一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構的制作方法與工藝

本發明屬于道路工程技術領域，涉及一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構。

背景技術：
目前城市道路普遍存在排水不暢、路表與路面結構內部積水嚴重的問題，加之由城市熱島效應等因素引發的特大暴雨等極端氣候事件頻現，大中城市經常出現內澇現象，水的存在和行車作用使路面結構受到嚴重沖刷，極大的影響路面結構的整體強度和穩定性，使城市道路早期損壞嚴重，經常因為道路的維修造成交通中斷或擁堵，甚至引發交通事故，迫切需要提高城市道路的耐久性。此外，很多大中城市都布局有重型機械或加工制造企業，這些企業周邊重載車輛較多，或因城市建設大型渣土車、材料運輸車等也經常出現在城市道路上，這些車輛對路面結構的承載能力要求較高，目前常用的瀝青路面往往不能滿足重載交通的要求，加上水的作用，城市道路中的瀝青路面在使用初期就經常出現開裂、松散剝落、沉陷等病害。我國上世紀90年代前后修筑了大量的水泥混凝土路面，水泥混凝土路面一般需設置接縫，以解決水泥混凝土板的熱脹冷縮等問題，但由于水的沖刷和行車作用，水泥混凝土路面的接縫和板角處易產生脫空、唧泥、錯臺、斷板等病害，尤其是在城市道路中這種現象十分嚴重，極大影響水泥混凝土路面的使用壽命和品質。此后，全國各地以修筑瀝青路面為主，但瀝青路面同樣因為水的作用產生了較多的早期病害，甚至還有因高溫造成的車轍變形和因低溫造成的表面開裂等病害，而氣溫的高低對水泥混凝土路面來說一般不會造成這些影響，且瀝青路面的承載能力也相對較差。近年來一直延用瀝青路面這種結構主要是因瀝青路面出現病害后維修相對水泥混凝土路面更容易些，并沒有從本質上解決路面早期病害頻發的問題，且瀝青路面的設計使用壽命一般為10～15年，而水泥混凝土路面設計使用壽命一般為30～50年，所以如果能解決水泥混凝土路面存在的問題，充分發揮其長壽命的特點并少進行維修，將產生顯著的社會與經濟效益。修筑水泥混凝土路面也可充分利用我國產量相對豐富的水泥、鋼筋、粉煤灰等材料，減少對石油資源的依賴，促進當地經濟發展。所以，有必要研發一種新型的水泥混凝土路面結構，該路面結構不僅可以少設接縫，減少水的入滲和接縫易損壞的問題，提高行車安全和舒適性，也有優良的抗沖刷能力和承載能力，可以解決城市道路中因水系豐富或排水不暢路面結構早期損壞嚴重的問題。

技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是研發一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構，這種路面結構不僅可以有效解決城市道路中因水系豐富或排水不暢路面結構早期損壞嚴重的問題，且具有良好的路用性能和社會與經濟效益。為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構，包括基層，所述基層分為上基層和下基層，上基層采用貧混凝土，厚度為20～30cm，下基層采用水泥穩定碎石，厚度為20～30cm，基層上鋪設有水泥混凝土面層，厚度為20～30cm，基層下鋪設有級配碎石墊層，厚度為20～30cm；所述水泥混凝土面層設有雙層連續鋼筋及支座，雙層連續鋼筋為上層連續的縱向鋼筋和下層連續的橫向鋼筋和縱向鋼筋，在面層上每隔150m設一條橫向接縫，在面層上的井蓋處設有橫穿井蓋的預切縫；所述上基層與下基層之間設有厚度為1cm的由丁苯橡膠膠乳改性的乳化瀝青稀漿封層；所述基層與面層設2％～3％的路拱橫坡。