摘要：混凝土路面预制拼装是一种快速、环保与经济的路面养护新方法，为了更好地指导预制拼装路面的设计与施工。本文以广州北环高速公路沙贝立交收费广场为例，阐述了混凝土路面预制拼装修复技术存在的问题，并提出了有效的对策，为类似预制拼装修复技术提供参考。
关键词：收费广场；混凝土路面；预制拼装；修复技术
Problems and Countermeasures of Concrete Pavement Prefab Repair Technology
Author 1，author 2，author 3
（The author unit，* province * city postal code；2.author unit，* province * city zip code；3.author unit，* province * city zip code）
Abstract：Precast concrete pavement is a new method of fast，environmental protection and economical road maintenance.In order to better guide the design and construction of prefabricated pavement.Taking Shabei interchange toll plaza of guangzhou north ring highway as an example，this paper expounds the problems existing in the concrete pavement repair prestressed assembly technology，and puts forward the effective countermeasure，provides reference for the similar prestressed assembly repair technology.
Key words：Toll plaza；Concrete pavement；Prefabricated assembly；Repair technology
0 引言
截止2017年底，广东省高速公路通车总里程突破了8338公里，从公路网建设和使用周期看，我省公路交通开始由大规模建设期限持续养护期转型，在交通运输繁重的路段，水泥混凝土破碎板的修复问题一直是公路管养部门关注的重点之一。常规的现浇施工的水泥混凝土须养生14至28天左右满足弯拉强度要求才能开放交通，对交通出行与安全均产生较严重影响。因此，快速路、一级公路和高速公路等交通量较大的路段不适宜采用常规的修复手段。
预制拼装修复技术为在专门的预制场集中预制，在预制场集中养生，到施工工点安装，解决了水凝混凝土养生周期长与路面需要快速开放交通的矛盾。由于预制拼装修复技术使用的是普通水泥，所以较之目前的快速修复技术，造价成本低，施工过程不受温度的影响，适宜大规模推广。
1 工程概况
北环高速公路沙贝立交是连接广州北环高速公路与广佛高速公路的枢纽，为实现广东省高速公路“一张网”收费，同时为了实现北环高速公路在此处与地方道路的顺畅衔接，打通金沙洲对外联系通道，需对沙贝立交进行综合改造，并对沙贝收费广场混凝土路面进行维修改造。
由于沙贝立交收费广场路面病害以线裂、板角断裂、交叉裂缝和破碎板、边角剥落为主，要求对病害比较严重的旧混凝土板进行更换。本研究选择了其中20块混凝土板采用预制拼装工艺进行更换，探讨混凝土路面预制拼装修复技术存在的问题与解决对策。
2施工方法与结构尺寸
（1）本次试验段对设计范围内20块局部破碎板块进行换板和注浆处理，换板的厚度和原路面保持一致，换板采用单板预制板法（为钢筋混凝土预制板）更换施工。
（2）新建路面结构如下：
1）面层：26cm水泥混凝土，设计抗折强度为5.0MPa
2）基层：20cm贫混凝土，水泥含量为面层水泥含量的一半（因原结构路面基层为混凝土结构，原基层完好情况下采用原结构基层）。
3修复技术中出现的问题及其对策
