高速公路橋梁預(yù)制場硬化層再利用技術(shù)

呂國強(qiáng)

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東泰安271000）

1 工程概況

汕頭至昆明高速公路龍川至懷集段TJ9合同段，線路全長13.85km，地貌表現(xiàn)為中低山、低山丘陵為主，地形起伏，變化較大。沿線設(shè)置17座橋梁，橋梁預(yù)制任務(wù)大，受地形影響，沿線無合適場地可作為橋梁預(yù)制場使用，只有選擇在路基上設(shè)置預(yù)制場。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，需設(shè)置橋梁預(yù)制場3個(gè)，路基上硬化層總面積達(dá)1.96萬m2。如果在預(yù)制任務(wù)完成后鑿除預(yù)制場硬化層將會(huì)造成大量棄渣，棄渣占用土地，從而產(chǎn)生水土流失、揚(yáng)塵等環(huán)境問題。將預(yù)制場硬化層作為路面墊層和底基層進(jìn)行再利用，有利于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、縮短工期、減少建筑垃圾。

2 硬化層再利用方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目路面設(shè)計(jì)為5cm改性瀝青（AC-16C）+6cm改性瀝青（AC-20C）+8cm普通瀝青（AC-25）+下封層+20cm5%水泥穩(wěn)定級配碎石+20cm5%水泥穩(wěn)定級配碎石+20cm4%水泥穩(wěn)定級配碎石+15cm未篩分碎石，預(yù)制場路基段按照要求施工至路床頂以下10cm（路面結(jié)構(gòu)層墊層厚度15cm），然后攤鋪一層20cm未篩分碎石，并進(jìn)行平整、壓實(shí)，再攤鋪25cm厚C25混凝土對預(yù)制場梁場進(jìn)行硬化，最后進(jìn)行臺(tái)座施工，預(yù)制場高程嚴(yán)格按照路面設(shè)計(jì)高程進(jìn)行控制。臺(tái)座在生成任務(wù)完成后進(jìn)行拆除，場內(nèi)預(yù)留的排水溝、電纜溝等用高標(biāo)號混凝土回填，振搗密實(shí)，并對破損部位進(jìn)行修補(bǔ)，最后將未篩分碎石層、混凝土層分別作為路面墊層和底基層使用。

3 硬化層結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

3.1 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算參數(shù)取值

結(jié)構(gòu)驗(yàn)算采用JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性地基單層板模型，采用40mT梁作為荷載對象，計(jì)算6軸運(yùn)梁車最大軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力，應(yīng)小于混凝土的彎拉強(qiáng)度[1]。

①混凝土：彎拉強(qiáng)度3.5MPa，厚度hc=25cm，彈性模量Ec=2800MPa，泊松比 vc=0.2。

②未篩分碎石：彈性模量Ex=180MPa，厚度hx=20cm。

③最大單軸重P=200KN，路基回彈模量E0=40MPa（填挖交界）/80MPa（挖方）。

3.2 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

①填挖交界及填方區(qū)（回彈模量E0=40MPa）：

其中：Dc——混凝土面層板的截面彎曲剛度：

Et——板底地基當(dāng)量回彈模量：

α——與粒料總厚度hx有關(guān)的回歸系數(shù)：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442：

四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：

3.31MPa＜3.5MPa，滿足要求。

②挖方區(qū)（回彈模量E0=80MPa）：

其中：Dc——混凝土面層板的截面彎曲剛度：

Et——板底地基當(dāng)量回彈模量：

α——與粒料總厚度hx有關(guān)的回歸系數(shù)：α=0.86+0.26ln（hx）=0.442

四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力：

3.02MPa＜3.5MPa，滿足要求。

由上述驗(yàn)算可知，在填挖交界及填方區(qū)、挖方區(qū)，混凝土硬化層四邊自由板臨界荷位處的荷載應(yīng)力均小于C25混凝土的彎拉強(qiáng)度，而路面在實(shí)際運(yùn)行使用時(shí)，車輛所產(chǎn)生最大單軸重小于運(yùn)梁車產(chǎn)生的單軸重，所以該方案可行。

4 質(zhì)量控制

4.1 路基

填料碾壓前要控制其含水量在最佳含水量±2%范圍內(nèi)。當(dāng)填料含水量較低時(shí)，及時(shí)采用灑水措施，并跟蹤檢測含水量，直至現(xiàn)場填料含水量調(diào)整到最佳含水量±2%范圍內(nèi)。當(dāng)填料含水量過大，采用推土機(jī)攤開旋耕犁翻曬的方法降低含水量，達(dá)到最佳壓實(shí)含水量±2%時(shí)進(jìn)行碾壓，碾壓采用大噸位壓路機(jī)，確保壓實(shí)度。

