高速公路连续配筋混凝土路面施工技术

　1 工程概况
　　连续配筋混凝土路面(简称CRCP)是在混凝土路面中纵向配有足够数量的钢筋以控制混凝土路面板纵向收缩产生裂缝的结构形式。由于它耐久性好，行车舒适平顺，养护量小，虽然初期投资额较高，但在其整个使用寿命期内具有良好的经济性，因而在国外应用广泛。为了研究CRCP在国内的应用情况，在张（家口）石（石家庄）高速公路上修筑了CRCP试验路。
　　试验路位于张（家口）石（家庄）高速公路张北至旧罗家洼段，桩号为K44+740～K45+837，长1100 m。试验路所处地区属温带大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季短促炎热，年度极端最高气温为39.4℃，极端最低气温-28℃，平均冻土深度为1.4～1.5 m之间。该地区为黄土高原干湿过渡区，实验路段第四系黄土分布范围广泛，上层主要是亚粘土，中层主要是碎石土+砾砂+粉细砂，下层由亚粘土组成，该段黄土普遍具有湿陷性，湿陷深度为3～5 m，且0～3 m范围内粘性土和砂性土的承载力普遍较低。
　　2 设计方案
　　张石高速公路路基宽24.5 m，中央分隔带宽3 m，为双向4车道，行车道宽度为2×3.75 m，硬路肩宽度为2.5 m，另有0.75 m的土路肩，最大纵坡5％。设计CRCP板宽为10 m，包括2条行车道和硬路肩。
　　路面结构厚度要求为70 cm，为方便施工，底基层、基层、封层采用与毗连路段相同的结构，初定试验路方案为：16 cm水泥稳定砂砾底基层＋17 cm水泥稳定碎石基层＋1～2 mm改性乳化沥青下封层＋27 cmCRCP面板＋1～2 mm粘结层、找平层＋6 cm AC-20Ⅰ＋4 cmAC-13Ⅰ。CRCP面板的厚度初步定为27cm。
　　配筋设计按照规范中的要求来进行。根据计算，综合确定CRCP路面的钢筋直径为16 mm，配筋率为0.72％。此时钢筋间距为103 mm。横向钢筋配筋率约为纵向钢筋的1/8～1/5，主要目的是保持纵向钢筋的间距，稳固钢筋网。根据其它工程实践的经验，钢筋直径定为12 mm，横向钢筋间距采用60 mm。
　　端部处理一端采用地锚梁，另一端采用锚拉缝的端部约束方法。
　　3 施工工艺
　　3.1 施工准备
　　施工准备主要包括原材料的准备和检验、路面基层检查验收以及施工场地与施工机械的准备。试验段除水泥混凝土原材料堆放场地外，还有钢筋制作场地。钢筋制作场地布置在距试验段较近处，以便将预制加工好的钢筋运至工地。运至施工现场的柴油发电机作为充足的电源来保证制作钢筋所需要的电力。
　　施工机械包括混凝土拌和机、吊车、自卸汽车、接料斗、振捣机组、振捣梁、钢筋制作设备(电焊机、弯筋机、切割机、空压机等)、洒水养护机械、发电机组等。在进行试验段施工之前，施工单位对施工设备进行全面检查、调试、校核、标定、维修和保养，试运行正常，对主要振捣棒等易损件做适量储备。
　　3.2 钢筋安装
　　钢筋网的制作、安装和定位是CRCP不同于普通水泥混凝土路面施工的主要内容，也是CRCP施工中的关键技术。钢筋网的质量直接影响到CRCP面板裂缝的数量和间距，所以钢筋网的安装一定要牢固，定位一定要准确。
　　3.2.1 施工放样及模板安装
　　试验段先制作钢筋网，拉线定位钢筋网，再架立模板。这样可以把混凝土已经达到终凝状态的面板处的模板拆下，安装到后续施工段内，不影响钢筋网的制作。
　　3.2.2 钢筋制作
　　在施工中对钢筋进行了抽验，试验和抽验数据都符合规范要求。根据钢筋混凝土裂缝开裂机理，裂缝的间距和宽度取决于混凝土的强度以及钢筋与混凝土之间的粘结。由于钢筋的锈蚀状况对钢筋与混凝土的粘结强度有影响，施工中对重锈钢筋进行除锈处理，以保证钢筋表面洁净无杂物。
　　钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲的钢筋均预先调直，并严格按照设计要求进行钢筋的弯制和末端弯钩。根据规范要求，采用冷拉法时，Ⅰ级钢筋冷拉率不宜大于2%，Ⅱ级钢筋冷拉率不宜大于1%。
　　先将纵、横向钢筋加工成设计尺寸后，再运至工地焊接、绑扎成型。端部的矩形地锚梁和工字梁枕梁的钢筋网也是先在钢筋制作场地加工成钢筋骨架片，在工地就位后焊接或绑扎成型。
3.2.3 钢筋网的安装
　　路面基层检验合格后，即可安装钢筋网。安装时首先将横向钢筋按设计尺寸布置于底层，然后布置纵向钢筋，确定钢筋在板厚方向的高度后，再焊接、绑扎成钢筋网。路面钢筋网及钢筋骨架安装位置精度应符合表1的规定，焊接和绑扎的精度应符合表2的规定。
　　纵向钢筋接头采用电弧单面搭接焊的方法，搭接长度为16 cm，纵筋与横筋的交叉连接采用钢丝绳绑扎。纵筋的焊接接头应错开布置，焊接点连线与路面纵向夹角大约为45°，布置第一排纵筋时，可采用一组共99根不同长度的钢筋以错开焊缝。浇筑前应检验绑扎或焊接安装好的钢筋骨架，不得有贴地、变形、移位、松脱和开焊现象。
　　3.2.4 钢筋支架
　　钢筋标高采用支架固定。钢筋支架不仅要能保证钢筋网的稳固，其自身也要足够稳定，以防止在摊铺混凝土时被推倒。另外，钢筋支架不得嵌入基层，以避免钢筋支架阻碍CRCP面板的自由伸缩，或防止面板伸缩造成支架钢筋破坏基层。为此，采用Φ16钢筋弯拉制作成“ ”形的并且高度符合要求的支架。钢筋支架横向间距约为150 cm，纵向间距为120 cm，即每隔一根横向钢筋设置1个支架。施工时将部分钢筋支架点焊在横向钢筋下方，然后将已焊接好的纵向钢筋绑扎在横向钢筋之上，从而形成稳固支撑的钢筋网。之所以只点焊部分支架，主要原因是：在摊铺混凝土时，其它部分的钢筋网会受到一定的推力，点焊在横筋上的支架较少，钢筋网受到基层表面的阻力也较小，比较容易产生滑移，可以避免产生翘曲变形。根据上述要求，试验路需要约5 472个高度为13±0.2 cm的钢筋支架。实践证明，该钢筋支架在摊铺混凝土时，确保了钢筋网的稳固定位，而且该支架还具有加工简便、施工方便、牢固可靠、经济实用等优点。

