汽车试验场高速环道曲面施工技术

1、汽车试验场高速环道曲面施工技术汽车试验场高速环道曲面施工技术熊选爱,徐书国,李孝刚(中铁四局集团第一工程有限公司,安徽合肥230041)摘要:汽车试验场主要用于测试新型汽车的综合性能,被专家形象地称之为汽车的考场,高速环道是大型汽车试验场的核心设施,技术标准远远高于高速公路标准,其施工也没有现成的专门技术规范可循.文章结合承建施工试验场实体工程,总结高速环道曲面施工关键技术,为今后我国特殊路面的设计和施工积累经验.关键词:试验场;高速环道;施工技术中图分类号:u467.51文献标识码:a文章编号:16735781(2008)04053803目前国内有海南,安徽定远,湖北襄樊,北京通县,吉林农安

2、和上海大众六个汽车试验场建有高速环道,其中仅上海大众汽车试验场有国内第一条沥青混凝土高速环道l1.由本公司施工的定远,通县,上海大众汽车试验场均获得了国家级大奖一鲁班奖.1设计规模高速环道是汽车试验场中专供汽车进行连续高速行驶试验的循环跑道,高速环道的几何设计不同于一般的道路,特别是其弯道部分,实际上是要求形成一个如图1和图2所示的盆腔式的空间三维曲面.试验场高速环道的设计参数如表1所列.图1水泥混凝土盆腔式的空间三维曲面图2沥青混凝土盆腔式的空间三维曲面表1试验场高速环道的设计参数设计参数平面形状轴线长/m缓和曲线形式技术指标缓张曲线长度/m圆曲线半径/m设计车速/(kin?h)车道数量及宽

3、度m最大横向超高倾角/(.)沥青混凝土厚度/cm水泥混凝土厚度/cm椭圆型,听筒型38oo5500布劳斯(bloss)麦克.康纳螺旋线(mcconnel1)33o800l654002003车道,总宽11170/-,47面层4,联结层4,沥青承重层(8十8),水泥稳定碎石18,底基层36,8%石灰土面层24,c35,基层18,c15,底基层36,8%石灰土注:1.4段缓和曲线,2段圆曲线,最大横向超高倾角位于弯道圆曲线上;2.设计车速指高速车道中心线上的平衡车速.高精度测量控制技术试验场特殊道路繁多,线型复杂.平道平面位置允许误差5mm,高程4mm,高环曲面高程允许误差4mm.技术指标2远远超过

4、高速公路的标准(现行高速公路标准为lornm).控制测量是工程的关键技术.通过建立首,二级控制网点,利用高精度测量仪器,采集的数据直接输入现场的计算机,使用专门软件进行处理,确保精度.3盆腔式曲面石灰土施工技术高速环道曲线段呈三维盆腔式,其空问由直线过渡到特种缓和曲线再到圆曲线,过渡到47.倾斜的高环曲线路面,高环曲面底基层的压实,削坡,成型工艺收稿日期:2008-0603作者简介:熊选爱(1963一),男,湖南常德人,中铁四局集团第一工程有限公司高级工程师538工程与建设2008年第22卷第4期复杂,难度大.经过技术方案的比较论证,考虑施工的可操作性,采用分隔,分开施工法亦是挖台阶施工法,见

5、图3所示.水泥混凝土面层图3挖台阶施32法引:进桥式摊铺机,更换专用铣刨刀,精确修整曲面路床,形成达到设计的标准断面形状,见图4所示.图4曲面摊铺机精确卸载4混凝土曲面施工技术4.1钢模设计与制作(1)设计:在曲面陡坡上安装钢模要求刚性高,轻便,易于搬运的特点.曲线模板采用自制组合钢模,设计采用分段设计分段加工,将高,中,低速道侧模各断成两节,加上安全带,每条钢模由7节拼装组合而成.其次是混凝土路面的曲度和横缝,都要依靠模型来控制,对钢模的刚性要求高,重复倒用不易变形,且上沿曲度必须准确.为了加强钢模的刚性,在上下带之间安装与腹板垂直的两条纵肋和横肋加固.(2)制作:变形控制,肋带与腹板,虽采