路塹開挖采用“分級開挖，分級防護(hù)原則，”自上而下，開挖一級，加固防護(hù)一級，嚴(yán)禁一挖到底，回頭做防護(hù)，確保邊坡穩(wěn)定。

路基填挖作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形設(shè)置截排水設(shè)施，永臨結(jié)合，做好路基排水，防止雨季排水不暢，浸泡路基。

4.2 未篩分碎石墊層

現(xiàn)場鋪筑整形施工采用推土機(jī)和平地機(jī)聯(lián)合作業(yè)，壓路機(jī)壓實(shí)，施工前應(yīng)通過試驗(yàn)確定松鋪系數(shù)。用推土機(jī)推平料堆，達(dá)到布料均勻一致，布料結(jié)束后即用平地機(jī)按松鋪標(biāo)高、橫坡要求進(jìn)行整形粗平，粗平過程中及時(shí)均勻?yàn)⑺?，使未篩分碎石含水量稍大于（增加1%～2%）最佳含水量。壓路機(jī)碾壓不到位的地方，采用小型夯實(shí)機(jī)具壓實(shí)。

4.3 混凝土硬化層

模板采用鋼模板，角鋼三角架支撐，立模采用“支一行、空一行”的支模形式，用水泥砂漿灰餅支墊模板，高程微小調(diào)節(jié)用薄墊片（0.5～1mm）鐵片調(diào)整。模板頂面高程即為頂面設(shè)計(jì)高程。

在混凝土拌和時(shí)，根據(jù)氣候條件定時(shí)地測定砂、碎石骨料的含水量，必須采取措施保持骨料含水率穩(wěn)定?；炷凉捃囘\(yùn)輸至現(xiàn)場，混凝土從攪拌機(jī)出料到卸放在鋪筑現(xiàn)場的時(shí)間最長不超過30min。攤鋪時(shí)混合料需預(yù)留振實(shí)的沉落度一般控制在板厚的10%～15%。

采用三輥軸混凝土攤鋪機(jī)振搗、整平，插入式振搗棒進(jìn)行輔助振搗，在三輥軸前后人工用鐵鍬等工具輔助放料、移料、補(bǔ)料、找平，振搗至混凝土表面平整并翻漿。

第一次抹面在作業(yè)面上架立作業(yè)平臺(tái)，人工用木抹子進(jìn)行第一次抹面，第一次抹面將混凝土表面的水泥漿抹出，表面應(yīng)平整，不得有露石、泌水等現(xiàn)象。第二次抹面采用電動(dòng)抹光機(jī)進(jìn)行壓光作業(yè)，消除混凝土收縮裂縫，應(yīng)避免混凝土表明留下腳印、拖痕。

混凝土頂面采用人工拉毛，拉毛采用φ5mm和φ0.6mm膠棒制成毛刷拉毛法，在混凝土表面收漿壓光之后，即可對混凝土表面用毛刷進(jìn)行拉毛，紋理深度不小于0.8mm?；炷撩鎸咏K凝后（用手指輕壓道面不顯痕跡）及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用噴灑養(yǎng)生劑+保濕覆蓋的方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7天。

混凝土切縫應(yīng)避免切縫過早導(dǎo)致邊緣損傷、石子松動(dòng)，也應(yīng)避免切縫過晚導(dǎo)致混凝土板塊出現(xiàn)斷板；切割時(shí)，應(yīng)精確定位，并用墨線彈出標(biāo)記，隨后采用切縫機(jī)進(jìn)行切縫。縱縫按已形成的施工縫切割，避免形成雙縫，切橫縫時(shí)應(yīng)注意相鄰板縫位置的連接，不得錯(cuò)縫，保持直線。

5 結(jié)論

汕頭至昆明高速公路龍川至懷集段TJ9合同段橋梁預(yù)制場硬化層再利用節(jié)約費(fèi)用115萬元，并提高了路面結(jié)構(gòu)層整體性，可有效防止路面不均勻沉降，同時(shí)減少了混凝土棄渣的產(chǎn)生，減輕了棄渣場水土流失、揚(yáng)塵等對環(huán)境的破壞，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。