預(yù)制模塊化道路技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用

崔冀龍

（邢臺(tái)華辰交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

預(yù)制模塊化道路技術(shù)為道路施工提供了一種能夠快速裝配的模塊化道路，能有效解決道路施工工期長的問題，同時(shí)，其拆除后的材料能夠?qū)崿F(xiàn)回收以及重復(fù)利用，減少了路面拆除時(shí)產(chǎn)生的大量建筑廢棄物，有效降低了路面工程中固體廢棄物污染，進(jìn)而更好地滿足綠色建筑的需求。本文將從節(jié)能環(huán)保、縮短工期等方面出發(fā)，將其與傳統(tǒng)道路技術(shù)進(jìn)行對比，探討預(yù)制模塊化道路技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用。

1 預(yù)制模塊化道路施工方法

傳統(tǒng)的道路建設(shè)施工現(xiàn)場，往往把現(xiàn)澆混凝土路面作為臨時(shí)馬路。同時(shí)，為解決貨運(yùn)車輛的承重問題，在施工混凝土路面時(shí)，通常需把厚度控制在200mm 以上，如此，在路面建設(shè)開始之前，就需要大量的混凝土。部分道路屬于分段式施工的情況，一些項(xiàng)目會(huì)將最先開始的項(xiàng)目作為臨時(shí)路段，而在下一次項(xiàng)目開始后就將其挖掉，產(chǎn)生了建筑材料、人工和機(jī)具的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)形成大量的施工廢棄物，從而導(dǎo)致環(huán)境污染。而預(yù)制模塊化技術(shù)很好地解決了上述施工浪費(fèi)問題，為道路施工提供了一種新的綠色施工解決方案。

1.1 預(yù)制模塊化道路施工原理

預(yù)制道路的主要原料為混凝土預(yù)制板塊和配套的排水設(shè)施，作為一種模塊化道路單元，包括框架體系與鋪設(shè)在框架結(jié)構(gòu)上的路面板。主要原理為：首先在地基基層的表面上，根據(jù)預(yù)先規(guī)劃好的模量布設(shè)好混凝土板。把預(yù)制好的水泥板在運(yùn)送至施工地點(diǎn)之后進(jìn)行鋪設(shè)，并在板內(nèi)設(shè)置鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，板中需設(shè)計(jì)吊孔，以便后期的吊裝工作。主路布設(shè)完畢后，加入相應(yīng)的排水設(shè)備，即可進(jìn)行后續(xù)的工程施工。臨時(shí)道路板塊布筋圖見圖1。

圖1 臨時(shí)道路板塊布筋圖

1.2 預(yù)制模塊的制作流程

此項(xiàng)綠色施工模塊化工具臨時(shí)道路板的制造工序，大致分為如下幾個(gè)方面：

（1）預(yù)測防線：首先要選擇好合適的位置，清理好場地，根據(jù)實(shí)際自然土面的高度以及路面標(biāo)高，確定好道路路基的高度以及坡度。運(yùn)用專業(yè)儀器定出道路中線和邊線，打好定位樁，按照測量好的位置，固定預(yù)制道路塊的位置。

（2）槽型鋼板邊框制造法：將懸挑腳手架中的槽鋼板挑梁作為槽型鋼板邊框的主要原料，加工做成路面塊的周邊框架。設(shè)置好路面塊的尺寸，注意槽鋼板的平邊需要置于外側(cè)面，最后從槽鋼板側(cè)面向兩端進(jìn)行焊接，最后圍成四邊形造型。

（3）邊框的焊接：使用符合規(guī)格的圓鋼鋼筋，將鋼筋兩端彎成90°的彎鉤形，并將彎好的彎鉤一頭與上述槽型鋼邊的內(nèi)部進(jìn)行焊接，最大焊縫距離約為500mm。臨時(shí)道路板塊平面圖見圖2。

圖2 臨時(shí)道路板塊平面圖

（4）對鋼筋進(jìn)行扎綁：使用符合規(guī)格的圓鋼鋼筋，雙層雙向交錯(cuò)布設(shè)于槽鋼邊框內(nèi)側(cè)，先綁扎下層鋼筋，再綁扎上層鋼筋，其間還必須布置好鋼筋保護(hù)層墊塊和上層鋼筋支架。

