水泥路面全縮縫傳力桿及冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)的試驗(yàn)應(yīng)用

尚云飛

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 前 言

水泥混凝土路面作為一種路面結(jié)構(gòu)形式,建造歷史可以追溯到大約公元前 1世紀(jì)。我國(guó)水泥混凝土路面和地坪的最早使用記錄出現(xiàn)在秦漢時(shí)期,但真正現(xiàn)代意義上的水泥混凝土路面是在 1824年英國(guó)人發(fā)明波特蘭水泥并取得專利之后才發(fā)展起來(lái)的。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),1970年我國(guó)公路水泥混凝土路面只有 200 km,1980年達(dá)到 1 600 km。1980年以來(lái),交通部通過(guò)《水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論、方法、參數(shù)的研究》項(xiàng)目工作使我國(guó)水泥混凝土路面的修筑技術(shù)逐步完善,質(zhì)量也不斷提高,特別是國(guó)家科委科技工作引導(dǎo)性項(xiàng)目《我國(guó)水泥混凝土路面發(fā)展對(duì)策及修筑技術(shù)研究》(即“025項(xiàng)目”)在全國(guó)推廣后,水泥混凝土路面得到迅速發(fā)展,目前已成為世界上公路水泥混凝土路面里程最多的國(guó)家。

由于水泥混凝土路面具有較強(qiáng)的適用性及抗災(zāi)能力,加之我國(guó)較為豐富的水泥資源,20世紀(jì) 80年代起,我國(guó)的水泥混凝土路面建設(shè)走上了逐步快速發(fā)展的軌道。但黑龍江省在高等級(jí)公路上開(kāi)始嘗試使用水泥混凝土路面至今只有近 20年的時(shí)間。最初是 1984年在哈爾濱至同江公路哈市出口附近修筑了 0.28 km的試驗(yàn)路,然后 1986年在松花江公路大橋江北引道上修建了4.8 km的一級(jí)公路水泥混凝土路面,正式大范圍的使用是 1989年竣工通車的哈爾濱至阿城一級(jí)汽車專用公路上近 30 km的水泥混凝土路面。但由于黑龍江省所處的地理位置緯度較高,獨(dú)特的氣候條件造成了季凍區(qū)公路特有的常見(jiàn)病害,從黑龍江省已竣工通車的高等級(jí)公路水泥混凝土路面來(lái)看,通車后普遍出現(xiàn)了縱向裂縫、斷板、坑槽、板角斷裂、沉陷錯(cuò)臺(tái)、剝落等病害。由于水泥混凝土路面的一次性投資較高,損壞后修復(fù)難度很大,從而引起國(guó)內(nèi)公路工作者的普遍關(guān)注和爭(zhēng)議。

2 試驗(yàn)背景和路段

從黑龍江省目前的情況來(lái)看,除與橋涵等結(jié)構(gòu)物銜接及破碎板重打外,基本上都是素混凝土路面,而且縮縫之間也基本不設(shè)傳力桿,僅靠板縮縫之間的側(cè)面摩擦來(lái)傳遞荷載,容易引起板下脫空、板角斷裂或錯(cuò)臺(tái)等。2002版《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定重交通、特重交通應(yīng)采用設(shè)傳力桿的假縫形式,但由于新規(guī)范應(yīng)用時(shí)間較短,加上施工設(shè)備和施工工藝配套等問(wèn)題,還沒(méi)有廣泛使用。從國(guó)外情況看,日本新澙縣為數(shù)不多的水泥混凝土路面幾乎全部用在水穩(wěn)條件較差的隧道路面和山區(qū)公路上,經(jīng)調(diào)查已通車使用 7～9年的水泥混凝土路面,至今路面狀況良好。日本將之用于隧道路面的主要原因是隧道內(nèi)部不便封閉交通維修,可見(jiàn)該地的水泥混凝土路面損壞極少。

兩國(guó)之間除設(shè)計(jì)方法和施工機(jī)械化水平(與保證施工質(zhì)量有一定關(guān)系)不同外,新澙縣在日本也屬于寒冷地區(qū),但相對(duì)黑龍江省,又遠(yuǎn)不如黑龍江省這樣寒冷;另外一點(diǎn),關(guān)鍵在于按日方的設(shè)計(jì)施工方法,需要在所有的接縫,包括切縫、脹縫、縱縫等處設(shè)置傳力桿或拉桿,而且要在板下 1/3處鋪設(shè)一層 150mm×150mm的 Φ6mm帶肋鋼筋網(wǎng),并在板兩側(cè)邊緣各加設(shè) 3根Φ13mm的增強(qiáng)鋼筋。

冷軋帶肋鋼筋 1968年由原西德率先開(kāi)發(fā)利用,逐步發(fā)展完善并實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,是國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)高效、優(yōu)質(zhì)節(jié)能建筑新材料,多以焊接網(wǎng)的形式使用。我國(guó)從 20世紀(jì) 80年代后期開(kāi)始引進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備,國(guó)家科委將冷軋帶肋鋼筋列入國(guó)家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目,建設(shè)部將它納入“九五”、“十五”期間建筑業(yè)重點(diǎn)推廣的 10項(xiàng)新技術(shù)之一。由于同面積、同間距的Φ6mm冷軋帶肋焊接鋼筋網(wǎng)只是現(xiàn)在使用的 Φ8mm光面鋼筋網(wǎng)用量的 56.3%,且強(qiáng)度、握裹力和標(biāo)準(zhǔn)化程度更高,因此能夠經(jīng)濟(jì)有效地提高水泥混凝土路面的耐久性和抗破損能力。

