CN101886362B - 水泥混凝土路面胀缝构造方法 - Google Patents

Abstract

一种建筑施工技术领域的水泥混凝土路面胀缝构造方法，首先对施工场地进行气象调查及地质勘察，确定温度荷载大小及路基地质条件；然后确定地锚的施工参数；并铺设完路面垫层后，进行地锚施工；再按钢筋混凝土结构设计规范确定地锚周围的加强吊筋的末端水平锚固长度c，吊筋下端水平宽度b，在排状地锚处布置加强吊筋网，吊筋网与水泥混凝土路面中的分布钢筋焊接连接；最后重新装上地锚锚座，锚座与路面钢筋网进行焊接连接，沿施工推进方向浇筑路面。本发明在保持路面整体性的同时，为路面板提供一定的竖向约束、避免路面发生翘曲。

Description

水泥混凝土路面胀缝构造方法

技术领域

本发明涉及的是一种建筑施工技术领域的方法，具体是一种水泥混凝土路面胀缝构造方法。

背景技术

水泥混凝土路面在混凝土收缩效应、温度梯度昼夜温差及季节温差等因素的作用下，会产生翘曲和伸缩变形，影响道路的正常使用和安全。为避免这一情况的发生，通常选择沿道路方向设置各种类型的横向接缝。按作用的不同，一般可以分为缩缝和胀缝，其中胀缝为真缝，宽度较大，间距较大，胀缝用于释放混凝土路面由于温度变化而导致的膨胀变形，。但在实际使用过程中，由于其破坏了路面的整体性，且在接缝处会发生应力集中现象，路面板较易在接缝处发生错台和断裂等破坏。比如下沉式水泥混凝土路面，由于其建于地下土层中，避免了阳光直晒，路面温度梯度及昼夜温差均较常规路面要小，故其实际产生的膨胀压应力较一般混凝土路面还要小。而且下沉式水泥混凝土路面常处于地下水位以下，在车辆荷载的作用下，各路面板之间产生的差异沉降或不均匀变形也较常规路面要大，易导致接缝处发生错台、唧泥等不良现象。随着接缝处裂缝向上扩展延伸，地下水还会沿裂缝灌入路面，加速路面的破坏，大大缩短路面的使用寿命。另一方面，已有试验证明了水泥混凝土路面的破坏并不主要是由膨胀应力挤压引起。其破坏机理是由于路面温度升高，在纵向膨胀应变的作用下发生翘曲，再在汽车荷载的作用下产生断裂。因此，这时，水泥混凝土路面上设置常规胀缝不仅不是必须的，还可能是有害的。

经对现有的技术文献检索，中国专利申请号94245838.9，记载了一种“水泥混凝土路面接缝新结构”，该技术提供了一种能适应各种恶劣气候条件、具有良好的防水性能、能有效地杜绝雨水渗入水泥混凝土路面基础、防止水泥混凝土路面过早损坏的水泥混凝土路面接缝新结构。但该技术侧重于对已有接缝结构进行改造，只是解决了路面接缝的防水问题。没有给出一种可避免设置胀缝的方法，也就不能同时解决设置接缝引起的破坏路面整体性以及接缝处的应力集中问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水泥混凝土路面胀缝构造方法，在保持路面整体性的同时，为路面板提供一定的竖向约束、避免路面发生翘曲。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤一、对施工场地进行气象调查及地质勘察，确定温度荷载大小及路基地质条件，具体步骤为：

1.1)根据路面所在地最大昼夜温差T_d，路面板最大温度梯度T_g，利用混凝土刚度方程计算膨胀应力σ_te，通过威斯特卡德公式计算翘曲应力σ_tg；

1.2)现场取若干孔点，钻孔取土，进行室内试验。使用环刀法测定土体重度γ，使用烘干法测定路基土含水率W，计算出路基土体的干重度γ_d，再通过直接剪切试验测定土体的粘聚力C及摩擦角φ；

1.3)通过抗拔桩试验测定单个地锚的摩阻力特征值q_s。

步骤二、根据步骤一确定地锚的施工参数：

2.1)排状地锚间距L_a：将膨胀应力σ_te和翘曲应力σ_tg叠加后按一定折减系数进行折减，得到总温度压应力σ_t，假定其沿道路纵向均匀分布。再根据其值大小确定相邻排装地锚的间距L_a，可结合现场实际情况和工程需要进行适当调整。