（5）吊環(huán)預(yù)埋裝置：先將圓鋼鋼筋的兩頭彎曲為180°的彎鉤，從中間向上彎曲，放在下層鋼筋上，兩端與所述下層鋼筋直徑進(jìn)行焊接。使吊環(huán)的最頂面處高度小于槽鋼板邊框上表面10mm，并在槽鋼板邊框內(nèi)的死角處設(shè)四個(gè)吊環(huán)。吊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

圖3 吊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

（6）裝配掛環(huán)孔模套：在步驟（5）的掛環(huán)中心位置處，用直徑為130mm 的PVC 管套于環(huán)上，其中部與掛環(huán)的中部重疊。

（7）澆筑混凝土：澆筑前檢查槽鋼邊框、吊環(huán)等板塊模內(nèi)有無污垢，清理完畢后留置同條件試塊；采用連續(xù)澆筑的方法順著一個(gè)方向進(jìn)行澆筑；澆筑完成后及時(shí)修整，對道路板塊板面拉毛，等待混凝土終凝后將（6）中的PVC孔模套拆除。

（8）養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑后12h加覆蓋和澆水養(yǎng)護(hù)。

1.3 預(yù)制模塊道路的施工流程

（1）預(yù)制好混凝土模塊后，再對其進(jìn)行鋪陳安裝，首先要壓實(shí)路基。根據(jù)測量好的路面標(biāo)高和道路完成標(biāo)高使用挖土機(jī)進(jìn)行回填以及開挖；路基修理平整后，將道路范圍內(nèi)的土方整平，從道路中線向路堤兩邊做2%的橫坡，用150kN 振動(dòng)式壓路機(jī)碾壓。碾壓后從中線向兩旁順次碾壓，注意均勻。同時(shí)，在對路面地基進(jìn)行處理時(shí)，需考慮道路承載重型車輛還是輕型車輛。若為重載車輛，必須先在路基范圍內(nèi)鋪上100～150mm 的碎石層，在碎石層上鋪以3～5cm 的厚中粗砂墊板壓實(shí)，以提高其平整度。路基寬度比一般道路高度每邊提高約500mm的高度。

（2）逐塊安裝路面層，一般在400mm 寬度的道路，順鋪兩塊板。使板面的拉毛紋理方向與車輛行進(jìn)方向垂直，以提高道路面層和輪胎間的摩擦力。

（3）將預(yù)制塊順序吊裝就位，根據(jù)線位進(jìn)行鋪設(shè)，由中間向兩側(cè)擺放。將板塊輕輕置于墊層上，觀察板塊是否平齊。如果存在較大的錯(cuò)臺(tái)，需重新調(diào)整墊層，直至達(dá)到規(guī)定的平整度為止。

（4）完成預(yù)制模塊的鋪設(shè)后，進(jìn)行填縫處理，將篩過的砂均勻地鋪在模板縫后，進(jìn)行排水溝的設(shè)置，驗(yàn)收合格后便可投入使用。

2 預(yù)制模塊化道路施工技術(shù)在綠色道路施工中的優(yōu)勢

2.1 綠色環(huán)保效益

（1）建筑垃圾排放量方面

若采用現(xiàn)場或臨時(shí)路面采用的水泥硬化2 000m2進(jìn)行測算，其水泥的總用量是0.15×2000=300m3，如果按每次在施工現(xiàn)場用過一次的臨時(shí)道路板2 000m2，按周轉(zhuǎn)四次進(jìn)行核算，如果每周轉(zhuǎn)一次能夠重復(fù)使用一次臨時(shí)道路板，則一次性降低施工廢棄物排放量235m3，如果按周轉(zhuǎn)四次計(jì)算，則可直接降低建設(shè)廢棄物排放量900/m3[2]。

（2）成本費(fèi)用方面

預(yù)制模塊化臨時(shí)道路施工中，一般采取集中吊裝的搬運(yùn)方式，將預(yù)制板塊調(diào)運(yùn)至其他施工以完成材料周轉(zhuǎn)。如果能夠利用調(diào)運(yùn)路線，并充分考慮在施工現(xiàn)場的臨時(shí)道路布置以及與永久道路的關(guān)系，不但能夠節(jié)約上述原料費(fèi)用，還可以更大限度節(jié)約道路的處理費(fèi)用。

