變電站裝配式道路的研究

逯云芳，洪 波

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.中國能源建設(shè)集團安徽省電力設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230601）

變電站裝配式道路的研究

逯云芳1，洪 波2

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.中國能源建設(shè)集團安徽省電力設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230601）

依據(jù)當前我國變電站道路特點，并結(jié)合國內(nèi)裝配式道路的施工工藝，本文針對變電站裝配式道路進行混凝土預(yù)制塊選型，道路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，道路排水方案設(shè)計等方面研究.鑒于變電站運輸檢修維護的特殊要求，為提高裝配式道路的質(zhì)量，本文提出了改進措施.

變電站；裝配式道路；混凝土預(yù)制塊

變電站道路是變電站土建工程中的重要組成部分，其施工進度、建設(shè)工期、道路質(zhì)量影響著整個變電站的大件設(shè)備和建筑材料的運輸.目前，我國道路大部分采用水泥或瀝青傳統(tǒng)路面，二者有較為成熟的設(shè)計和施工理論、經(jīng)驗.伴隨著社會經(jīng)濟和物質(zhì)文明不斷發(fā)展，人們對路面既要求安全、舒適、平穩(wěn)，又要求美觀、環(huán)保、施工便捷、可循環(huán)利用等等.找到一種新型的道路施工材料和施工工藝來滿足人們越來越高的要求，裝配式道路應(yīng)運而生.

1 裝配式道路研究現(xiàn)狀

裝配式道路主要在于路面的形式.通過研究國內(nèi)外路面技術(shù)最新進展及實踐方面的新趨勢后發(fā)現(xiàn)，小尺寸混凝土預(yù)制塊路面是一種滿足以上各項要求的新型路面，具有極為廣闊的應(yīng)用前景.混凝土預(yù)制塊路面是由單個小尺寸預(yù)制塊鋪筑在砂墊層上形成的一種特殊裝配式路面結(jié)構(gòu).裝配式路面施工靈活，對環(huán)境污染小；預(yù)制塊路面塊體可以就地取材、反復(fù)利用，既經(jīng)濟又環(huán)保節(jié)能[1].因此目前裝配式道路主要采用混凝土預(yù)制塊路面.

事實上，小型預(yù)制塊路面有著非常久遠的應(yīng)用歷史.近年來國外研究人員著重研究混凝土預(yù)制塊路面的路用性能和適用領(lǐng)域，而在預(yù)制塊路面結(jié)構(gòu)的施工工藝方面研究相對有所減少[2].

裝配式道路在國內(nèi)的研究比較缺乏.孫立軍教授在結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和承載特性兩個方面研究了混凝土預(yù)制塊路面，而該研究主要是面對港區(qū)道路和堆場的設(shè)計，試驗數(shù)據(jù)也主要基于現(xiàn)場（港區(qū)、碼頭）的承載板試驗.對于預(yù)制塊用于公路行車道的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法尚需做進一步深入的研究[3].2009年，我國首次將混凝土預(yù)制塊路面用于高速公路，這一研究加速了我國研究和應(yīng)用混凝土預(yù)制塊路面的步伐.

雖然目前我國在裝配式道路方面的研究相對較少，但裝配式道路的工程實踐和應(yīng)用在我國一直不斷前行，商業(yè)街、小區(qū)、人行道和公園等到處可見裝配式道路，有磚塊、瓷磚、混凝土砌塊、嵌鎖塊等多種路面形式.隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)要求的提高，裝配式道路在變電站道路的研究和應(yīng)用也逐漸興起.

2 變電站裝配式道路研究

變電站道路施工對建設(shè)工期的影響，主要是道路施工的養(yǎng)護期限制通行.因此，裝配式道路設(shè)計應(yīng)滿足即鋪即用、方便維修的條件，可以冬季施工，避免傳統(tǒng)路面裂縫問題.變電站運行期間過往車輛較少且以小型車輛為主，對道路的設(shè)計不起控制作用，因此道路的設(shè)計軸載參數(shù)應(yīng)從建設(shè)期間車輛荷載以及荷載累計次數(shù)兩方面考慮.目前我國變電站在建設(shè)期間主要的車輛荷載有土方運輸車、石方運輸車、平板半掛車、大件設(shè)備（如變壓器、電抗器等）運輸車輛.針對當前變電站道路特點，并結(jié)合國內(nèi)裝配式道路的施工工藝，本文對混凝土預(yù)制塊選型，道路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，道路排水方案設(shè)計等方面進行系統(tǒng)的論述.

2.1 混凝土預(yù)制塊的選型

混凝土預(yù)制塊作為道路面層，直接承受建設(shè)過程中的車輛荷載，根據(jù)上節(jié)的各類車輛荷載特點，混凝土預(yù)制塊設(shè)計首先應(yīng)能夠承受輪壓.其次，預(yù)制塊的大小、形狀影響著道路的施工進度和承載能力.

研究表明，預(yù)制塊的平面形狀對塊體的受力影響較大.在相同荷載作用下，正六邊形預(yù)制塊的內(nèi)部最大應(yīng)力比矩形預(yù)制塊內(nèi)部的最大應(yīng)力減少19%.預(yù)制塊的平面尺寸受施工條件和標準化等因素決定[2].預(yù)制塊過小時，施工周期長，操作起來繁瑣；預(yù)制塊過大時，裝配吊裝困難.從減小接縫提高平整度角度考慮，正六邊形預(yù)制塊較為理想.

