高速公路橋梁預制場硬化層再利用技術研究

周順文

【摘要】建在高速公路路基上的橋梁預制場，在路面墊層施工之前，需要破除掉預制場的臺座和混凝土硬化層，耗費大量的資源及施工工期，有必要對硬化層再利用進行研究。因此本文從路面結構設計、經濟效益、施工控制關鍵因素幾方面提出如何較好的進行預制場硬化層再利用。

【關鍵詞】預制場硬化層；再利用；路面結構；效益分析；關鍵因素

1、概況

目前新建高速公路全線地勢起伏一般較大，全線橋梁占比越來越高，需要設置多個橋梁預制場。運梁車對便道的要求較高，而現(xiàn)場交通運輸一般很難滿足要求。考慮運梁成本以及場地限制，同時為達到方便施工，節(jié)省土地資源，大部分預制場需要設置在已建好的路基上。按以往常規(guī)做法，建在路基上的橋梁預制場，在路面墊層施工之前，需要破除掉預制場的臺座和混凝土硬化層，整平至路床頂面標高，驗收合格后方可施工路面層，耗費大量的資源及施工工期，同時棄渣堆放占用土地、對環(huán)境影響不利。針對路基上的橋梁預制場存在場地清理工期長、耗費大量的資源、影響路面的攤鋪澆筑等問題，應從路基、路面施工圖設計開始階段就詳細制定預制場硬化層再利用的方案。

2、路面設計

2.1 路面結構設計。作為高速公路新建路面，應在確保路面結構耐久性的前提下利用預制場硬化層。預制場硬化層如作為下基層使用，層間模量比大，路面結構組合受力不明確。同時硬化層并不能直接等同于混凝土舊路面，它沒有規(guī)則的板塊劃分，路面厚度不足，路面的耐久性得不到保證。因此不適宜作為高速公路的下基層使用。建議將預制場硬化層作為底基層進行使用，整個路面結構類似于將瀝青路面鋪筑在巖石路基上，路面結構耐久性好。

綜合考慮預制場混凝土路面使用期間的強度要求以及作為路面底基層承載能力要求，建議預制場硬化層選用C25混凝土。橋梁預制場硬化層標高按主線瀝青路面底基層標高進行控制。硬化層厚度建議為20cm，與底基層厚度基本一致。硬化層底部應設置與主線路基相同厚度的碎石墊層，既利于路面排水，又可以提高硬化層在使用階段的耐久性。

現(xiàn)有高速公路挖方路段的路面邊部均設置了碎石滲溝，填方路段中央分隔帶排水均設置了橫向排水管，在預制場路面設計階段應明確設置間距、尺寸，在硬化層施工前，要求先行預埋這些排水設施，避免后期施工破壞硬化層，同時也利用預制場路基穩(wěn)定。

2.2 硬化層接縫設計。底基層上部有18cm瀝青面層+38cm水泥穩(wěn)定碎石基層，底基層的溫度疲勞應力及溫度應力的大小幾乎可以忽略不計，并可以大大降低舊混凝土板荷載應力。按照瀝青路面設計規(guī)范計算，硬化層做底基層時層底彎拉應力不到0.5MPa，遠小于C25混凝土的彎拉強度設計值為3.5MPa，硬化層的承載能力是足夠的。

C25混凝土底基層不同于面層，底基層未切縫導致即使發(fā)生了溫縮裂縫、干縮裂縫、荷載裂縫，由于上部的基層和瀝青面層存在，可以保證裂縫兩側混凝土均勻承受荷載，裂縫不會進一步擴展。并且不存在動水壓力導致硬化層出現(xiàn)唧漿和錯臺，裂縫附近不會出現(xiàn)較大的位移，避免上方水泥穩(wěn)定碎石基層和瀝青面層由于應力集中出現(xiàn)反射裂縫。因此C25水泥混凝土硬化層用作底基層時可不進行縱、橫縫切縫。

但由于預制場硬化層在用作瀝青路面底基層之前，部分車道需當作便道使用，為避免這部分道路在將近二年的使用時間內出現(xiàn)嚴重的病害，鋪筑水泥穩(wěn)定基層前進行大量處治，應設置縱縫和橫縫。當便道寬度小于6m時，可不設置縱向縮縫，寬度大于6m時，應按間距0.8m，設置0.7m長直徑為14mm的螺紋鋼筋。橫向施工縫間距為5m，采用不設傳力桿的假縫形式，并進行灌縫處理。

3、效益分析

高速公路對橋梁預制場水泥硬化層的再利用，每個預制場可節(jié)省費用50萬元，同時每個預制場可節(jié)省清理期約20天。為加快路面施工創(chuàng)造有利條件，同時對路面質量而言，由于利用混凝土硬化層代替路面底基層，整體性更好，且有效預防路面不均勻沉降的產生，同時提高了路面結構層質量。全線可節(jié)約棄渣場地，減少占用農田，減少棄渣對環(huán)境造成污染，具有良好的經濟社會效益。

4、硬化層成功利用的關鍵因素

高速公路橋梁預制場硬化層的成功利用，需要業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理各方面統(tǒng)一協(xié)調，關鍵是做好以下幾個方面的工作。

4.1 業(yè)主應重視預制場硬化層利用的經濟社會效益，在施工圖設計階段中明確路面結構形式，統(tǒng)一制定預制場標準化建設的原則。

4.2 施工單位預制場的選址要合理，盡量不要選擇超高路基段。超高段路面橫坡一般達到4%，預制場硬化層與路面底基層頂面標高差最大可達到0.78m，為保證路面結構層受力的均勻性，硬化層不宜再利用，需要鏟除。

4.3 預制場建設的標高要嚴格按照路面底基層頂面標高控制，施工過程中如果預制場硬化層實際標高超過底基層頂面設計標高過大，需對超高部分鑿除，然而剩余硬化層也將無法利用。現(xiàn)有主要的公路建設模式為路基、路面分開招標，同一路段路基、路面很可能不是同一家施工單位。因此，預制場建設的標高需要業(yè)主進行審核，做好協(xié)調工作。

4.4 路床的驗收以路面設計要求的路基彎沉指標進行控制，路床驗收合格后才能進行預制場墊層施工。預制場硬化層的施工順序為路基填筑或開挖→路床驗收→預制場硬化層施工→預制場臺座施工→預制梁板→預制梁板施工完畢后鑿除臺座→修整硬化層→硬化層驗收。

預制場混凝土硬化層施工必須按路面基層墊層施工規(guī)范要求實施，做好防水措施，防止預制梁板時的養(yǎng)生水浸入路基，影響路基的穩(wěn)定。預制場混凝土臺座鑿除時防止破壞混凝土硬化層，嚴禁爆破作業(yè)。對施工過程中損壞的硬化層要采用同等厚度的C25混凝土進行修補。

5、結論

高速公路橋梁預制場混凝土硬化層再利用技術可以節(jié)約工期、降低工程造價，具有顯著的經濟效益和社會效益，并且在實際設計、施工中易于實施，完全值得在今后高速公路工程中推廣應用。