（3）環(huán)保方面

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆道路施工在施工的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物，其中包括不可回收利用的碎石材料、廢水泥渣以及有毒害的油漆刷、廢油桶等物品，處理起來也十分麻煩。其次，施工中對居民造成的噪聲污染以及粉塵污染十分嚴(yán)重，如何做好路面施工的綠色環(huán)保成為困擾我國傳統(tǒng)路面工程施工單位的首要難題。預(yù)制模塊化路面建設(shè)很好地克服了上述問題，其較高的復(fù)用度和周轉(zhuǎn)速率有效避免了傳統(tǒng)現(xiàn)澆道路僅一次使用的問題，既節(jié)省了大量的原料資源、人力、物力，又降低了噪聲、灰塵等惡劣的環(huán)境污染。其在環(huán)保方面的優(yōu)點(diǎn)也非常突出，在節(jié)約材料環(huán)境污染資源的同時(shí)，降低了對土地環(huán)境的損害，有效維護(hù)了建筑周圍的自然環(huán)境，為減少施工垃圾提出了可行的舉措。

（4）二氧化碳排放方面

按照目前的水泥產(chǎn)品生產(chǎn)工藝水平測算，如果每次制造或應(yīng)用1t 水泥產(chǎn)品，其平均綜合能耗大約為120kg 的標(biāo)準(zhǔn)煤，向大氣排出的超臨界二氧化碳量就超過了0.75t。每施工1m3混凝土需要0.324t 水泥，而每個(gè)施工現(xiàn)場用一次模塊路板，就可降低54.2t 的二氧化碳排量，如周轉(zhuǎn)四次則可達(dá)到219.37t。而從中也能夠發(fā)現(xiàn)，預(yù)制模塊化路面施工技術(shù)的減排效益也是非常高的。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

為精簡計(jì)算，在不考慮臨時(shí)道路與永久道路結(jié)合的情況下，假設(shè)現(xiàn)有的臨時(shí)道路在一次使用完后將全部拆除重建。本文假設(shè)采用規(guī)格為1000mm×1000mm×200mm 的混凝土預(yù)制塊，傳統(tǒng)現(xiàn)澆路面則采用C30 混凝土澆筑。由此可以得出，采用預(yù)制模塊化的施工費(fèi)用為：預(yù)支費(fèi)用151.32 元/m3，路基處理費(fèi)用為142.55 元/m3，安裝費(fèi)用為151.32 元/m3，轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)費(fèi)為 51.01 元/m3合計(jì)成本費(fèi)用為 449.51 元/m3。傳統(tǒng)現(xiàn)澆道路施工總費(fèi)用為：現(xiàn)澆費(fèi)用151.32 元/m3，路基處理費(fèi)用142.55 元/m3，路基處理費(fèi)用為142.55元/m3，道路拆除費(fèi)用為142.55 元/m3，合計(jì)成本費(fèi)用為449.51/m3。

通過以上成本計(jì)算可知，在第一次使用時(shí)，預(yù)制模塊化道路施工要比傳統(tǒng)的澆筑型施工的成本高出155.64元/m3，主要體現(xiàn)在安裝以及運(yùn)輸費(fèi)用上。但預(yù)制模塊化道路可以進(jìn)行重復(fù)利用以及多次使用，例如用作建筑施工現(xiàn)場的臨時(shí)車道上，如果考慮材料的攤銷量（指完成一定計(jì)量單位建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)，1 次所需的周轉(zhuǎn)材料的數(shù)量），計(jì)算公式為：攤銷量=一次工程原料的使用量×（1+施工過程中的損耗）[1+（可以周轉(zhuǎn)的次數(shù)-1）×補(bǔ)損率]/可以周轉(zhuǎn)的次數(shù)-（1-補(bǔ)損率）×50%/可以周轉(zhuǎn)的次數(shù)。

重復(fù)周轉(zhuǎn)利用的次數(shù)不同其攤銷量也就不同，通過以上公式計(jì)算也可得出，若使用一次，預(yù)制混凝土模塊模板的施工費(fèi)用肯定高于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆方法，但隨著周轉(zhuǎn)次數(shù)的增加，成本降低的百分比就越大，也就越節(jié)約成本，因此，預(yù)制模塊化道路施工技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 工期

