斜向预应力混凝土路面施工技术的应用

邱启光

（海南省地产（集团）有限公司，海南　海口 570203）

0　引言

普通混凝土路面接缝处易发生挤碎、拱起、错台、唧泥等病害，从而影响路面的行车质量，难以满足高等级公路长期使用的要求。目前减少路面接缝的主要途径是修筑预应力混凝土路面。

1　斜向配筋预应力水泥混凝土路面概述

所谓斜向配筋预应力水泥混凝土路面就是指预应力筋的布置与路面纵向有一定的夹角，一般为15°～ 45°，并在路面两侧同时施加预应力，对混凝土进行双向约束，使混凝土路面接缝数量减少，解决混凝土路面由于接缝产生的损害问题。示意图如图1所示。

图1　斜向预应力布筋示意图

2　斜向预应力混凝土路面的特点和优势

通过对斜向预应力混凝土路面的研究得知，其最明显的特点就是在路面的两侧添加了适当的双斜向预应力，从而达到克服路面不同方向、形式力作用的目的，最终使路面在不进行切缝的前提下有效控制裂缝现象的发生，运用先进的技术手段完成延长道路使用寿命的根本目的。斜向预应力混凝土路面主要具有三方面优势：其一，该路面选取后张法作为主要的施工方法，运用此方法可针对路面的实际情况和设计方案的要求形成纵向和横向的预应力，对混凝土可能发生的变形现象起到一定的约束作用，与传统意义上方向单一的预应力相比，更适合在受力状况较为复杂的路面中使用，且效果显著，可大幅提高路面的实际耐用性；其二，预应力筋是斜向预应力混凝土路面的重要组成部分，在对其进行张拉的过程中，具体的位置具有很高的灵活性，不仅可在一侧进行，也可在两侧同时进行，加快了路面建设的施工进度；最后，在安放斜向预应力混凝土路面的预应力筋时，通常选用斜向对称法，使整个路面保持均匀的受力情况，充分发挥出预应力筋的各项优势，提高了材料的利用率[1]。

3　斜向预应力混凝土面层施工技术

3.1　施工准备

材料进场应按相关规范进行进场验收，预应力混凝土面板施工前应检查储存材料的储量、性能，确保所有材料的数量和质量。

3.2　立模

侧模板采用钢模板，模板底面与基层顶面紧贴，局部低洼处（空隙）事先用水泥砂浆铺平。模板安装完毕后检查接头处的高差和模板内侧是否有错位。模板要求稳固牢靠，不能有松动，接头处的高差控制在3 mm以内。

3.3　滑动层铺设

滑动层设置在基层顶面，基层应平整无凹坑，先将基层表面清扫干净。砂层铺撒厚度为5～10 mm，其上铺设聚乙烯塑料薄膜，聚乙烯塑料薄膜的搭接处用透明胶带黏合成整体以防止渗水及滑动层材料散失。

3.4　钢筋加工及安装

根据图纸要求加工拉杆、传力杆和预应力钢筋、构造钢筋，经检测合格后运输至现场安装，位置必须符合设计要求。

（1）检查预应力钢筋、构造钢筋的规格尺寸和数量。预应力钢丝及构造钢筋下料应使用机械切割，严禁使用电焊或者气割下料。预应力筋下料尽量保持直度，弯曲度过大的应剔除。

（2）纵向构造钢筋采用直径8 mm的光圆钢筋，分两层布置，每层两根，在纵向钢筋外间隔25 cm布置箍筋。纵向构造钢筋与箍筋的布置位置按设计图纸要求布置。纵向构造钢筋定位后，箍筋用细铁丝绑扎在纵向构造钢筋上。

（3）路面板端无斜向预应力筋的区域用间距为30 cm×30 cm的8钢筋网加强，布置位置及尺寸按设计图纸要求进行。

（4）按照图纸双向交叉布置高强钢丝，将预应力筋按45°方向穿过三角塑料盒进行布设，并在交叉位置上间隔放置支撑钢筋架。

（5）预应力高强钢丝布置好后应进行校直，以保证高强钢丝与路面纵向的夹角。并将校直好的高强钢丝的交叉点位置间隔用扎丝绑扎紧固。

（6）在进行完预应力筋的布置、固定等所有工序后，给每根高强钢丝涂抹无黏结材料，要求涂抹均匀，尤其是交叉部位与绑扎部位要特别注意涂抹到位。

3.5　混凝土拌合

（1）水泥混凝土拌合与运输设置一台能满足摊铺能力要求的能自动计量的H Z50混凝土拌合楼。施工前，备足经检测合格的原材料，在保证混凝土具有良好施工和易性的条件下，按经批准后的优化配合比设计。保证原材料计量误差符合规范要求范围，混凝土现场施工坍落度符合设计配合比的要求，保证混凝土搅拌均匀、不离析。

（2）搅拌楼在投入生产前，必须进行标定和试拌。在标定有效期满或搅拌楼搬迁安装后，均应重新标定。施工中应每15 d校验一次搅拌楼计量精确度。搅拌楼配料计量偏差不得超过规定。

3.6　混凝土运输

混凝土采用混凝土运输车运输，混凝土运输过程中应防止漏浆、漏料和污染路面，途中不得随意耽搁。自卸车运输应减小颠簸，防止拌合物离析。车辆起步和停车应平稳。在运输过程中车载混凝土罐应低速转动，以有效减少混凝土离析。

