CN110629624A - 一种双层叠合式预制装配式路面及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双层叠合式预制装配式路面及其施工方法，该路面保留传统的水泥及沥青路面优势，突破传统装配式道路在运输及在连接上的局限性，在增强路面排水性能的同时大幅提高路面铺装标准化作业效率和工艺水平。其中，采用废弃塑胶改性沥青和再生建筑材料，体现绿色发展理念；预制和标准化装配可降低道路建设成本，并提升建设效率，减少传统建设过程对沿线居民的干扰。预期产生可观的经济和社会效益，并促进新型道路铺装结构和材料的开发，推动道路工程行业的发展。

Description

一种双层叠合式预制装配式路面及其施工方法
技术领域
本发明涉及装配式路面领域，特别是涉及一种双层叠合式预制装配路面及其施工方法。
背景技术
预制水泥混凝土路面早在十几年前就有发达国家在研制，到目前已发展至一定规模；近几年国内也开始预制水泥混凝土路面的研究，但由于连接、运输、成本等问题仍未实现推广。
现有的地毯式路面预制柔性的可卷放的沥青路面铺装层，现场如地毯一样铺设安装，采用微波加热方式粘结在下承层表面，从而快速完成施工。但是，地毯式路面的局限性是一次铺装厚度薄，且在高性能胶结料、路面材料耐久性和接缝连接等方面仍有许多问题需要解决。目前，限制预制沥青面板技术发展并运用于实际的最大困难是接缝连接问题，传统沥青连接仅依靠粘层油提供的粘合力，经过剪切实验测试力学指标较低，容易造成后期路面病害；且由于沥青自身是柔性材料，对于预制沥青面板的运输与铺装有极高的要求，这很大程度上限制了预制沥青路面的发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明基于生态可持续理念提出了一种双层叠合式预制路面及其施工方法，本发明利用结构设计配合装配方法解决了预制面板在装配过程中接缝连接问题，沥青原料采用透水性塑胶废弃物改性沥青，既保留了传统的水泥混凝土路面和沥青路面的优势，又能在增强路面排水性能的同时大幅提高了路面铺装标准化作业效率和工艺水平。
本发明首先利用预制路面板的结构设计解决了预制路面板在拼接过程中产生的接缝难以连接的问题和预制沥青面板运输困难等问题；其次，通过黏层土工布将沥青面板在预制过程中即与混凝土基座连接好形成整体性好的预制板，以便以混凝土基座为载体提高运输高效性和安全性；最后，采用纵向传力杆、横向拉杆形成的网状连接配合现场灌注快凝型自密实混凝土将预制板结构单元紧密连接形成高强度的整体，再借助沥青胶结材料处理预制板单元之间的接缝，最终形成平实、稳固的路面。
本发明的技术方案如下：
一种双层叠合式预制装配式路面，包括由混凝土基座和改性沥青面板组成的结构单元；
所述混凝土基座设置在道路内部的在边缘四角开有方形缺口，设置在道路外侧的在纵向一侧两角开有方形缺口；缺口的设置给纵向传力杆和横向拉杆的连接留出施工空间且作为灌注快凝型自密实混凝土的入口；
所述改性沥青面板通过黏层土工布连接于混凝土基座上，并开有与混凝土基座缺口对应的缺口，改性沥青面板除缺口处在纵向上大于混凝土基座50mm，以控制施工精度与预留缝隙；
所述混凝土基座纵向设置有多根纵向传力杆，纵向传力杆与纵向配筋连接并向外延伸改性沥青面板平行于横向的边缘；所述混凝土缺口处沿混凝土基座横向设置有横向拉杆，横向拉杆与横向配筋连接并延伸至混凝土基座平行于纵向的边缘；
多个结构单元在横向上通过横向拉杆连接，纵向通过纵向传力杆连接，再通过在缺口处灌注混凝土以形成预制路面。
具体的，所述横向拉杆和纵向传力杆的交会处竖直设置有土钉，土钉与纵向传力杆连接。预制路面在横向上借助横向拉杆焊接相连，并在缺口处灌注快凝型自密实混凝土，在纵向上借助纵向传力杆焊接连接，并在缺口处灌注快凝型自密实混凝土；竖向上在纵横杆件的交会处纵向传力杆与土钉焊接。
具体的，所述改性沥青面板的尺寸为4950mm L×3750mm W×100mm H。
具体的，所述混凝土基座缺口沿纵向50mm，横向100mm。
具体的，所述混凝土基座为实心结构。
本发明的另一目的在于提供上述预制路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备预制路面结构单元；
(2)将路基平整压实并保持坡度；
