專利名稱：水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種建筑施工技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種水泥混凝土路面脹縫 構(gòu)造方法。
背景技術(shù)：
水泥混凝土路面在混凝土收縮效應(yīng)、溫度梯度晝夜溫差及季節(jié)溫差等因素的作用 下，會(huì)產(chǎn)生翹曲和伸縮變形，影響道路的正常使用和安全。為避免這一情況的發(fā)生，通常選 擇沿道路方向設(shè)置各種類型的橫向接縫。按作用的不同，一般可以分為縮縫和脹縫，其中 脹縫為真縫，寬度較大，間距較大，脹縫用于釋放混凝土路面由于溫度變化而導(dǎo)致的膨脹變 形，。但在實(shí)際使用過程中，由于其破壞了路面的整體性，且在接縫處會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象， 路面板較易在接縫處發(fā)生錯(cuò)臺(tái)和斷裂等破壞。比如下沉式水泥混凝土路面，由于其建于地 下土層中，避免了陽光直曬，路面溫度梯度及晝夜溫差均較常規(guī)路面要小，故其實(shí)際產(chǎn)生的 膨脹壓應(yīng)力較一般混凝土路面還要小。而且下沉式水泥混凝土路面常處于地下水位以下， 在車輛荷載的作用下，各路面板之間產(chǎn)生的差異沉降或不均勻變形也較常規(guī)路面要大，易 導(dǎo)致接縫處發(fā)生錯(cuò)臺(tái)、唧泥等不良現(xiàn)象。隨著接縫處裂縫向上擴(kuò)展延伸，地下水還會(huì)沿裂縫 灌入路面，加速路面的破壞，大大縮短路面的使用壽命。另一方面，已有試驗(yàn)證明了水泥混 凝土路面的破壞并不主要是由膨脹應(yīng)力擠壓引起。其破壞機(jī)理是由于路面溫度升高，在縱 向膨脹應(yīng)變的作用下發(fā)生翹曲，再在汽車荷載的作用下產(chǎn)生斷裂。因此，這時(shí)，水泥混凝土 路面上設(shè)置常規(guī)脹縫不僅不是必須的，還可能是有害的。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索，中國專利申請(qǐng)?zhí)?4245838. 9，記載了一種“水泥混凝土 路面接縫新結(jié)構(gòu)”，該技術(shù)提供了一種能適應(yīng)各種惡劣氣候條件、具有良好的防水性能、能 有效地杜絕雨水滲入水泥混凝土路面基礎(chǔ)、防止水泥混凝土路面過早損壞的水泥混凝土路 面接縫新結(jié)構(gòu)。但該技術(shù)側(cè)重于對(duì)已有接縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，只是解決了路面接縫的防水問 題。沒有給出一種可避免設(shè)置脹縫的方法，也就不能同時(shí)解決設(shè)置接縫引起的破壞路面整 體性以及接縫處的應(yīng)力集中問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法， 在保持路面整體性的同時(shí)，為路面板提供一定的豎向約束、避免路面發(fā)生翹曲。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟步驟一、對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行氣象調(diào)查及地質(zhì)勘察，確定溫度荷載大小及路基地質(zhì)條 件，具體步驟為1. 1)根據(jù)路面所在地最大晝夜溫差Td，路面板最大溫度梯度Tg，利用混凝土剛度 方程計(jì)算膨脹應(yīng)力σ te，通過威斯特卡德公式計(jì)算翹曲應(yīng)力otg;1. 2)現(xiàn)場(chǎng)取若干孔點(diǎn)，鉆孔取土，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。使用環(huán)刀法測(cè)定土體重度Y，使 用烘干法測(cè)定路基土含水率W，計(jì)算出路基土體的干重度Y d，再通過直接剪切試驗(yàn)測(cè)定土體的粘聚力C及摩擦角Φ ；1. 3)通過抗拔樁試驗(yàn)測(cè)定單個(gè)地錨的摩阻力特征值qs。步驟二、根據(jù)步驟一確定地錨的施工參數(shù)2. 