2.2)地锚长度H：根据设计锚固力反算地锚长度H，H取两计算式(1)计算结果H₁和式(2)H₂中的大值：

F_a＝q_s×A_s＝πq_sD₂H₁(1)

$F_a=W_a+W_s=W_a+{\mathrm{\γ}}_d\×\left(\frac{1}{3}\mathrm{\π}{R}^2{H}_2\right)=W_a+\frac{1}{3}\mathrm{\π}{\mathrm{\γ}}_d{H_2}^3{\tan }^2\mathrm{\φ}---\left(2\right)$

式中，F_a为单根地锚设计锚固力；A_s为锚桩侧表面积；W_a为地锚重量(包括锚杆重量和注浆重量)；W_s地锚作用圆锥内土体重量；R为地锚作用半径。

2.3)根据经验及现场情况，确定锚座长度d_m及套管直径D；

2.4)相邻地锚间距d₁及d_p：分别通过式(3)、(4)确定：

$d_1=\frac{4}{3}H\tan \mathrm{\φ}=1.33H\tan \mathrm{\φ}---\left(3\right)$

$d_p=\frac{2\sqrt{3}}{3}H\tan \mathrm{\φ}=1.15H\tan \mathrm{\φ}---\left(4\right)$

2.5)锚座距路面顶端的距离h_t：h_t取为1/4h～1/3h，h为路面表层厚度。

2.6)水泥浆配合比：水泥∶砂＝1∶1～1∶2，取水灰比为0.38～0.45的水泥砂浆。

步骤三、铺设完路面垫层后，进行地锚施工：

3.1)根据步骤二的计算结果确定锚位，并于锚位上放置定位套管；

3.2)将地锚及成孔套管竖直放入成孔套管内，打入地锚及成孔套管至步骤二确定的设计深度；

3.3)卸下锚座，连接注浆设备；

3.4)回拔成孔套管，并注浆；

重复步骤3.2)～3.4)，打桩机及注浆设备移位，按先中间后两边的顺序，直至排状地锚施工全部完成。

步骤四、按钢筋混凝土结构设计规范(GB50010-2002)确定地锚周围的加强吊筋的末端水平锚固长度c，吊筋下端水平宽度b，在排状地锚处布置加强吊筋网，吊筋网与水泥混凝土路面中的分布钢筋焊接连接。

步骤五、重新装上地锚锚座，锚座与路面钢筋网进行焊接连接，沿施工推进方向浇筑路面。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1)为路面提供较大的竖向约束，减小路面板有效长度，防止路面由于温度荷载及汽车荷载的共同作用而产生翘曲破坏；2)取消了传统的路面胀缝，增强了路面的整体性，能有效防止唧泥，错台等现象的产生；3)提高软土路基的刚度，减小路面沉降；4)简单可靠，经济适用，大大延长了道路的使用寿命，减小路面维修投入。本发明适用于包括下沉式道路在内的各种温度荷载较小或对路面整体性要求较高的路段。

附图说明

图1为本实施例中下沉式水泥混凝土路面示意图；

图中：(a)为穿越平面示意图，(b)为穿越剖面示意图。

图2为地锚平面布置示意图。

图3为地锚排纵剖面布置示意图。

图4为地锚构造示意图。

图5为定位套管示意图。

图中：1地锚、2地锚处加强配筋、3锚杆、4锚头、5锚座、6成孔套管、7锚座卡槽、8锚座螺纹孔、9定位套管。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为实施例应用环境：10m宽的水泥混凝土道路与一高速公路发生平面交叉，拟对水泥混凝土道路采用下沉式结构形式穿越高速公路，路面厚度为22cm。下沉式道路最低处离地表距离为6m，为保证路面的整体性，路面不允许设置胀缝。

本实施例具体实施步骤如下：

步骤一、通过查阅相关资料以及对场地进行的现场钻孔勘探结果可以确定以下参数值：

1.1)确定最大昼夜温差为T_d＝15℃，路面板最大温度梯度T_g＝25℃，膨胀应力σ_te＝2.1MPa，用威斯特卡德公式计算得翘曲应力σ_tg＝2.5MPa；