(3)根据预制路面尺寸在路基上打下定位孔，辅助铺装定位的同时为土钉留出空间，随后依照纵向传力杆与横向拉杆的交会处和定位孔保持垂直的原则进行预制路面结构单元铺设，并保持坡度一致；
(4)铺设好路面的结构单元以后将土钉***基层中并修正，随后将其与纵向传力杆焊接在一起，其次将在缺口处相邻结构单元的横向拉杆、纵向传力杆分别焊接，并通过缺口灌注快凝型自密实混凝土以形成预制路面；
(5)在改性沥青面板的间隙填充嵌缝沥青混凝土；
(6)将安装好的路面预制件外侧进行填土压实即施工完毕，并可开放交通。
具体的，上述步骤(1)中预制路面结构单元的制备方法如下：
(1)制备改性沥青面板和混凝土基座模具。
(2)确定改性沥青中SBS、废弃橡胶、萜烯树脂的适宜掺量为6％、10％、3％，在150℃下搅拌溶胀0.5小时，再在高速剪切乳化机下剪切1h，剪切温度控制在190℃左右，最后在改性沥青面板模具中150℃下发育0.5小时，即可得到改性沥青面板。
(3)在混凝土基座模板中洒一层脱模剂，再预置纵横向配筋、横向拉杆和纵向传力杆，随后填充水泥混凝土，得到混凝土基座；其中横向拉杆和纵向传力杆均拉伸出混凝土外壁。
(4)在混凝土基座上铺设黏层土工布，再在其上面放置改性沥青面板，即得预制路面结构单元。
具体的，上述步骤(2)中坡度为2％，配合改性沥青面板的透水性，可更加高效快速的排出路面积水。
具体的，上述步骤(5)中嵌缝沥青混凝土以无缝式桥梁伸缩缝专用沥青胶结料作为原料制成。
本发明有益效果：
(1)预制路面采用双层叠合式设计突破传统装配式路面在运输上的局限性，能够最大限度地保护改性沥青面板的完整性，在提高施工效率的同时大大提高施工工艺水平；
(2)优化的预制路面结构及装配方法解决了路面装配的接缝问题；
(3)横向拉杆和纵向传力杆的设置有效增强了预制路面的强度及其整体性；
(4)土钉的设置避免了预制路面与路基之间产生切向滑移；
(5)透水性塑胶废弃物改性沥青面板的透水性大大提高了路面的排水效率；
(6)所制备的双层叠合式预制路面可实现道路的快速维修养护，当预制路面出现病害时，可将预制板进行拆除，替换新的预制板，从而实现快速维修养护。
附图说明
图1为预制路面(道路内部)的结构图；
图2为预制路面(道路外侧)的结构图；
图3为预制路面横断面结构图；
图4为预制路面纵断面结构图；
图5为路面俯视图；
图6为弯道铺筑示意图；
附图标记：1-混凝土基座；2-沥青混凝土面板；3-黏层土工布；4-纵向传力杆；5-横向拉杆；6-土钉；7-快凝型自密实混凝土；8-横向配筋。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于进一步说明和解释本发明，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，并不用于限制本发明。
实施例1
某高速公路上采用了本发明所述的双层叠合式预制装配式路面
本实施例所采用的双层叠合式预制装配式路面，包括由混凝土基座1和改性沥青面板2组成的结构单元。
所述混凝土基座1设置在道路内部的在边缘四角开有方形缺口，设置在道路外侧的在纵向一侧两角开有方形缺口；缺口的设置给纵向传力杆4和横向拉杆5的连接留出施工空间且作为灌注快凝型自密实混凝土7的入口。本实施例中，混凝土基座1的尺寸为4850mmL×3750mm W×100mm H，基座缺口沿纵向50mm，横向100mm；改性沥青面板2的尺寸为4950mmL×3750mm W×100mm H，改性沥青面板2的缺口沿纵向100mm，横向100mm。混凝土基座1为实心结构。
所述改性沥青面板2通过黏层土工布3连接于混凝土基座1上，改性沥青面板2纵向长于混凝土基座1边缘50mm，以控制施工精度与预留缝隙。
所述混凝土基座1纵向设置有多根纵向传力杆4，纵向传力杆5与纵向配筋连接并向外延伸，缺口处的纵向传力杆伸出缺口约100mm，延伸至改性沥青面板2平行于横向的边缘；混凝土基座1纵向除去缺口处中间部分的纵向传力杆4伸出约50mm，延伸至改性沥青面板2平行于横向的边缘。所述缺口处沿基座横向设置有横向拉杆5，横向拉杆5与横向配筋8连接并伸出缺口约100mm，延伸至混凝土基座1平行于纵向的边缘。横向拉杆5和纵向传力杆4的交会处竖直设置有土钉6，土钉6与纵向传力杆4连接。
多个结构单元在横向上通过横向拉杆5连接，纵向通过纵向传力杆4连接，再通过在缺口处灌注混凝土以形成预制路面。