在傳統(tǒng)的現(xiàn)澆型臨時(shí)性路面施工方法中，澆筑混凝土后還需要等其達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度和硬度后方可投入使用。而預(yù)制的模板型臨時(shí)性交通路面施工系統(tǒng)則是在傳統(tǒng)施工的設(shè)計(jì)理念上，加入了平行作業(yè)原理，在施工路面基層處理的同時(shí)，通過設(shè)計(jì)測量進(jìn)行模板型工廠化的制造，道路澆筑完成后就可及時(shí)完成吊裝、安裝設(shè)備等過程，既省時(shí)又省事，在較大程度上加速了道路工程建設(shè)的進(jìn)度。臨時(shí)道路的短期交付也縮短了現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)節(jié)，并滿足了現(xiàn)今綠化建設(shè)的需求[3]。

3 預(yù)制模塊化道路施工質(zhì)量控制

（1）工藝方面。在進(jìn)行施工前，應(yīng)編制預(yù)制模塊化道路專項(xiàng)施工方案，且需要經(jīng)過審批合格。對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，保證其掌握相關(guān)工藝要點(diǎn)，避免出現(xiàn)因工藝質(zhì)量問題導(dǎo)致的返工。

（2）模具方面。在混凝土預(yù)制模塊的生產(chǎn)過程中，應(yīng)對所用的預(yù)制模板進(jìn)行驗(yàn)收，包括外觀、尺寸以及性能等方面，合格后方能使用。對于存在缺陷或損壞變形的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行矯正維修，避免對后續(xù)成形模塊的尺寸造成偏差，使現(xiàn)場安裝時(shí)出現(xiàn)無法銜接的情況，影響施工質(zhì)量和工期。

（3）生產(chǎn)場地方面。生產(chǎn)模塊化道路的場地平整度必須符合要求，且應(yīng)進(jìn)行硬化處理，保證澆筑混凝土工序時(shí)不出現(xiàn)沉降。

（4）原材料控制方面。對現(xiàn)場的鋼筋、模板及混凝土等原材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢測。其中鋼筋主要檢測下料長度、安裝定位等是否符合設(shè)計(jì)圖紙要求，鋼筋保護(hù)層墊塊應(yīng)準(zhǔn)確安放。模板應(yīng)刷好脫模劑，保證脫模時(shí)的成形質(zhì)量，并進(jìn)行合理的加固，保證其不跑模?；炷恋奶涠鹊葢?yīng)符合要求，振搗時(shí)保持快插慢拔，不得碰撞鋼筋、預(yù)埋件等物體，合理控制插搗時(shí)間，以無氣泡并逐漸泛漿為停振標(biāo)準(zhǔn)。

（5）模塊化道路的運(yùn)輸與鋪裝方面。預(yù)制塊存放時(shí)，上下墊塊應(yīng)保持同一條直線，避免偏心受力；運(yùn)輸過程中，汽車啟動(dòng)或停止應(yīng)緩慢，控制轉(zhuǎn)彎速度。進(jìn)行吊裝時(shí)，注意保護(hù)預(yù)制塊的邊角混凝土，應(yīng)緩起緩落，避免產(chǎn)生較大的沖擊力，邊鋪裝邊進(jìn)行現(xiàn)場測量，保證模塊化道路的鋪裝精確度和平整度。

4 結(jié)語

模塊化道路建設(shè)以槽鋼為框架，提高了材料的利用率，采用雙層布筋的方法，保障了道路板塊的承重能力，合理的混凝土鋪筑工藝也使板塊具有更高的密度以及強(qiáng)度。工廠化的制作使臨時(shí)道路鋪陳靈活，可隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場需求進(jìn)行收起與鋪平。其多次利用的性能，減少了污染，節(jié)能環(huán)保，滿足國家對綠色施工的要求，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性以及推廣性。預(yù)設(shè)道路技術(shù)還處于不斷發(fā)展的過程中，還有一些待解決的問題。例如設(shè)計(jì)預(yù)制道路的尺寸問題以及運(yùn)輸安全問題等，在施工中實(shí)現(xiàn)全面推廣還需要進(jìn)行長期的探索和改進(jìn)。