3.1 模板设计和安装
本次试验段施工过程中，由模板的设计和安装带来问题主要表现在以下几个方面：
（1）本次施工采用了固定尺寸模板，模板采用4条的25cm槽钢，配套16mm螺栓制成。由于现场需更换混凝土路面板尺寸并不统一，导致在制备不同尺寸预制板时，不得不采用电弧切割的方式进行调整，这样不但带来了较大的误差，而且也导致模板材料的浪费。
对策：设计和定制可调整尺寸的模板，至少在一个方向上实现长度可调。
（2）本次施工过程中，需更混凝土板的厚度存在一定误差，个别板（1块）在吊装入槽以后，高出原路面0.5cm，导致现场不得不将预制板重新吊出后，对原路基顶面进行了局部凿除，影响工程进度并带来经济损失。
对策：对模板尺寸严格控制，各边长、垂直度、对角线高度，以及角度等在进行预制前必须进行测量校定。同时，考虑到预制板调平点调平能力为0～5cm，故模板高度应比设计混凝土板高度降低0.5～1cm为准。
（3）传力杆预埋槽本次施工初期采用槽钢，由于刚度大，出现无法或不方便脱模的问题，在后期采用泡沫塑料加钢板进行了代替，制作简单，经济性和方便性都得到了提高。
（4）因各板块大小不统一，部分传力杆与槽口间出现了0.5～3cm的误差，竖向也存在一定误差。个别板（2块）甚至因此导致拼装后调整困难的问题。
对策：预留槽模板设为活动调节，可针对不同旧板尺寸进行调整；同时，槽口宽度由目前设置的6cm放大至10cm，植筋部位由目前板中心位置下调2cm。
3.2 预埋件
（1）本次竖向预埋管件主要为注浆管（材料采用PVC管，管径Φ32mm）和吊装-调平点预埋管（原为PVC管，管径Φ110）。PVC管与混凝土粘结不紧密，且材料强度、刚度与混凝土差别较大，若预制板直接作为面板采用，可能会导致混凝土板在以上位置处出现破损。
对策：将PVC管改为铁皮波纹管，管径分别为40mm和110mm。
（2）注浆管的布置。本次施工中采用的注浆管布设为3排3列，注浆管距板边缘较近。在现场注浆时，浆液易从较近边缘的板缝中溢出，导致压浆效率下降。同时，原管径Φ32mm与本次采用的注浆设备管径不配套，导致工作效率降低。
对策：将注浆管布设调整为3排2列为宜，注浆管距边距离约为1m左右；同时将注浆管管径放大至40mm。
（3）注浆管的固定和封口。本次施工初期，第1、2块板的预制过程中，曾出现注浆管口被埋入混凝土中的问题，其原因为原注浆管口高度与板面齐平，在振捣过程中，振动梁压到注浆管上，使注浆管发生偏斜，同时导致混凝土埋过注浆管口。后期加强了注浆管的固定，预留管采用铁丝扎线与上下钢筋网绑扎一起固定，并使注浆管略低于表面0.5cm，而封口处设置半硬塑料，使其在浇筑完成后可以方便的确定注浆管口。
（4）吊装-调平预埋件。本次吊装-调平预埋件为现场加工而成，采用高度为5.3cm螺母，强度为8.8级，直径为Φ32mm；钢板为350*350*6mm，上下均有加固肋，全部焊接成整体。该预埋件使用效果基本满足要求，但在使用过程中也存在需要现场焊接，质量不稳定等问题。
对策：建议改进为整体工厂加工，将PVC管改为波纹管，锚固件（现为钢板）采用钢筋加工成放射状，以节省材料并与混凝土实现更好的握裹；螺母与锚固件加工为整体；调平螺栓改为全螺纹，长度15cm，强度8.8级，端头采用圆头，以减小在调平过程中的摩擦力。
3.3 配筋
本次配筋采用双层钢筋网，钢筋采用二级16mm螺纹钢筋，尺寸布设为20*20cm间距。对吊装和实际运营受力状态分别进行计算，该钢筋布置仍存在较大优化空间。下一步拟对钢筋网布置进行调整优化，并且，若能实现长线预制，则拟采用预应力钢绞线代替普通钢筋，大幅度降低钢筋用量，提高预制板的经济性。
3.4 现场调查和放样
本次试验段施工中存在的较为突出的问题之一为现场旧板尺寸和预制板施工放样之间的误差。该误差的主要原因在于：在量测旧板尺寸时，全部按矩形板对各边尺寸直接测量，未考虑板角的角度偏差，导致安装中出现的部分位置接缝过宽，而个别位置局部偏窄，甚至出现预制板安装不了等问题。
图1试验板拼装效果
Fig 1 Test plate assembly effect