本实施例中预制路面的施工方法，包括以下步骤：
(1)制备预制路面结构单元；
(2)将路基平整压实并保持坡度；
(3)根据预制路面尺寸在路基上打下定位孔，辅助铺装定位的同时为土钉留出空间，随后依照纵向传力杆与横向拉杆的交会处和定位孔保持垂直的原则进行预制路面结构单元铺设，并保持坡度一致；
(4)铺设好路面的结构单元以后将土钉***基层中并修正，随后将其与纵向传力杆焊接在一起，其次将在缺口处相邻结构单元的横向拉杆、纵向传力杆分别焊接，并通过缺口灌注快凝型自密实混凝土以形成预制路面；
(5)在改性沥青面板的间隙填充嵌缝沥青混凝土；
(6)将安装好的路面预制件外侧进行填土压实即施工完毕，并可开放交通。
具体的，上述步骤(1)中预制路面结构单元的制备方法如下：
(1)制备改性沥青面板模具和混凝土基座模具；
(2)确定改性沥青中SBS、废弃橡胶、萜烯树脂的适宜掺量为6％、10％、3％，在150℃下搅拌溶胀0.5小时，再在高速剪切乳化机下剪切1h，剪切温度控制在190℃左右，最后在改性沥青面板模具中150℃下发育0.5小时，即可得到改性沥青面板；
(3)在混凝土基座模板中洒一层脱模剂，再预置纵横向配筋、横向拉杆和纵向传力杆，随后填充水泥混凝土，得到混凝土基座；其中横向拉杆和纵向传力杆均拉伸出混凝土外壁；
(4)在混凝土基座上铺设黏层土工布，再在其上面放置改性沥青面板，即得预制路面结构单元。
本实施例中，上述步骤(2)中坡度为2％，配合透水性塑胶废弃物改性沥青面板的透水性，可更加高效快速的排出路面积水。
本实施例中，上述步骤(5)中嵌缝沥青混凝土以无缝式桥梁伸缩缝专用沥青胶结料作为原料制成。
图3-图5示出了本实施例施工的双向六车道的结构图。
实施例2
某公路采用了本发明所述的双层叠合式预制装配式路面，包括由混凝土基座和改性沥青面板组成的结构单元。在弯道处的施工方法如下。
所述混凝土基座设置在道路内部的在边缘四角开有方形缺口，设置在道路外侧的在纵向一侧两角开有方形缺口；缺口的设置给纵向传力杆和横向拉杆的连接留出施工空间且作为灌注快凝型自密实混凝土的入口。本实施例中，混凝土基座和改性沥青面板的尺寸根据弯道的曲率半径进行计算调整，基座缺口沿纵向50mm，横向100mm，改性沥青面板的缺口沿纵向100mm，横向100mm。混凝土基座为实心结构。
所述改性沥青面板通过黏层土工布连接于混凝土基座上，改性沥青面板纵向长于混凝土基座边缘，具体数值由实际情况进行调整，以控制施工精度与预留缝隙。
所述混凝土基座纵向设置有多根纵向传力杆，纵向传力杆与纵向配筋连接并向外延伸，缺口处的纵向传力杆伸出缺口，延伸至改性沥青面板平行于横向的边缘；混凝土基座除缺口外的中间部分的纵向传力杆向外延伸至改性沥青面板平行于横向的边缘；所述缺口处沿基座横向设置有横向拉杆，横向拉杆与横向配筋连接并延伸至混凝土基座平行于纵向的边缘。横向拉杆和纵向传力杆的交会处竖直设置有土钉，土钉与纵向传力杆连接。
多个结构单元在横向上通过横向拉杆连接，纵向通过纵向传力杆连接，再通过在缺口处灌注混凝土以形成预制路面。
在进行铺筑时，可根据实际情况按照弯道弧度适当调整接缝宽度，从弯道两端同时开始铺筑，在接近弯道中央时可采用尺寸较大的预制板，如图6所示。
本实施例中预制路面的施工方法，包括以下步骤：
(1)根据弯道曲率半径计算预制面板的尺寸并对预制板进行编号；
(2)根据面板的不同尺寸制备相对应的预制路面结构单元；
(3)将路基平整压实并保持坡度；
(4)根据和弯道曲率半径和预制路面尺寸在路基上打下定位孔，辅助铺装定位的同时为土钉留出空间，随后依照纵向传力杆与横向拉杆的交会处和定位孔保持垂直的原则进行预制路面结构单元铺设，并保持坡度一致；
(5)铺设好路面的结构单元以后将土钉***基层中并修正，随后将其与纵向传力杆焊接在一起，其次将在缺口处相邻结构单元的横向拉杆、纵向传力杆分别焊接，并通过缺口灌注快凝型自密实混凝土以形成预制路面；
(6)在改性沥青面板的间隙填充嵌缝沥青混凝土；
(7)将安装好的路面预制件外侧进行填土压实即施工完毕，并可开放交通。
具体的，上述步骤(2)中预制路面结构单元的制备方法如下：
(1)制备与预制面板尺寸相对应的改性沥青面板模具和混凝土基座模具；
(2)在改性沥青面板模具中喷洒一层脱模剂，再填充透水性塑胶废弃物改性沥青并用方形液压机进行压实并对其进行编号，得到改性沥青面板；