1.2)将从现场取的土体用环刀法进行室内试验得到土体平均重度γ＝18.5kN/m³，使用烘干法测定路基土含水率W＝33％，由γ和W计算得土体的干重度γ_d＝14kN/m³，由直接剪切试验测定土体粘聚力C＝21kPa，摩擦角φ＝25°；

1.3)通过抗拔桩试验测定单个地锚的摩阻力特征值q_s＝150kPa。

步骤二、根据步骤一得到的参数值确定地锚施工所需的参数：

2.1)膨胀应力σ_te和翘曲应力σ_tg叠加进行折减后得到的总温度压应力σ_t＝3.7MPa，从而计算得地锚间距约为8m；

2.2)地锚长度H取H₁和H₂中的大值，考虑一定的安全系数后，最终取H＝2m；

2.3)根据路面钢筋布置情况及锚固要求，取锚座长度d_m＝0.8m，套管直径D＝0.6m；

2.4)相邻地锚间距d₁＝1.2m，d_p＝1.0m，

2.5)锚座距路面顶端距离h_t＝6cm；

2.6)水泥浆配合比：水泥∶砂＝1∶1.5，取水灰比为0.4的水泥砂浆。

步骤三、路基及垫层施工完成后即可进行地锚施工：

3.1)根据步骤二的计算结果现场放线，对地锚的位置进行定位，位置确定后在定位点处放置定位套管。

3.2)将地锚及成孔套管竖直放入成孔套管内，将地锚及成孔套管压至2m深度；

3.3)将锚座拧下，准备好注浆设备；

3.4)回拔成孔套管，然后立即将配制好的水泥浆以一定的压力注入锚杆周围，确保成桩直径不小于0.8m；

重复步骤3.2)～3.4)，打桩机及注浆设备移位，按先中间后两边的顺序，直至排状地锚施工全部完成。

步骤四、根据规范确定地锚周围的加强吊筋的末端水平锚固长度c＝0.6m，吊筋下端水平宽度b＝0.9m，在排状地锚处布置加强吊筋网，吊筋网与水泥混凝土路面中的分布钢筋焊接连接。

步骤五、对成桩效果检查合格后，重新装上地锚锚座，将锚座与附近的路面钢筋网进行焊接，最后进行路面混凝土浇筑。

施工完成后，由于未设置容易引起不利影响的胀缝，路面整体性增强，路面的使用情况大为改善，维修周期比设置胀缝路面要延长50％以上，维护费用大大降低，路面的寿命可提高30％以上。

Claims (3)

1.一种水泥混凝土路面胀缝构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对施工场地进行气象调查及地质勘察，确定温度荷载大小及路基地质条件；

步骤二、根据步骤一确定地锚的施工参数；

步骤三、铺设完路面垫层后，进行地锚施工；

步骤四、按钢筋混凝土结构设计规范确定地锚周围的加强吊筋的末端水平锚固长度c，吊筋下端水平宽度b，在排状地锚处布置加强吊筋网，吊筋网与水泥混凝土路面中的分布钢筋焊接连接；

步骤五、装上地锚锚座，锚座与路面钢筋网进行焊接连接，沿施工推进方向浇筑路面。

2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面胀缝构造方法，其特征是，所述的步骤一具体为：

1.1)根据路面所在地最大昼夜温差T_d，路面板最大温度梯度T_g，利用混凝土刚度方程计算膨胀应力σ_te，通过威斯特卡德公式计算翘曲应力σ_tg；

1.2)现场取若干孔点，钻孔取土，进行室内试验，使用环刀法测定土体重度γ，使用烘干法测定路基土含水率W，计算出路基土体的干重度γ_d，再通过直接剪切试验测定土体的粘聚力C及摩擦角φ；

1.3)通过抗拔桩试验测定单个地锚的摩阻力特征值q_s。

3.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面胀缝构造方法，其特征是，所述的步骤三具体为：

3.1)根据步骤二的计算结果确定锚位，并于锚位上放置定位套管；

3.2)将地锚及成孔套管竖直放入定位套管内，打入地锚及成孔套管至步骤二确定的设计深度；

3.3)卸下锚座，连接注浆设备；

3.4)回拔成孔套管，并注浆；

重复步骤3.2)～3.4)，打桩机及注浆设备移位，按先中间后两边的顺序，直至排状地锚施工全部完成。

Images