　　3.3 混凝土施工
　　钢筋安装就位后，可进行混凝土的摊铺。混凝土施工中应严格保证施工质量。为加快施工速度，布设钢筋和浇筑混凝土采用流水作业法按顺序实施。
　　3.3.1 摊铺
　　混凝土的摊铺包括浇筑、振捣、收浆、抹面和拉毛。由于钢筋网已经预先安设，所以混凝土运输车无法纵向进料，必须采取侧向进料的方式。试验路采用自卸车运输，卸入接料斗，吊车侧向进料，辅助人工摊铺的方式进行。现场施工表明，这样的机械配置能够保证施工的质量，但相对于滑模摊铺而言，施工速度较慢，10 m宽的混凝土路面平均日施工速度为200 m左右。当进行大规模施工时，建议采用滑模摊铺机施工。
　　保证钢筋网上下的混凝土得到充分振捣密实是连续配筋混凝土路面摊铺的关键。试验路施工过程中，所采用的振捣机组由27根插入式振捣棒组成，根据钢筋网间距均匀分布在试验路全宽，并辅以振捣梁振实，以保证振实效果，同时振捣梁沿摊铺方向进行提浆拖平。
　　为保证CRCP表面与沥青混凝土罩面的有效粘结，混凝土终凝前采用钢梳将表面梳成1～2 mm的横槽。
3.3.2 养生
　　试验段用土工布覆盖新鲜混凝土表面，以确保混凝土水化反应充分进行，并防止混凝土失水过多过快，避免混凝土因干缩严重而导致面板不规则或严重的开裂。混凝土表面始终呈潮湿状态。养生时间为7d，此时混凝土强度已达到设计值的80%。
　　3.4 端部处理
　　3.4.1 矩形地锚梁施工
　　在试验段起点采取矩形地锚梁进行端部处理。施工时，首先按设计尺寸挖好地梁基坑，按设计位置安装钢筋骨架并固定牢固，然后进行水泥混凝土的浇筑和养生。其中，浇筑矩形地锚梁要与摊铺面板混凝土连续进行，以使地锚梁与CRCP形成一个整体。
　　在地锚梁的施工过程中，需要注意以下几点：

图1 矩形地锚梁施工工序

　　（1）由于地锚梁体积较大，无法采用先安装好钢筋笼再吊放入基坑中的做法，所以在钢筋制作场地加工成钢筋骨架片后，由人工在基坑内将钢筋笼焊接、绑扎成型。
　　（2）地锚梁的成型无法采用架立钢模，而是将基层的水泥稳定碎石进行切割破碎，开挖基坑，偏于安全考虑，基坑开挖至略微大于设计尺寸。
　　（3）为防止钢筋笼由于巨大的自重而下沉及保证足够的混凝土保护层厚度，在基坑底部和边上放置混凝土垫块，并在钢筋笼上端增加数根钢筋支撑。
　　（4）为了减少钢筋笼的扭曲，在钢筋笼两侧绑扎钢筋支架(同时可以避免钢筋笼与基坑接触，保证足够的混凝土保护层厚度)。
　　由于地锚梁钢筋笼较密，且基坑较深，地锚梁先分层浇筑成型，并由人工将振捣棒放入基坑中逐层振捣，待基坑内混凝土高度与基层顶面大致相齐时将CRCP面板一并摊铺完毕。

图2 地锚梁钢筋架设

　　3.4.2 锚拉缝施工
　　试验段终点采取普通锚拉缝进行端部处理。施工时，要注意接缝枕板表面平整，以利于端部面板的自由伸缩。
　　4 结束语
　　张石高速公路连续配筋混凝土路面试验路的设计和施工，从原材料准备、钢筋施工、混凝土施工和端部处理等多个方面积累了经验，为连续配筋混凝土路面在我国的推广应用提供了一定的实践经验。

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