1)排狀地錨間距La 將膨脹應(yīng)力σ 和翹曲應(yīng)力σ tg疊加后按一定折減系數(shù)進(jìn)折減，得到總溫度壓應(yīng)力Qt，假定其沿道路縱向均勻分布。再根據(jù)其值大小確定相鄰排 裝地錨的間距La，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工程需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2.2)地錨長度H:根據(jù)設(shè)計(jì)錨固力反算地錨長度H，H取兩計(jì)算式(1)計(jì)算結(jié)果H1 和式(2) H2中的大值 式中，F(xiàn)a為單根地錨設(shè)計(jì)錨固力·Α為錨樁側(cè)表面積-X為地錨重量(包括錨桿重量和注漿重量)；WS地錨作用圓錐內(nèi)土體重量；R為地錨作用半徑。2.3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況，確定錨座長度《及套管直徑D ；2. 4)相鄰地錨間距Cl1及dp 分別通過式(3)、⑷確定
d, =-Η &ηφ = .33Η tan φ(3) 2. 5)錨座距路面頂端的距離ht :ht取為l/4h l/3h，h為路面表層厚度。2. 6)水泥漿配合比水泥砂=1 1 1 2，取水灰比為0. 38 0. 45的水泥 砂漿。步驟三、鋪設(shè)完路面墊層后，進(jìn)行地錨施工3. 1)根據(jù)步驟二的計(jì)算結(jié)果確定錨位，并于錨位上放置定位套管；3. 2)將地錨及成孔套管豎直放入成孔套管內(nèi)，打入地錨及成孔套管至步驟二確定 的設(shè)計(jì)深度；3. 3)卸下錨座，連接注漿設(shè)備；3. 4)回拔成孔套管，并注漿；重復(fù)步驟3. 2) 3. 4)，打樁機(jī)及注漿設(shè)備移位，按先中間后兩邊的順序，直至排 狀地錨施工全部完成。步驟四、按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)確定地錨周圍的加強(qiáng)吊筋 的末端水平錨固長度c，吊筋下端水平寬度b，在排狀地錨處布置加強(qiáng)吊筋網(wǎng)，吊筋網(wǎng)與水 泥混凝土路面中的分布鋼筋焊接連接。步驟五、重新裝上地錨錨座，錨座與路面鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接連接，沿施工推進(jìn)方向澆 筑路面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)為路面提供較大的豎向約束，減小路 面板有效長度，防止路面由于溫度荷載及汽車荷載的共同作用而產(chǎn)生翹曲破壞；2)取消了 傳統(tǒng)的路面脹縫，增強(qiáng)了路面的整體性，能有效防止唧泥，錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象的產(chǎn)生；3)提高軟土 路基的剛度，減小路面沉降；4)簡(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟(jì)適用，大大延長了道路的使用壽命，減小路 面維修投入。本發(fā)明適用于包括下沉式道路在內(nèi)的各種溫度荷載較小或?qū)β访嬲w性要求較高的路段。


圖1為本實(shí)施例中下沉式水泥混凝土路面示意圖；圖中(a)為穿越平面示意圖，(b)為穿越剖面示意圖。圖2為地錨平面布置示意圖。圖3為地錨排縱剖面布置示意圖。圖4為地錨構(gòu)造示意圖。圖5為定位套管示意圖。圖中1地錨、2地錨處加強(qiáng)配筋、3錨桿、4錨頭、5錨座、6成孔套管、7錨座卡槽、8 錨座螺紋孔、9定位套管。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，為實(shí)施例應(yīng)用環(huán)境10m寬的水泥混凝土道路與一高速公路發(fā)生平面 交叉，擬對(duì)水泥混凝土道路采用下沉式結(jié)構(gòu)形式穿越高速公路，路面厚度為22cm。下沉式道 路最低處離地表距離為6m，為保證路面的整體性，路面不允許設(shè)置脹縫。