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成果名称:  广州北环高速复合路面快速修补关键技术研究结论 技术领域:  道路工程
体现形式:  新技术 项目名称:  广州北环高速复合路面快速修补关键技术研究
完成单位:  广州北环高速公路公司、华南农业大学,河南省高远公路养护技术有限公司 项目负责人:  施永灿,张敏,岳学军
项目成员:  王宏伟,杨志刚,唐贵和,李军生,周南杰,郭泽棉,黄金林,陆金驰,王明建,李颖,柳子晖,李森,冯连建,李羽婷,张梦乔,林彬
研究开始时间:  2014-03-28 研究结束时间:  2016-03-28
联系人:  李羽婷 联系邮箱:  yukicat_king@163.com
验收编号:  粤交科验字[2017]47号 验收时间:  2017-10-31
 

广州北环高速复合路面快速修补关键技术研究结论

发布人:施永灿,张敏,岳学军        发布时间:2018-04-08        浏览次数:821
知识产权声明:         项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果,研究成果归完成单位所有,如发现本项目研究成果被恶意抄袭,本项目团队将进行法律追究。

1.任务来源
            广州北环高速公路有限公司
2.应用领域和技术原理
            混凝土路面板预制拼装技术在本次工程中的应用,取得了良好的效果,其优点主要表现如下:
(1)施工速度快,开发交通早
在本次大中修工程中,在专用装备未完成的情况下,采用吊车、平板车等常规设备,一个晚上完成20块路面板的拼装工作,完成全部20块预制板板拼装的有效施工时间不超过5小时,接缝处理和注浆的有效施工时间不超过6小时。全部施工在3个晚上完成。在预制板拼装完成而未注浆前,可允许车辆慢速通行,也即实际需封闭交通时间可控制在48小时以内,基本达到项目预期目标。与现浇施工相比,该方法可大幅度缩短施工时间,有效降低了对交通的影响。
(2)材料性能可靠
目前对混凝土路面、复合路面的快速维修多从材料入手,如采用掺合料混凝土、特种快硬混凝土、聚合物混凝土等,不但代价较高,而且此类材料对施工要求较高,更适合在局部、小体量施工的情况下应用,而用于大体积、大面积施工时,其后期性能往往不太稳定。预制混凝土路面板采用的是普通硅酸盐水泥混凝土,其材料性能与现浇施工一致,且场内预制施工,养生条件更换,因此板体材料非常稳定可靠。板底灌浆和接缝处治所使用的材料虽然较为特殊,但其总体体积较小,质量相对易于控制。
(3)板体强度高,理论使用寿命长
预制混凝土路面板采用双层配筋构造,且场地内预制,养生条件好,板体质量可靠,较现浇混凝土路面板强度更高,承载能力更强,理论上其使用寿命更长。
3.性能指标
            (1) 预制板模板为尺寸可调,角度可调的活动模板,以满足不同维修点位,采用不同预制尺寸的需求。
(2) 通过板底设置下槽口放置传力钢筋(拉杆和传力杆)实现板间传力。
(3) 利用薄钢板对板块进行“缝合”。
(4) 使用多功能的爪型预埋件进行吊装调平,简化工序,操作简单。
(5) 板底设置的槽形条构造,提高了混凝土板和基层顶面的摩擦系数,增加了摩擦力,使两者的结合更为合理;为拼装后的注浆提供了注浆和排气的通道。
(6) 修边材料集合快硬高早强、收缩小、具有一定的粘性、后期性能稳定,强度发展与老混凝土基本同步和施工和易性好等优点。
(7) 灌浆材料4h强度要达到10MPa,8h抗压强度要达到20MPa以上。
4.成果关键技术介绍
            根据项目特点,为达到较好的施工效果和施工进度,施工中全部混凝土预制板养护完成后再封闭路面进行安装。主要施工步骤如下:
拟更换板块数据收集→钢筋下料加工和模板加工→模板安装、安装预留槽→钢筋绑扎→安装固定预留构件→混凝土浇筑→养生→旧板凿除→预制板拼装→修边→注浆→封闭预留孔。
(1)提前预制,现场拼装
预先应对复合路面中需要进行维修、更换的混凝土板进行系统、细致的调查和检测,确定需更换旧板的位置、尺寸,在此基础上,在专用场地对新板进行提前预制和养生,直到新板混凝土达到设计强度后方可进行现场拼装施工。由于拼装施工需利用吊车、平板车的大型车辆,为尽量减少对交通的影响,拼装施工一般宜安排在夜间进行。同时由于拼装施工工艺要求高,应由经培训的专业队伍完成。