(3)在混凝土基座模板中洒一层脱模剂，再预置纵横向配筋、横向拉杆和纵向传力杆，随后填充水泥混凝土，得到混凝土基座；其中横向拉杆和纵向传力杆均拉伸出混凝土外壁；
(4)在混凝土基座上铺设黏层土工布，再在其上面放置改性沥青面板，即得预制路面结构单元。
本实施例中，上述步骤(3)中坡度为2％，配合透水性塑胶废弃物改性沥青面板的透水性，可更加高效快速的排出路面积水。
本实施例中，上述步骤(6)中嵌缝沥青混凝土以无缝式桥梁伸缩缝专用沥青胶结料作为原料制成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双层叠合式预制装配式路面，其特征在于：
包括由混凝土基座(1)和改性沥青面板(2)组成的结构单元；
所述混凝土基座(1)设置在道路内部的在边缘四角开有方形缺口，设置在道路外侧的在纵向一侧两角开有方形缺口；
所述改性沥青面板(2)通过黏层土工布连接于混凝土基座(1)上，并开有与混凝土基座缺口对应的缺口，改性沥青面板(2)除缺口处在纵向上大于混凝土基座(1)50mm；
所述混凝土基座(1)纵向设置有多根纵向传力杆(4)，纵向传力杆(4)与纵向配筋连接并向外延伸至改性沥青面板平行于横向的边缘；所述缺口处沿混凝土基座横向设置有横向拉杆(5)，横向拉杆(5)与横向配筋(8)平行连接并延伸至混凝土基座平行于纵向的边缘；
多个结构单元在横向上通过横向拉杆(5)连接，纵向通过纵向传力杆(4)连接，再通过在缺口处灌注快凝型自密实混凝土(7)以形成预制路面。
2.根据权利要求1所述的预制路面，其特征在于：所述横向拉杆(5)和纵向传力杆(4)的交会处竖直设置有土钉(6)，土钉(6)与纵向传力杆(4)连接。
3.根据权利要求1所述的预制路面，其特征在于：所述改性沥青面板(2)的尺寸为4950mm L×3750mm W×100mm H。
4.根据权利要求1所述的预制路面，其特征在于：所述混凝土基座(1)缺口沿纵向50mm，横向100mm。
5.根据权利要求1所述的预制路面，其特征在于：所述混凝土基座(1)为实心结构。
6.根据权利要求1所述的预制路面，其特征在于：所述改性沥青面板(2)采用透水性塑胶废弃物改性沥青作为原材料。
7.一种权利要求1～7任一项所述预制装配式路面的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备预制路面结构单元；
(2)将路基平整压实并保持坡度；
(3)根据预制路面尺寸在路基上打下定位孔，辅助铺装定位的同时为土钉留出空间，随后依照纵向传力杆与横向拉杆的交会处和定位孔保持垂直的原则进行预制路面结构单元铺设，并保持坡度一致；
(4)铺设好路面的结构单元以后将土钉***基层中并修正，随后将其与纵向传力杆焊接在一起，其次将在缺口处相邻结构单元的横向拉杆、纵向传力杆分别焊接，并通过缺口灌注快凝型自密实混凝土以形成预制路面；
(5)在改性沥青面板的间隙填充嵌缝沥青混凝土；
(6)将安装好的路面预制件外侧进行填土压实即施工完毕，并可开放交通。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中预制路面结构单元的制备方法如下：
(1)制备改性沥青面板和混凝土基座模具；
(2)确定改性沥青中SBS、废弃橡胶、萜烯树脂的适宜掺量为6％、10％、3％，在150℃下搅拌溶胀0.5小时，再在高速剪切乳化机下剪切1h，剪切温度控制在190℃左右，最后在改性沥青面板模具中150℃下发育0.5小时，即可得到改性沥青面板；
(3)在混凝土基座模具中洒一层脱模剂，再预置纵横向配筋、横向拉杆和纵向传力杆，随后填充水泥混凝土，得到混凝土基座；其中横向拉杆和纵向传力杆均拉伸出混凝土外壁；
(4)在混凝土基座上铺设黏层土工布，再在其上面放置改性沥青面板，即得预制路面结构单元。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中路拱坡度为2％。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中嵌缝沥青混凝土以无缝式桥梁伸缩缝专用沥青胶结料作为原料制成。
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