小半徑雙曲高速環(huán)道混凝土路面施工技術(shù)研究

殷倩倩

(中鐵十局集團有限公司建筑工程有限公司，山東濟南 250101)

小半徑雙曲高速環(huán)道混凝土路面施工技術(shù)研究

殷倩倩

(中鐵十局集團有限公司建筑工程有限公司，山東濟南 250101)

針對小半徑雙曲面高速環(huán)道混凝土路面曲度和標高控制困難，通過施工技術(shù)研究，制作異形組合鋼模板，并在模板間預埋曲尺，能提高施工精度，加快施工進度，節(jié)約工程成本，對同類工程具有借鑒意義。

高速環(huán)道；鋼模板輔助曲尺；施工工藝；質(zhì)量控制；成本對比

汽車測試場是專供汽車進行道路試驗用的場所，汽車道路試驗是考核和評價汽車質(zhì)量的最終技術(shù)措施和手段，越來越多的汽車廠商注重建設(shè)專用的汽車測試場。汽車測試場是由測試道工程(高速環(huán)道、綜合性能測試道、剎車性能測試道、噪音(ISO)測試道等)和基礎(chǔ)設(shè)施工程(跨線橋、排水、房建、場地平整及地基改良工程等)組成，高速環(huán)道是汽車測試場的主體設(shè)施，施工復雜、表面精度要求高。路面的平整度對車輛行駛影響很大，平整度高，行車的舒適性好。對于在高速環(huán)道上高速運行的試驗車輛來說，平整度尤為重要。世界各國有代表性的部分汽車測試場參數(shù)見表1。[1-2]

表1 世界各國有代表性的部分汽車試驗場參數(shù)

南昌江鈴小蘭基地測試場設(shè)計占地約240 hm2。測試場雙曲面高速環(huán)道由緩和曲線段+圓曲線段+緩和曲線段組成，其中圓曲線段長157 m，曲線半徑為91.25 m；緩和曲線段長132.5 m；高速環(huán)道曲線段內(nèi)外側(cè)高差3.643 m。高速環(huán)道設(shè)計為鋼筋混凝土路面，分為低速、中速、高速3個環(huán)道，路面的平整度對車輛行駛影響很大，平整度直接關(guān)系到車輛的行駛舒適性。小半徑雙曲面混凝土路面標高控制困難，直接關(guān)系到施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

1 施工方案

目前國內(nèi)外較大型汽車測試場高速環(huán)道曲線段為瀝青路面，需要使用擁有專利技術(shù)的曲面瀝青攤鋪機完成，機械進場費和使用費極其高昂。為節(jié)省進口瀝青攤鋪機的高額機械費用，國內(nèi)多數(shù)汽車測試場高速環(huán)道曲線段路面采用混凝土路面，普遍存在施工難度大、施工效率低、施工精度難以控制、異形模板量大且難以加工制作、施工縫太多影響使用效果等問題。本工程應(yīng)用一種高環(huán)混凝土雙曲面組合鋼模板及鋼模間輔以預埋曲尺的施工技術(shù)。根據(jù)雙曲線段空間結(jié)構(gòu)分析研究，確定高速環(huán)道雙曲面混凝土路面空間坐標的分析結(jié)果見表2，繪制曲線段斷面圖，為雙曲模板制作及路基刷坡提供依據(jù)。在4.8 m寬混凝土板中垂直環(huán)道中心線增設(shè)3道曲尺，間距1.2 m，可以保證曲面平滑順接。通過研究，制定了“鋼模板間預埋曲尺—橫向按道(高、中、低環(huán)道)分斷面、縱向加密測量控制—高、中、低速車道混凝土同步澆注”的施工方案，確保工程順利實施。[3-4]