(2)板底压浆处理
与现浇混凝土板先处理板底再浇筑路面板不同,预制拼装技术对板底的处理工作在路面板施工前后都需进行。在拼装前,需对板底进行基本地整平和调整,避免板底有大范围的脱空,从而影响板体的稳定和注浆材料的浪费。在拼装后,采用缓凝、快硬、微膨胀的化学浆或水泥浆进行灌浆处理,从而保证板底的密实和预制板支撑地均匀稳定。
(3)接缝处理
在预制混凝土板边缘预留了传力杆槽口构造,利用在旧板上植筋,及在新板之间放置传力杆的手段,使预制板之间、预制板与旧路面板之间的传荷能力达到设计要求。对较小的接缝,采用灌入沥青类材料或聚氨酯材料的方式进行处理;对新旧板之间接缝较宽的,使用“修补王”、双快混凝土等快硬高强材料进行局部修补。
(4)养生和开放交通
预制板在拼装前已完成养生,但板底灌浆材料和接缝处采用的快硬高强材料需4~8小时的养生时间方可开发交通或铺装沥青罩面。
5.与国内外同类技术比较
            从国内外的研究现状看,对水泥路面的快速维修技术主要集中在3个方向。一是快速修补材料的研究;二是采用预制拼装技术对混凝土路面进行快速修复;三是采用灌入式水泥沥青混合料(PCA)对路面进行快速维修和改造。
经过查新,目前国内未有关于复合路面快速维修的方法。本次课题的研究填补了关于复合路面快速修补方法的空白。
6.成果的创造性、先进性
            系统开发了复合路面水泥混凝土路面板预制拼装技术,确定了水泥混凝土路面预制拼装施工技术的主要施工步骤;完成了预制拼装混凝土路面板的构造设计;开发了专用吊装、调平装置和接缝传力装置;开发并完成了地聚合物板底注浆材料的研发;对混凝土路面板预制拼装技术的关键工艺进行了探索和完善。其中混凝土路面预制拼装技术在复合路面中的应用在国内尚属首次,开发的专用吊装-调平构造和薄钢板缝合技术正在进行专利的申请,地聚合物注浆材料在水泥混凝土路面板预制拼装技术中也是首次应用。
7.作用意义
            通过在广州北环高速大中修工程中的使用表明,混凝土路面板预制拼装技术能够大幅缩短施工、养生时间,有效降低道路收费损失,经济效益和社会效益显著。按每封闭一个车道一天,带来的收费损失约合人民币20万元计算,广北桥头维修项目,比传统工艺工期上缩短了13天,合计节约了260万元。在大交通量公路的养护和大中修工程中具有良好的应用前景,值得类似工程借鉴和参考。
8.推广应用前景与措施
            本项研究的实施能够为广东省同类高速公路的养护维修工作提供切实可行的实施案例和技术指导,进而减少高速公路的寿命周期维修养护成本,保持良好的路面使用质量,确保养护资金合理分配和有效利用,达到路面服务质量最优化和通行影响最小化的战略目标。
9.推广应用存的问题和改进意见
            本次因经费所限,仅完成了预制水泥混凝土路面板铺装专用车的开发与设计,该设备在国内外尚无同类产品。所开发的专用装备具有如下优点:
①预制混凝土路面铺装车结构紧凑、操作简单、施工方便;
②在基地此专用装置能自行抓取混凝土板块,并跟随混凝土板一起自行固定于专用拖车上,跟随牵引车一起上路,无需专门运输。
③专用装备采用后轮驱动,前轮、后轮可转向结构,整车转向灵活。
④施工时起吊装置吊点可调整,能适应不同板块不同吊点的吊装,且施工就位后,板块可横向、纵向、扭转微调,能够实现板块精确定位。整车第一轴线可旋转并可上下伸缩,第二轴线可横向、上下伸缩,能实现交替进坑、两侧跨坑两种过坑方式,满足不同的施工需要。
⑤采用有线或无线遥控方式操纵,可实现专用装备的走行(前进、后退)、走行速度调整、转向、架体升降和制动等功能。国内外尚无类似产品,该车填补了国内外空白,对混凝土路面预制拼装技术的推广提供了很好的基础。
10.相关附件材料
[application/pdf]项目研究工作总结 2018-04-08 下载 0 次
[application/pdf]研究报告(公开简版) 2018-04-08 下载 0 次
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