本實(shí)施例具體實(shí)施步驟如下步驟一、通過查閱相關(guān)資料以及對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)鉆孔勘探結(jié)果可以確定以下參 數(shù)值1. 1)確定最大晝夜溫差為Td = 15°C，路面板最大溫度梯度Tg = 25°C，膨脹應(yīng)力 σ te = 2. IMPa，用威斯特卡德公式計(jì)算得翹曲應(yīng)力σ tg = 2. 5MPa ；1. 2)將從現(xiàn)場(chǎng)取的土體用環(huán)刀法進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)得到土體平均重度Y = 18. 5kN/ m3，使用烘干法測(cè)定路基土含水率W =33%，由、和W計(jì)算得土體的干重度Yd= 14kN/m3， 由直接剪切試驗(yàn)測(cè)定土體粘聚力C = 21kPa，摩擦角Φ = 25° ；1. 3)通過抗拔樁試驗(yàn)測(cè)定單個(gè)地錨的摩阻力特征值qs = 150kPa。步驟二、根據(jù)步驟一得到的參數(shù)值確定地錨施工所需的參數(shù)2. 1)膨脹應(yīng)力σ 和翹曲應(yīng)力σ tg疊加進(jìn)行折減后得到的總溫度壓應(yīng)力σ t = 3. 7MPa，從而計(jì)算得地錨間距約為8m ；2. 2)地錨長度H取H1和H2中的大值，考慮一定的安全系數(shù)后，最終取H = 2m ；2. 3)根據(jù)路面鋼筋布置情況及錨固要求，取錨座長度dm = 0. 8m,套管直徑D = 0. 6m ；2. 4)相鄰地錨間距 Cl1 = 1. 2m, dp = 1. 0m,2. 5)錨座距路面頂端距離ht = 6cm ；2. 6)水泥漿配合比水泥砂=1 1. 5，取水灰比為0. 4的水泥砂漿。步驟三、路基及墊層施工完成后即可進(jìn)行地錨施工3. 1)根據(jù)步驟二的計(jì)算結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)放線，對(duì)地錨的位置進(jìn)行定位，位置確定后在定位點(diǎn)處放置定位套管。3. 2)將地錨及成孔套管豎直放入成孔套管內(nèi)，將地錨及成孔套管壓至2m深度；3. 3)將錨座擰下，準(zhǔn)備好注漿設(shè)備；3.4)回拔成孔套管，然后立即將配制好的水泥漿以一定的壓力注入錨桿周圍，確保成樁直徑不小于0. 8m ；重復(fù)步驟3. 2) 3. 4)，打樁機(jī)及注漿設(shè)備移位，按先中間后兩邊的順序，直至排 狀地錨施工全部完成。步驟四、根據(jù)規(guī)范確定地錨周圍的加強(qiáng)吊筋的末端水平錨固長度c = 0. 6m,吊筋 下端水平寬度b = 0. 9m，在排狀地錨處布置加強(qiáng)吊筋網(wǎng)，吊筋網(wǎng)與水泥混凝土路面中的分 布鋼筋焊接連接。步驟五、對(duì)成樁效果檢查合格后，重新裝上地錨錨座，將錨座與附近的路面鋼筋網(wǎng) 進(jìn)行焊接，最后進(jìn)行路面混凝土澆筑。施工完成后，由于未設(shè)置容易引起不利影響的脹縫，路面整體性增強(qiáng)，路面的使用 情況大為改善，維修周期比設(shè)置脹縫路面要延長50%以上，維護(hù)費(fèi)用大大降低，路面的壽命 可提高30%以上。
權(quán)利要求
一種水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行氣象調(diào)查及地質(zhì)勘察，確定溫度荷載大小及路基地質(zhì)條件；步驟二、根據(jù)步驟一確定地錨的施工參數(shù)；步驟三、鋪設(shè)完路面墊層后，進(jìn)行地錨施工；步驟四、按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范確定地錨周圍的加強(qiáng)吊筋的末端水平錨固長度c，吊筋下端水平寬度b，在排狀地錨處布置加強(qiáng)吊筋網(wǎng)，吊筋網(wǎng)與水泥混凝土路面中的分布鋼筋焊接連接；步驟五、重新裝上地錨錨座，錨座與路面鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接連接，沿施工推進(jìn)方向澆筑路面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法，其特征是，所述的步驟一具 