所述橫向接縫寬度為1.0～1.5cm，長度為半幅路面寬，深度貫穿整個面層厚度，分為上部和下部，其中上部橫向接縫深度為7cm，采用硅酮膠填充，上部橫向接縫兩側8～15cm范圍內采用環氧砂漿澆筑，下部橫向接縫采用聚乙烯閉孔泡沫填縫板，縱向鋼筋橫穿填縫板；所述橫穿井蓋的預切縫深度為3～4cm，寬度為3～5mm，從井蓋邊緣切至面層邊緣，采用硅酮膠填縫。所述上層連續的縱向鋼筋距面層頂面的距離不小于9cm且不大于1/2面層厚度；所述下層連續的橫向鋼筋和縱向鋼筋中橫向鋼筋距面層底面的距離為3～5cm，縱向鋼筋置于橫向鋼筋上；所述鋼筋均采用熱軋帶肋鋼筋，直徑為16mm，上層連續的縱向鋼筋和下層連續的橫向鋼筋和縱向鋼筋配筋率均為0.60％～1.00％，鋼筋通過鋼絲束綁扎完成連接并置于支座上，縱向施工縫處的橫向鋼筋采用直螺紋套筒連接，橫向鋼筋預留長度為60cm和20cm，長短交錯布置。本發明的有益效果如下：本發明提供一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構，是按照解決城市道路中因水系豐富或排水不暢路面結構早期損壞嚴重的問題，提高路面結構使用性能的原則進行合理與科學設計的；本發明墊層采用級配碎石，基層采用水泥穩定碎石、貧混凝土，面層采用設置雙層連續鋼筋的水泥混凝土，并在水泥穩定碎石基層上設置乳化瀝青稀漿封層，墊層采用級配碎石可以起到很好的排水、隔水作用，可以保證基層處在較為干燥的環境中，與本領域常用兩層水泥穩定類材料作為水泥混凝土路面結構的基層相比，本發明的路面結構既針對城市道路的特點有足夠抗沖刷能力，各結構層又體現出剛度遞增的規律，有利于降低路面結構的荷載疲勞應力，有效提升路面結構的使用壽命。本發明路面結構中的鋼筋分上下兩層，上層連續的縱向鋼筋主要用于約束面層水泥混凝土的開裂，使水泥混凝土面層由溫縮和干縮產生的裂紋縫隙寬度的平均值控制在0.5mm以內，且上層不設橫向鋼筋，有利于水泥混凝土的振搗密實，并節約成本；下層設連續的橫向鋼筋和縱向鋼筋主要是考慮城市道路中的水泥混凝土路面易出現板底脫空或路基沉陷等情況，出現這些情況后在行車作用下面層板下部一般會受到較大的拉應力，而水泥混凝土板的抗彎拉強度相對較小，下層連續的橫向鋼筋和縱向鋼筋可有效提升水泥混凝土面層板的抗彎拉強度，大大降低水泥混凝土面層板出現斷板的概率；基層也設一定的路拱橫坡，尤可將路面入滲的水通過路拱從基層邊緣排出，減少面層底部積水對基層頂部的沖刷。本發明在面層上每隔150m設一條橫向接縫，主要為減少橫向裂紋數量，已有設置連續鋼筋的水泥混凝土路面大多不設橫向接縫，一般會出現較多的橫向裂紋，基本每1.0～2.0m一條，且少數橫向裂紋的縫隙寬度較大，會產生滲水問題，甚至會出現啃邊、破碎等病害，橫向接縫寬度為1.0～1.5cm的設置可減少橫向裂紋約20～30條，也進一步減小了水的入滲和因裂紋存在可能出現病害的隱患；已有設置連續鋼筋的水泥混凝土路面少數設了一定數量的橫向接縫，雖然減少了這些問題，但橫向接縫往往又成了薄弱環節，橫向接縫處出現了啃邊、脫空、錯臺、斷板等病害，與傳統橫向接縫相比，本發明的上部橫向接縫兩側8～15cm范圍內采用環氧砂漿澆筑，由于環氧砂漿強度高，有效解決了接縫處易出現啃邊的問題；本發明中橫向接縫的另一顯著優勢是與路面結構中設置的連續鋼筋有效結合，橫向接縫處繼續保持上下兩層縱向鋼筋的連續性，現有工程中橫向接縫都是設置50cm長的縱向傳力桿鋼筋，接縫處的鋼筋不連續且短，接縫處鋼筋及其周圍的水泥混凝土容易損壞，加上水的沖刷，橫向接縫處會出現脫空、錯臺、斷板等病害，結合本發明中路面結構的其他特點，本發明的橫向接縫處可以有效解決這些問題。本發明在面層上的井蓋處設有橫穿井蓋的預切縫，可以有效釋放井蓋附近路面結構內部的應力，解決已有水泥混凝土路面井蓋處裂縫多且不規則，井蓋處路面結構易損壞的問題。