關(guān)于Φ6mm異型棒鋼(即冷軋帶肋鋼筋)焊接網(wǎng)等的使用,因最早是由建筑部門和有關(guān)科研機(jī)構(gòu)引進(jìn),應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)間不是很長(zhǎng),國(guó)內(nèi)公路上應(yīng)用的還不多,其中多數(shù)用于橋涵上。南方個(gè)別高速公路水泥混凝土路面試驗(yàn)采用了Φ6mm冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)片或參考到美國(guó)的考察情況修筑了縮縫加傳力桿試驗(yàn)路,據(jù)報(bào)道效果較好。

3 試驗(yàn)路修筑

有關(guān)冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)等材料的情況在此項(xiàng)目開(kāi)始之前包括具體名稱等都一無(wú)所知,日方專家也無(wú)法提供對(duì)應(yīng)的資料,這種路面結(jié)構(gòu)雖然造價(jià)有所提高,但路面使用狀況卻大為好轉(zhuǎn),乃至使用 9年之后,整體外觀仍可與新路媲美。據(jù)介紹,考慮減少維修、延長(zhǎng)使用壽命并保持良好行車狀態(tài)等因素,其綜合比較成本仍屬經(jīng)濟(jì)范圍。

實(shí)驗(yàn)路段位于綏滿公路二期亞布力至尚志段擴(kuò)建工程K331+212.45～ K 331+712.45處,長(zhǎng) 500m。

實(shí)驗(yàn)路水泥混凝土面層板的結(jié)構(gòu)型式以日方專題技術(shù)報(bào)告中介紹的為原型,通過(guò)協(xié)商結(jié)合黑龍江省實(shí)際情況具體實(shí)現(xiàn)。

縮縫增設(shè)傳力桿技術(shù)是新版水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂內(nèi)容。2003年 6月 1日起實(shí)行的《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D40-2002對(duì)傳力桿的增設(shè)有了新的規(guī)定,但基本上是參考了日本等國(guó)的規(guī)范。焊接鋼筋網(wǎng)樣品經(jīng)來(lái)訪指導(dǎo)的日本專家辯認(rèn),認(rèn)為和日方所用的材料相同,可以使用。傳力桿支架設(shè)置方法綜合了湖南長(zhǎng)(沙)—常(德)高速公路的經(jīng)驗(yàn)和日本專家的意見(jiàn)。湖南省依據(jù)到美國(guó)考察的經(jīng)驗(yàn),1998年在長(zhǎng)—常高速公路修筑了73.083 km的縮縫增設(shè)傳力桿試驗(yàn)路,該技術(shù)后來(lái)被納入《公路水泥混凝土路面滑模工技術(shù)規(guī)程》JTJ/T 037.1-/82000。黑龍江省的實(shí)驗(yàn)路以日本的方式為主。

2004年 8月 9日,日本專家在綏滿公路建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)指定試驗(yàn)路段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)修筑指導(dǎo),對(duì)試驗(yàn)路鋪筑過(guò)程中每個(gè)施工環(huán)節(jié)提出了詳細(xì)的要求,并對(duì)施工中遇到的問(wèn)題提出了合理的解決方案。在黑龍江省交通廳科教處、建管處、建設(shè)局和綏滿公路建設(shè)指揮部的周密安排下,經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備,龍建路橋股份有限公司第二工程處、省公路勘察設(shè)計(jì)院、省交通科研所集中技術(shù)力量和施工力量通力協(xié)作,在日本專家的耐心指導(dǎo)下,施工技術(shù)人員很快掌握了目前施工設(shè)備條件下水泥混凝土路面中加鋪Φ6mm冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)并增設(shè)縮縫傳力桿技術(shù)的施工工藝,順利實(shí)施了實(shí)驗(yàn)鋪筑。

本次水泥混凝土試驗(yàn)路面鋪筑工作圓滿完成,項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到甚至超過(guò)了日方專家的預(yù)期要求。日本專家對(duì)水泥混凝土試驗(yàn)路面的鋪筑工作給予了充分的肯定和很高的評(píng)價(jià),提出了跟蹤調(diào)查的思路,并對(duì)該種結(jié)構(gòu)試驗(yàn)路的意義作了說(shuō)明,認(rèn)為隨著使用年限的增長(zhǎng),其優(yōu)點(diǎn)將逐漸顯現(xiàn),綜合成本優(yōu)勢(shì)最終將得到充分體現(xiàn)。

這個(gè)項(xiàng)目是省廳各部門通力合作的成果,以汲取日本寒冷地區(qū)路面修筑新技術(shù)、提高黑龍江省公路建設(shè)相關(guān)技術(shù)水平并促進(jìn)黑龍江省新澙縣公路建設(shè)方面的技術(shù)交流為目的,它的圓滿完成國(guó)際技術(shù)交流協(xié)作項(xiàng)目成功的標(biāo)志。