體為1.1)根據(jù)路面所在地最大晝夜溫差Td，路面板最大溫度梯度Tg，利用混凝土剛度方程 計(jì)算膨脹應(yīng)力Ote，通過威斯特卡德公式計(jì)算翹曲應(yīng)力Otg ；1.2)現(xiàn)場(chǎng)取若干孔點(diǎn)，鉆孔取土，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，使用環(huán)刀法測(cè)定土體重度Y，使用烘 干法測(cè)定路基土含水率W，計(jì)算出路基土體的干重度Y d，再通過直接剪切試驗(yàn)測(cè)定土體的 粘聚力C及摩擦角Φ ；1.3)通過抗拔樁試驗(yàn)測(cè)定單個(gè)地錨的摩阻力特征值qs。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法，其特征是，所述的步驟二具 體為2.1)排狀地錨間距La 將膨脹應(yīng)力ο 和翹曲應(yīng)力σ “疊加后按一定折減系數(shù)進(jìn)行折 減，得到總溫度壓應(yīng)力σ t，假定其沿道路縱向均勻分布，再根據(jù)其值大小確定相鄰排裝地 錨的間距La，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和工程需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；2. 2)地錨長度H:根據(jù)設(shè)計(jì)錨固力反算地錨長度H，H取兩計(jì)算式(1)計(jì)算結(jié)果氏和式 (2) H2中的大值 式中，F(xiàn)a為單根地錨設(shè)計(jì)錨固力·Α為錨樁側(cè)表面積-X為地錨重量;ws地錨作用圓錐 內(nèi)土體重量；R為地錨作用半徑2. 3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)情況，確定錨座長度dm及套管直徑D ； 2. 4)相鄰地錨間距Cl1及dp 分別通過式(3)、(4)確定 4 2. 5)錨座距路面頂端的距離ht :ht取為l/4h l/3h，h為路面表層厚度；2. 6)水泥漿配合比水泥砂=1 1 1 2，取水灰比為0.38 0.45的水泥砂漿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法，其特征是，所述的步驟三具體為`3. 1)根據(jù)步驟二的計(jì)算結(jié)果確定錨位，并于錨位上放置定位套管； 3. 2)將地錨及成孔套管豎直放入成孔套管內(nèi)，打入地錨及成孔套管至步驟二確定的設(shè) 計(jì)深度；`3. 3)卸下錨座，連接注漿設(shè)備； 3.4)回拔成孔套管，并注漿；重復(fù)步驟3. 2) 3. 4)，打樁機(jī)及注漿設(shè)備移位，按先中間后兩邊的順序，直至排狀地 錨施工全部完成。
全文摘要
一種建筑施工技術(shù)領(lǐng)域的水泥混凝土路面脹縫構(gòu)造方法，首先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行氣象調(diào)查及地質(zhì)勘察，確定溫度荷載大小及路基地質(zhì)條件；然后確定地錨的施工參數(shù)；并鋪設(shè)完路面墊層后，進(jìn)行地錨施工；再按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范確定地錨周圍的加強(qiáng)吊筋的末端水平錨固長度c，吊筋下端水平寬度b，在排狀地錨處布置加強(qiáng)吊筋網(wǎng)，吊筋網(wǎng)與水泥混凝土路面中的分布鋼筋焊接連接；最后重新裝上地錨錨座，錨座與路面鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接連接，沿施工推進(jìn)方向澆筑路面。本發(fā)明在保持路面整體性的同時(shí)，為路面板提供一定的豎向約束、避免路面發(fā)生翹曲。
文檔編號(hào)E01C11/06GK101886362SQ20101023671
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者姜弘, 孫陽, 朱明 , 羅春泳, 鄭品 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)