本發明雙層連續鋼筋中的上層不設橫向鋼筋，與已有的雙層連續配筋混凝土路面相比可節約1/4的鋼筋用量，以路面寬度16m為例，每公里可節約修筑成本75萬元左右；與普通水泥混凝土路面結構相比，本發明由于設置了雙層連續鋼筋前期投資成本約增加25％，但可以有效解決現有水泥混凝土路面結構應用于城市道路時易產生脫空、唧泥、錯臺、斷板等病害的問題，使用壽命可提高2～3倍，因接縫和病害少行車舒適性及安全性得到大幅提升，養護費用及年度分攤的改建成本也大大減少，可減少路面損壞對社會造成的不良影響，也可解決城市道路經常因路面損壞及養護維修造成交通中斷或擁堵，甚至引發交通事故的問題，有良好的社會效益與經濟效益。隨著我國進城鎮化進程的不斷加快，我國每年將有大量新建和改造的城市道路需要建設，該路面結構的應用前景廣闊，潛在的社會與經濟效益顯著。附圖說明圖1為本發明連續配筋混凝土路面結構的結構示意圖。圖2為本發明連續配筋混凝土路面結構的橫向接縫示意圖。圖3為本發明連續配筋混凝土路面結構的鋼筋設置局部示意圖。圖4為本發明連續配筋混凝土路面結構的縱向施工縫處的橫向鋼筋設置局部示意圖。圖中各元件的附圖標記說明如下：1-水泥混凝土面層；2-貧混凝土上基層；3-丁苯橡膠膠乳改性的乳化瀝青稀漿封層；4-水泥穩定碎石下基層；5-級配碎石墊層；6-縱向鋼筋；7-橫向鋼筋；8-聚乙烯閉孔泡沫填縫板；9-硅酮膠；10-環氧砂漿；11-支座；12-直螺紋套筒；13-鋼絲束。具體實施方式為了更好地理解本發明，以下將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明，所描述的實施例僅用以說明本發明的技術方案，并不用以限制本發明。實施例如圖1所示，本發明的一種適用于城市道路的連續配筋混凝土路面結構，包括水泥混凝土面層1，貧混凝土上基層2，丁苯橡膠膠乳改性的乳化瀝青稀漿封層3，水泥穩定碎石下基層4，級配碎石墊層5。其中，水泥混凝土面層1厚度為24cm，彎拉強度標準值為5.0MPa，面層設有雙層連續鋼筋及支座11，雙層連續鋼筋為上層連續的縱向鋼筋6和下層連續的橫向鋼筋7和縱向鋼筋6；貧混凝土上基層2厚度為24cm，水泥用量為178kg/m3，彎拉強度標準值為4.0MPa；丁苯橡膠膠乳改性的乳化瀝青稀漿封層3厚度為1cm，丁苯橡膠膠乳改性的乳化瀝青用量為15％；水泥穩定碎石下基層4厚度為20cm，7天無側限抗壓強度標準值為5MPa，水泥用量為107kg/m3；級配碎石墊層5厚度為20cm，直接采用破碎后未經篩分的碎石；基層與面層均設3％的路拱橫坡。在面層上每隔150m設一條橫向接縫，接縫寬度為1.2cm，長度為半幅路面寬，深度貫穿整個面層厚度，分為上部和下部，其中上部橫向接縫深度為7cm，采用硅酮膠9填充，上部橫向接縫兩側10cm范圍內采用環氧砂漿10澆筑，下部橫向接縫采用聚乙烯閉孔泡沫填縫板8，縱向鋼筋6橫穿聚乙烯閉孔泡沫填縫板8(如圖2所示)；在面層上的井蓋處設橫穿井蓋的預切縫，預切縫深度為3cm，寬度為4mm，從井蓋邊緣切至水泥混凝土面層1邊緣，采用硅酮膠9填縫；在面層上設置雙層連續鋼筋，上層連續的縱向鋼筋6距面層頂面的距離為9cm，下層連續的橫向鋼筋7和縱向鋼筋6中橫向鋼筋7距面層底面的距離為4cm，縱向鋼筋6置于橫向鋼筋7上，鋼筋均采用熱軋帶肋鋼筋，直徑為16mm，上層連續的縱向鋼筋6和下層連續的橫向鋼筋7和縱向鋼筋6配筋率均為0.60％，鋼筋通過鋼絲束13綁扎完成連接并置于支座11上(如圖3所示)，縱向施工縫處的橫向鋼筋7采用直螺紋套筒12連接，橫向鋼筋預留長度為60cm和20cm，長短交錯布置(如圖4所示)。