人工与吊机互相配合完成吊装，施工时可以在板底设置监测系统，用于检测注浆饱满情况。

3 实例分析

3.1 工程概况

为提升研究的实践价值，以某高速公路工程收费站入口路段作为研究对象，该路段使用装配式混凝土路面施工技术，预制板厚度为30cm，总面积为1515.81m2，采用双层钢筋网设计的装配式路面，强度等级、配筋率分别为C40、1.12%。

3.2 材料选择

案例工程选择的水泥规格为P.II52.5，该水泥的收缩性、强度、初终凝时间等指标均能够满足设计和规范要求；选用的钢筋规格为HRB335 12mm，吊环钢筋、传力杆均选择圆钢，规格分别为Ø18mm 圆钢、Ø32mm；选用碎石分为三个规格，包括4.75～9.5mm、9.5～16mm、16～26.5mm，需要通过水洗进行碎石处理，保证不存在杂质、风化并做好颗粒级配筛分，同时选择Ⅱ中作为集料；使用用水为自来水，外加剂选择CNF-3 型号的聚羧酸引气缓凝高效减水剂，灌浆材料选择上述规格的水泥浆。

3.3 配比设计

设计时采用C40 混凝土进行，小石：中石：大石：砂：水泥：水：外加剂的比例为123：738：369：723：350：147：5.25，砂率、水灰比、设计坍落度分别为37%、0.420、45mm，表1 为装配式混凝土路面板块质量检测结果。

表1 装配式混凝土路面板块质量检测结果

3.4 具体施工

基于案例工程实际情况，由水泥混凝土拌合站负责出料，HZS120Q 是其实际型号，在运输时，使用水泥混凝土搅拌运输车，规格为10m3，钢筋和模板安装由叉车完成，吊装使用规格为20t 的吊车，如图4 所示。运用水泥泵机和压浆料搅拌设备进行板底灌浆，依据65s 以合理规划搅拌混凝土时间，施工过程需要随浇随振，振捣需要均匀进行，拆模需要以超过8.0MPa 的抗压强度为依据，之后进行洒水养生，具体时间控制为14d。吊装预制装配式路面板块前需要修正基层平整度以及不符合标高要求的区域，使用挂线控制拼装板块顶面标高。在安装环节将板体预留传力杆槽位进行对齐，以方便随后进行紧固连接。在吊装环节，板的四角需要基于实际吊装情况进行位置调整，进而实现一次就位的安装，尽可能规避位置偏差问题。吊装过程需要在调平螺杆下方基层处设置钢垫板，避免调平螺杆直接陷入基层。在安装并调平后开展板底灌浆施工，施工结束后需要封孔、刻纹、灌缝，交通必须在养护环节结束后开放，表2 为装配式混凝土路面质量检测结果

图4 板块吊装示意图

表2 装配式混凝土路面质量检测结果

3.5 施工经验

结合案例工程中装配式混凝土路面施工技术的具体应用可以了解到，为保证技术应用取得预期效果，应聚焦以下几方面经验：第一，材料质量控制。材料直接影响技术应用效果，因此外加剂选用需要充分结合水泥等材料特性，以此实现对混凝土泌水离析的控制，改善混凝土和易性，具体的混凝土生产需要优选使用中砂。第二，平整度控制。为保证技术优势充分发挥，装配式混凝土路面的平整度必须严格控制。路面拼装施工存在较高的基层平整度要求，因此基层施工必须严格控制平整度、横坡及标高并在必要时开展修整处理，保证平整度满足设计和规范要求。第三，灌浆质量控制。板底灌浆属于装配式混凝土路面施工技术应用重点，在安装调平混凝土预制板后，灌浆处理过程需要做好板边封堵处理，避免浆液流失等问题出现。第四，质量控制。为保证技术应用质量，具体施工参数需基于首件工程确定，完成各工序后的细致检查和验收也不容忽略，保证质量问题及时发现和处理。

3.6 应用效益

结合案例工程实际施工可以确定，装配式混凝土路面施工技术在应用中能够保证路面指标满足要求，应用该技术的具体面积为3000m2，对应存在13 万元的成本增加，但在寿命周期内，技术应用范围能够分别实现10万元的维修养护费用节约和150 万元的封闭匝道收费损失减少，装配式混凝土路面施工技术的应用效益可见一斑。

综上所述，装配式混凝土路面施工技术能够较好用于公路工程建设。在此基础上，涉及的基本流程、设计方法、施工方法、材料选择、配比设计、施工经验、应用效益等内容，则直观展示了技术的具体应用路径。为更好服务于公路工程建设，装配式混凝土路面施工技术的应用还需要关注设计优化、新材料优选、严格技术交底等方面。