表2 高速環(huán)道雙曲面混凝土路面空間坐標分析結(jié)果

圖1 施工工藝流程圖

2 施工工藝及控制

2.1施工工藝

施工操作流程詳見圖1。

2.2施工過程控制

2.2.1 路基平面處理

高速環(huán)道曲線段路基平面布置如圖2所示。路基施工包括測量定位、備土、備灰、拌合、整平、碾壓、檢測。

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析加荷過程中路基的穩(wěn)定情況，以便控制施工加荷速率，堆載預壓一定時間后，分析沉降發(fā)展規(guī)律，及時了解工程進展及路基穩(wěn)定情況，進行施工過程控制。

2.2.2 模板和曲尺的制作

針對雙曲面陡坡的施工特點，采用分段設(shè)計、分段加工、整體拼裝的組合鋼模板，易支易拆，便于施工。圓曲線段的每個斷面都是相同的，緩和曲線段弧度變化率，依據(jù)斷面圖制作、布設(shè)異型鋼模板，如圖3、4所示(圖3中長度單位為m,圖4為長度單位為mm)。

曲尺由可調(diào)節(jié)支撐及模板組成，可調(diào)節(jié)支撐由支桿(Φ16鋼筋)、可調(diào)節(jié)套筒及模板卡槽組成，支桿與模板卡槽焊接，曲尺模板采用12 mm×40 mm竹膠板，模板弧度制作方法同異型鋼模板。模板制作斷面圖如圖5所示(圖中長度為m)。

圖2 高速環(huán)道曲線段路基平面布置圖

圖3 模板制作平面布置圖

圖4 A-A剖面模板布置示意圖

圖5 模板制作斷面圖

圖6 曲尺斷面圖

2.2.3 雙曲面模板安裝定位

高速環(huán)道曲線段，縱向略帶弧度，兩模板間距為4.8 m，為保證路面弧度精確，沿縱向水平投影距離1.2 m處預埋曲尺，每2塊模板間3根曲尺，曲尺面弧度制作方法同橫向模板。曲尺斷面圖如圖6所示，曲尺詳圖如圖7所示(圖6、7中長度單位為mm)。

圖7 曲尺詳圖

與以往普通鋼模板相比較，組合鋼模板間輔助以曲尺的新型工藝，節(jié)約了施工成本，提升了施工效率，成本對比分析見表3。

由表3可知，新型鋼模板在鋼材用量、修正復核等方面均具有明顯優(yōu)勢，鋼模板數(shù)量為傳統(tǒng)架模方式的1/4，節(jié)約了架模成本，并顯著提升施工效率，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

2.2.4 墊層混凝土澆注

澆注墊層混凝土，每塊墊層必須一次性澆注完成，塌落度控制在100±10 mm范圍內(nèi)，根據(jù)側(cè)?？刂凭€控制C15墊層混凝土厚度，待墊層混凝土初凝后，Φ12鋼筋網(wǎng)與混凝土墊層采用鋼筋錨入固定，鋼筋綁扎好，調(diào)整好鋼筋保護層厚度。

2.2.5 鋼筋綁扎

鋼筋采用現(xiàn)場綁扎。綁扎過程中，鋼筋網(wǎng)與預埋鋼筋連接固定。

2.2.6 曲尺拼裝定位

雙曲線段設(shè)計混凝土施工塊寬4.8 m，為保證路面曲度，沿橫向水平投影方向預埋3道曲尺，間距1.2 m。曲尺支撐間距為1.2 m，每個支撐點通過設(shè)計坐標對應(yīng)標高進行定位，通過預埋曲尺支撐部位的可調(diào)節(jié)套筒調(diào)節(jié)高度。

表3 模板成本對比分析

圖8 高環(huán)曲線段混凝土面層跳倉施工圖

2.2.7 雙曲路面混凝土澆注

混凝土采用泵車泵送，人工配合小型機具攤鋪，人工攤鋪時，嚴禁拋擲和摟耙，以防離析，掌控混凝土的自流。為保證高速環(huán)道雙曲面面層大坡度的表面性能，以中、高速車道間的縱縫為界，先下部后上部的程序，按行車方向(ZH～HY，緩坡至陡坡)進行跳倉施工，即本塊混凝土澆注完成后左右間隔相鄰一塊不澆注，跳隔澆注下一塊混凝土，待混凝土凝固后調(diào)回澆注預留塊混凝土，如圖8所示(圖中長度單位為mm)，先澆注①號板塊，待混凝土終凝后拆除①、②號板塊間模板，澆注②號板塊混凝土，待②號板塊混凝土終凝后拆除①、②號板塊四周模板，利用已澆注好的混凝土板塊側(cè)邊做臺模，支護平行于行車方向的切向模板，按同樣順序依次澆注③、④號板塊混凝土。