圖1 正六邊形混凝土預(yù)制塊裝配式道路示意圖

2.2 道路結(jié)構(gòu)優(yōu)化

預(yù)制塊路面面層由塊體和接縫組成.塊體雖然由水泥混凝土制成，但整個預(yù)制塊體面層并不表現(xiàn)出剛性的特征，而呈現(xiàn)出柔性的路面，由此說明不是塊體而是接縫決定著路面的性質(zhì).路面接縫無法傳遞拉應(yīng)力，導(dǎo)致預(yù)制塊路面的損壞大部分呈現(xiàn)出基層或路基的破壞，或者出現(xiàn)塊體移位和路面永久變形過大影響正常使用.

混凝土預(yù)制塊用于變電站道路鋪筑時，進站道路與變電站內(nèi)環(huán)道主體路面結(jié)構(gòu)應(yīng)保持一致，即基層及以下結(jié)構(gòu)保持相同，不必也不宜單獨設(shè)計，否則影響路面結(jié)構(gòu)的整體性能，也不便于實際施工.對于預(yù)制塊路面，防水層設(shè)計在基層完成后.裝配式路面接縫多，與瀝青路面相比滲水量大很多，因此路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水設(shè)計必須要做好.基層表面先噴灑起封水作用的防水粘結(jié)層，然后鋪筑空隙混凝土排水層.為避免砂墊層砂漏到空隙，在排水層上方鋪設(shè)起隔離和排水作用的雙層土工布.砂墊層鋪筑完成之后鋪筑砌塊，砌塊擺放要滿足接縫寬度在設(shè)計范圍之內(nèi).

針對變電站的特定地形、地貌、氣候、交通、材料等因素的影響，本文提出了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思路，如下圖：

圖2 裝配式道路結(jié)構(gòu)設(shè)計流程圖

2.3 道路排水方案設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)排水措施有很多，大致可以分為路表分散排水和路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部集中排水兩類.調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路表水大部分會流向路肩（邊溝）和路基以外，而只有小部分會沿道路路面的面層空隙、接縫或裂縫等滲入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，此部分水則作為導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)水損壞的主要源頭.因此，保證完善的裝配式道路路面排水系統(tǒng)應(yīng)考慮路表排水和路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水兩部分.

變電站采用裝配式道路，路面是由一個個分散的塊體拼接而成，其接縫面積約占面總面積的10%左右，接縫處的滲水系數(shù)較一般瀝青路面大很多，這使得預(yù)制塊路面的排水設(shè)計與其他路面形式（如瀝青路面、水泥路面）相比顯得更為重要.

針對變電站運輸檢修維護的特殊要求，盡可能減少雨水下滲，在最大程度上減輕路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水壓力.通過研究發(fā)現(xiàn)可采取以下措施:

2.3.1 密封路面預(yù)制塊的接縫

由于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分來源主要來自塊體的接縫，防止水分通過接縫進入，因此裝配式道路施工不僅需要對預(yù)制塊路面進行密封，還要確保嵌縫砂飽滿和密實度，在兩個方面都能減少水分下滲到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部.嵌縫砂可以采用乳化瀝青砂、瀝青瑪蹄脂、熱拌瀝青砂等材料，不僅滿足防水性要求，同時也會減少嵌縫砂的流失.

2.3.2 路面表面排水

保證路表水能夠迅速排出的關(guān)鍵在于合理的路拱和平整的路面兩個方面.迅速排出路表水，盡量減少水在路表停滯的時間，可以使?jié)B入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水降至最低程度.

3 裝配式道路質(zhì)量改進方案

針對變電站運輸檢修維護特殊要求，為提高裝配式道路的質(zhì)量，本文提出以下幾點改進措施：

（1）在混凝土預(yù)制塊的平面尺寸和厚度方面，提高塊體的制作精度，以便減少路面接縫的寬度誤差.

（2）制作混凝土預(yù)制塊時要依據(jù)路面性能選擇良好的集料，不得采用水敏感性集料.在以后的實際工程中，可以選用具有高強、防裂等優(yōu)點的新型材料制作混凝土預(yù)制塊.

（3）路基邊緣設(shè)置混凝土邊緣約束構(gòu)件，保證結(jié)構(gòu)的整體剛度.邊緣約束頂面要低于路邊緣處路面標高，以利于路面排水.

4 總結(jié)

綜上所述，依據(jù)當前我國變電站道路特點，并結(jié)合國內(nèi)裝配式道路的施工工藝，本文針對裝配式道路在混凝土預(yù)制塊選型，道路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，道路排水方案設(shè)計，質(zhì)量改進措施等多方面進行了系統(tǒng)的研究，對裝配式道路在我國變電站道路建設(shè)中應(yīng)用起到一定的推動作用.

〔1〕逯云芳,洪波,等.混凝土預(yù)制塊在變電站道路建設(shè)中的應(yīng)用[J].大科技,2016(209):170.

〔2〕王火明.混凝土預(yù)制塊路面力學(xué)行為及結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[D].重慶:重慶交通大學(xué),2014.

〔3〕孫立軍,姚祖康.混凝土塊料路面的結(jié)構(gòu)性能[J].水運工程,1988（10）.

〔4〕梁培新,郭正興,劉家彬,等.新型裝配式變電站的研究和應(yīng)用[J].施工技術(shù),2008.37(8):96-99.

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