3.7　混凝土摊铺

（1）工艺流程。布料→密集排振→拉杆安装→人工补料→三辊轴整平→精平饰面→刻槽→切缝→养生→填缝。

（2）设备选择与配套

a.三辊轴整平机选用直径为219 mm的辊轴。轴长比路面宽度长出600～1 200 mm。振动轴的转速不宜大于380 r/min。

b.三辊轴机配备一台安装插入式振捣棒组的排式振捣机，振捣棒的直径宜为50 mm，间距不应大于其有效工作半径的1.5倍，并不大于500 mm。插入式振捣棒组的振动频率可在50～200 H z选择，排式振捣机具备自动行走功能。

（3）摊铺前应对基层表面进行洒水润湿，但不能有积水。混凝土入模前，先检查坍落度，控制在配合比要求坍落度±1 cm范围内，现场取样制作混凝土检测抗压抗折强度的试件。

（4）应有专人指挥车辆均匀卸料。布料应与摊铺速度相适应，不适应时应配备适当的布料机械。坍落度为10～40 mm的拌合物，松铺系数为1.12～1.25。坍落度大时取低值，坍落度小时取高值。超高路段，横坡高侧取高值，横坡低侧取低值。

（5）混凝土拌合物布料长度大于10 m时，可开始振捣作业。密排振捣棒组间歇插入振实时，每次移动距离不宜超过振捣棒有效作用半径的1.5倍，并不得大于500 mm，振捣时间宜为15～30 s。排式振捣机连续拖行振实时，作业速度宜控制在4 m/min以内。具体作业速度视振实效果，可由下式计算[2]：

式中：V为排式振捣机作业速度，m/s；t为振捣密实所需的时间，s，一般为15～30 s；R为振捣棒的有效作用半径，m。

排式振捣机应匀速缓慢、连续不断地振捣行进。其作业速度以拌合物表面不露粗集料、液化表面不再冒气泡并泛出水泥浆为准。面板振实后，安装纵缝拉杆和横缝传力杆。单车道摊铺的混凝土路面在侧（端）模预留孔中应按设计要求插入拉（传力）杆；一次摊铺双车道路面时，还应在中间纵（横）缝部位使用插入机在1/2板厚处插入拉（传力）杆，插入机移动步距应与拉（传力）杆间距相同。传力杆1/2涂沥青。

（6）三辊轴整平机作业

a.三辊轴整平机按作业单元分段整平，作业单元长度控制在20～30 m，振捣机振实与三辊轴整平两道工序之间的时间间隔不宜超过15 min。

b.三辊轴滚压振实料位高差宜高于模板顶面5～20 mm，过高时应铲除，过低时应及时补料。

c.三辊轴整平机在一个作业单元长度内，采用前进振动、后退静滚的方式作业，宜分别2～3遍。最佳滚压遍数应经过试铺确定。

d.在三辊轴整平机作业时，设专人处理轴前料位的高低情况，过高时，应辅以人工铲除，轴下有间隙时，应使用混凝土找补。

e.滚压完成后，将振动辊轴抬离模板，用整平轴前后静滚整平，直到平整度符合要求，表面砂浆厚度均匀为止。

f.表面砂浆厚度宜控制在（4±1）mm，三辊轴整平机前方表面过厚、过稀的砂浆必须刮除丢弃。

g.在三辊轴整平后，在纵、横两个方向用人工配合驾驶型抹光机进行精平饰面，每个方向不少于两遍，在边角部位重点人工用抹子进行精平。

3.8　养护

在混凝土终凝后，即可进行养护，养护采用土工布覆盖洒水形式，水车从路基一侧用喷水管向作业面雾化喷水，必须保证前7 d之内24 h保证混凝土表面湿润，养护期不低于14 d。同时作业段两端封闭交通，禁止车辆和行人从其上通行。

3.9　张拉预应力筋

分两次张拉预应力筋，将一定预应力施加到长预应力路面板后，即可避免裂缝的产生。如混凝土具有较高强度在锚具下可避免超限应力的出现，因此需将初始预应力尽可能早地施加给混凝土，有利于防止路面板收缩过程中因摩擦约束出现的拉应力。1 395 MPa为张拉控制应力，混凝土试件抗压强度试验需在第一次张拉前进行。17 MPa为平均抗压强度，应超过设计强度30%。279 MPa为张拉控制应力值，混凝土试块抗压强度在第二次张拉前测量为35.5 MPa，超过设计强度75%，即可实施第二次张拉。为降低预应力分次张拉出现的预应力消耗，可选取超张拉法进行施工，1 465 MPa为张拉控制应力值，持荷2 min，卸荷后即可进行锚固施工。

选取单幅进行试验路施工，应在路肩一侧进行预应力张拉施工，全幅施工，可将夹片锚设置到路面两侧，且在路面两侧路肩张拉预应力筋。

4　结语

对于常规的水泥混凝土而言，经常出现裂缝等危害，会对人们的交通运输造成不同程度的影响。为此，斜向预应力混凝土路面的出现很好地解决了此类问题，通过采用斜向预应力筋，实现了预期的无缝水泥混凝土路面，改善了路面的质量，提高了人们交通运输的舒适度。目前，我国对斜向预应力混凝土路面技术的研究还处在初级阶段，仍需要得到社会各界的广泛关注，从而得到更为广泛的应用和健康稳定的发展。