2.2.8 表面壓光

至少進行3遍路面壓光。混凝土初凝前進行初次壓光，用木抹子搓壓后，用鐵抹子初次壓光，同時處理好角及細部，要求壓實平整。待混凝土表面收水后(人踩有腳印，但不陷入時為宜)，進行面層分遍壓光，終凝前完成壓光。壓光時用力均勻，將表面壓實、壓光，清除表面氣泡、砂眼等缺陷達到混凝土平整、無外露石子、顏色均勻一致。

2.2.9 養(yǎng)護

混凝土終凝后，及時覆蓋土工布或草墊，防止烈日暴曬產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。養(yǎng)護期間要保持混凝土路面表面濕潤?；炷撩娓采w養(yǎng)護不少于14 d。

3 質(zhì)量控制

1)高速環(huán)道曲線段石灰土路基填筑

高速環(huán)道曲線段石灰土路基填筑為雙曲面路基，由于當?shù)赝猎瓷靶暂^大，針對工程具體情況，采用分斷面、分層填筑、分層碾壓的施工方式。在建立的標高及坐標網(wǎng)范圍內(nèi)，沿路基車道內(nèi)、外側(cè)5 m左右位置，間距30 m設(shè)置一坐標、高程控制點，測量儀器采用GPS及DINI03電子水準儀，測量2個回合，閉合后取平均值。分層填筑時，對每層填筑邊2 m外做引樁并預放出上層填筑高程點對本層進行復核。繪制詳細的斷面圖，通過斷面圖確定路基填筑高程及寬度。按照計算的松鋪厚度將土運至攤鋪地攤鋪均勻一致后，用灰土拌合機進行拌合(土塊最大直徑≤15 mm)。

填筑路基前根據(jù)設(shè)計的石灰的質(zhì)量分數(shù)(8%)，根據(jù)原材料中水的質(zhì)量分數(shù)、石灰松方干密度及石灰土最大干密度計算每m2的合理石灰用量。填筑路基時，用裝載機對打好方格的路基按規(guī)定質(zhì)量布灰，配合人工灑灰，然后按計算好的灰劑量將石灰均勻地鋪撒在標線范圍內(nèi)。

填筑路基時，按照計算的路基橫斷面位置，分別測量放樣出每個斷面、每層石灰土填筑范圍?？梢园凑找话懵坊钪绞剑椒謱犹钪€路基至設(shè)計路基頂面，并預留頂面一層待預壓卸載后填筑。

成品路基養(yǎng)護期內(nèi)嚴禁重車在作業(yè)段內(nèi)調(diào)頭。

2)模板

模板是路面混凝土成型的主要支撐和依據(jù)，應(yīng)有一定的強度和剛度，并能經(jīng)受施工過程的攤鋪、振搗、整平、做面等作業(yè)機械的負荷和側(cè)向壓力而不產(chǎn)生明顯的變形和位移，始終保持設(shè)計要求的平面位置和高程，易支易拆，便于施工。

連接各分段模板后鋼板頂面的形狀應(yīng)與路面徑向斷面高程曲線相符，高差不得超過2 mm，若有不符之處，應(yīng)用電動手持砂輪予以修正。檢查時以模板首尾兩端的聯(lián)線為橫軸，計算出模板頂面曲線的縱向距離。在平整的水泥混凝土地坪上畫出縱橫正交的直角坐標網(wǎng)格，以模板首尾兩端聯(lián)線作x軸，畫出模板頂面的理論計算曲線，然后與實際模板對比，檢查項目和允許偏差見表4。