与在平地（拼接前边缘无约束）拼接试验结果对比看，在板边无约束情况下，预制拼装效果良好，而实际拼装中却远未达到预期效果。预制板与旧板之间平面尺寸的误差是导致这一问题的主要原因。详见图1，图2。
图2实际板拼装效果
Fig 2 Actual plate assembly effect
对策：
（1）需根据设计图要求或业主提供相关资料，按要求严格复查更换板的位置、各边尺寸长度、对角线长度和角度等，施工面积依据现场路面破坏板块的大小，并编号记录和存档。
（2）对旧板尺寸的量测仅采用钢尺不能完全满足需求，还宜采用以下工具作为补充：红外线水平仪、带角度测量功能的激光测距仪、墨斗等。
（3）必要时应将旧板切割为与预制板一致的矩形，但需要在预制板预制时预先进行考虑这一变化。
3.5 吊装和调平
本次吊装采用吊车进行吊装，从应用情况看基本能够满足工程需求，但仍存在平面小尺寸微调时不宜控制，易导致吊装板与周边板相碰撞的问题。另外，工人劳动强度较大，吊装过程中存在一定的安全隐患。
对策：
（1）减小板的尺寸和重量，降低吊装难度；
（2）开发预制板平移的小型机具，在板吊装至板槽附近后，采用小机具对预制板进行小范围平移；
（3）规范操作程序如下：
1）复核预制板和旧板传力杆植筋位置是否准确，同时复核预制板和板槽尺寸（包括边长、深度，角度、对角线、板槽边的垂直度和平整度等数据）是否复核要求，确认无误时才可进入下一道工序。
2）吊装时应检查各吊点安装情况，吊点周围的砼是否存在开裂，吊点螺栓是否松动，吊环螺母是否牢固等情况。钢丝绳吊环是否松动，与吊环螺母的连接情况及钢丝绳吊装时应顺序有关的吊环螺母连接。
3）安装前应测量好调平垫板位置，在预制板预设的调平点对应的位置准确安装调平垫板，调平垫板为400*400*8mm作为调装置受力点。
4）吊装时现场作业人员应远离起吊过程中的预制板和吊臂作业范围。
5）采用起重吊车吊装预制板，吊装过程应由专人指挥，缓慢起吊和降落，由现在施工作业人员辅助调整混凝土预制板的方向和位置。
6）吊装入位后在吊车的辅助下，调整预制板的纵横向位置，尽量使相邻边的纵缝或横缝与原结构平顺。
本次采用的调平装置基本能够满足预制板调平需要，但仍存在如下问题：
（1）调平过程中工人劳动强度大，效率较低；
（2）由于预制板为平面，若预制板周边各板不处于同一平面内时，无法实现平顺过度，且预制板平面尺寸越大，与周边板形成的不平顺过度的可能性就越大。
对策：
（1）发配套电动扳手对调平点螺栓进行调整，节省人力，提高效率；
（2）适当减小预制板尺寸，如采用半块板代替整板安装；
（3）开发配套的局部铣刨、刻纹设备，对局部不平顺处进行快速修正。
3.6 注浆
本次注浆采用了两种注浆设备，其一为试验板采用的小型人工注浆设备，其二为大功率的注浆车（根据本工程需求进行了改装）。对两种注浆设备进行比较发现，小型注浆设备注浆速度慢，注浆效率低，但浆液流动充分，注浆效果较好；注浆车注浆速度快，效率高，但注浆效果不如第一种设备。究其原因在于注浆车压力大，速度快，而板下混凝土浆的流动速度较小，两者不匹配，从而导致浆液不能充分渗流。
对策：
（1）对注浆车进行进一步改装，尤其是注浆管位置，考虑采用三通接头，将一根注浆管内的浆液分流至2根甚至多根，从而降低管压，实现压浆速度与渗流速度的匹配。
（2）开发板边缘接缝封边工艺，有效阻止水泥浆从压力较小接缝过早溢出而造成的注浆不饱满。
（3）研发聚氨酯类有机注浆材料，提高接缝处连接材料的韧性。
4 结束语
综上所述，预制拼装技术将水泥混凝土强度增长期置于后场的预制阶段，使水泥混凝土路面的修复时间大大缩短，是一种有效的修复方法。
通过工程应用表明，无论是从修复材料成本还是施工产生的社会经济效益来看，预制拼装技术都是一种性价比极高的养护技术。
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论文作者:李颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：预制板论文; 混凝土论文; 注浆论文; 路面论文; 尺寸论文; 对策论文; 水泥论文; 《基层建设》2018年第8期论文;