表4 模板偏差檢查標準

3)混凝土面層

澆注混凝土面層前預埋好3個斷面曲尺，曲尺面檢驗方式同橫向模板。分2次澆注，低、中速車道一次澆注，塌落度控制在100±10 mm范圍內(nèi)，高速車道單獨澆注，塌落度控制在80±10 mm范圍內(nèi)。

圖9 混凝土面層找平示意圖

混凝土面層弧度依據(jù)橫向模板及曲尺控制，分2次下料，第一次下料厚度約為15～18 cm，從高至低為依次澆注，插入式振搗棒進行振搗，每棒間距為30 cm×30 cm，以混合料停止下沉、并無氣泡冒出控制振搗時間，不過振、也不能漏振，提棒要緩慢。振搗傳、拉力桿位置時，安排專人校正傳、拉力桿位置，從上往下振，如混凝土塌落度過大，振搗時人工用刮杠搭在模板或曲尺與刮板之間，擋住混凝土避免大體積下滑，同時完成攤料；底層料接近初凝且振搗完成，放置剩余6～9 cm厚度混凝土。

頂面找平后，刮杠配合平板振動器從高處向低處依次提漿，刮杠搭在2模板與曲尺之間復核面層弧度，同時補足缺料部位，多余料刮除。

提漿后，用鋁合金刮杠搭在2模板或曲尺之間進行整平(刮杠兩端必須平行且垂直于模板或曲尺)，如圖9所示(圖中長度單位為mm)，從上至下刮除多余浮漿(重復3遍)，達到模板與曲尺間弧度。達到面層弧度，拆除預埋曲尺，混凝土補足曲尺縫隙并搗實，平板振動器微振，達到整個面層線形圓滑。

4 結(jié)語

“鋼模板間預埋曲尺—橫向按道(高、中、低環(huán)道)分斷面、縱向加密測量控制——高、中、低混凝土同步澆注”的施工方案，具有造價低和效果好的優(yōu)點，很好地實現(xiàn)了設(shè)計要求，有效地控制了曲面坐標和高程，從而精確控制了路面曲度，并減少了路面施工縫數(shù)量，提高了施工質(zhì)量和效率，節(jié)省模板，加快了施工進度，降低了施工成本，可廣泛應(yīng)用與雙曲高速環(huán)道的施工中，為其它類似工程提供良好的施工借鑒。

[1]劉其順.汽車試驗道路的研究與探討[J].汽車研究與開發(fā),1995(6):13-16.

[2]金聞志.高速公路路面工程監(jiān)理要點[J].公路與汽運, 2006(4):15-18.

[3]賈元華,董平如. 高速公路建設(shè)與管理[M].北京：北方交通大學出版社, 2002：39-46.

[4]夏井新,黃衛(wèi). 高速公路工程建設(shè)管理一體化系統(tǒng)研究[J].東南大學學報:自然科學版, 2001，31(5)：30-34.

(責任編輯：郎偉鋒)

ResearchonConstructionTechnologyofDouble-CurvedConcretePavementofHigh-SpeedCircularTrackwithSmallCurveRadius

YINQian-qian

(ConstructionEngineeringCo.,Ltd.,ChinaRailwayTenthGroupCo.Ltd.,Jinan250101,China)

Given the difficulties of controlling the curvature and elevation of the double-curved concrete pavement of high-speed circular track with the small curve radius, the special type of combined steel frameworks are produced based on the research of the construction technology. The curved rulers are pre-buried between the frameworks to improve the construction accuracy, accelerate the construction process and save the construction cost. This research can be used for reference in the similar construction.

high-speed loop; steel form auxiliary square; construction technique; quality control; cost comparison

2014-01-03

山東省第三批技術(shù)創(chuàng)新項目計劃(2012319011011)

殷倩倩(1981—)，女，濟南人，中鐵十局集團有限公司工程師，主要研究方向為路面施工技術(shù).

10.3969/j.issn.1672-0032.2014.01.012

U416.216

A

1672-0032(2014)01-0053-06