6、取点焊焊接,但仍存在局部受热自由膨胀变形的影响.可制作一专为焊接用的工作台(自动锁定平台),将腹板牢固地锁定后,再行焊接,以控制变形;弧度偏差控制,开始焊接钢模时,将上带与腹板上沿圆弧高于上带面12rain,再用砂轮精细打磨,清除偏差,使钢模圆弧精度大大提高,可达到不超过4-_0.5mm.4.2跳槽与填仓混凝土灌筑曲面混凝土施工均需先按跳槽灌注,即支立模型每隔一条浇灌一条,待模型拆除后,在条与条之间填仓浇灌,此时便不需要模板,依靠两侧已成形的混凝土条控制标高和曲度.但对扣定盖模却在困难,易致混凝土面超高,难于抹平,采用适当长度的l型焊接槽钢两根,上端钩住已成形的安全带顶端端部,下端与两侧已成形

7、的高速道混凝土侧面的传力杆连结,将盖模两端深人槽钢下用木楔楔紧,以解决混凝土面超高的问题,研制成功一套适应于隔仓与跳仓灌筑施工的活动盖模曲面混凝土成型的工艺技术,施工顺序图见图5所示.图5隔仓与跳仓灌筑顺序图5沥青混凝土曲面施工技术试验场高速环道曲面施工包括弯道顶部的养护道和弯道空间曲面,如图6所示.图6试验场弩遭路面结构高速环道曲面最大横向超高倾角大,其摊铺施工必须采用特殊的施工机具和施工工艺.根据试车场的施工经验总结弯道路面工程施工流程为:桥式摊铺机导轨安装一养护道hvt承重层摊铺一养护道第一层沥青承重层(8cm)摊铺一空间曲面hvt承重层摊铺一空间曲面第一层沥青承重层(8cm)摊铺一养护

8、道第二层沥青承重层(8cm)摊铺一空间曲面第二层沥青承重层(8cm)摊铺一+养护道沥青联结层(4cm)摊铺?空问曲面沥青联结层(4cm)摊铺一空间曲面沥青面层(4cm)摊铺一养护道沥青面层(4cm)摊铺.5.1桥式摊铺机导轨安装由于高速环道曲面的特殊性,桥式摊铺机摊铺无工程与建设2008年第22卷第4期539法使用传统的钢丝导线,而是通过安装u型钢轨来进行摊铺机高度和位置的精确定位.施工中首先将长度为60cm的钢柱按照问距2m打入地面,将u型钢轨用螺栓固定在钢柱上,正确定位.单根u型钢轨长12m,每隔24m安装一个伸缩缝,防止温差造成的钢轨变形.u型钢轨的安装允许误差为:平面位置5itlm,标

9、高1mm.5.2养护道各结构层的施工养护道hvt(水泥稳定碎石)承重层及其上沥青混凝土结构层均采用abgtitan325沥青混凝土摊铺机进行摊铺,并采用双钢轮压路机进行碾压,其中在压路机的钢轮外侧安装的锥型小钢轮(斜度为2:1)确保了边缘部分的密实和整齐.5.3空间曲面各结构层的施工空间曲面hvt(水泥稳定碎石)承重层及其上沥青混凝土结构层的施工均采用桥式摊铺机摊铺(图7),其中16cm厚的沥青混凝土承重层分两层进行摊铺.施工过程中使用高精度全站仪i贝4距,进行跟踪测量,采集的数据则通过电子手簿直接输入到现场的计算机中进行处理,从而确保了空间三维曲面的准确成型.压实采用7t双轮凸面振动压路机,

10、这种压路机的凸起的接触面与车道的曲面相适应.具体操作时,在曲面上工作的压路机由一台行走式稳定车引导以保持平衡(图8).横向接缝的压实则采用由有牵引车牵引的压路机垂直于轴线方向进行压实.图7桥式摊铺机摊铺作业图8曲面压实为保证各结构层之间的有效连接和防止层间滑540工程与建设2008年第22卷第4期动,从水泥稳定碎石基层到沥青联结层均需进行拉毛,拉毛使用的是用轮胎式挖掘机改装的特殊设备,拉毛后采用空压机配合人工进行清扫,并喷洒粘层油.5.4桥式摊铺机的使用桥式摊铺机(国内尚无,由我公司引进施工)是专为修建试车场高速环道而设计制造的曲面摊铺设备.该摊铺机由10缸柴油发动机驱动,其行驶主要依靠4个无

11、级变化液压驱动的履带式齿轮装置.热拌沥青混合料由一台移动式挖掘机装入安装在桥式摊铺机一侧的加料斗内,并经由可调节分配螺杆输送带运输到传送带上.传送带将混合料运送到传动齿轮之间的桨式链条换向器,并通过桨式链条的启动将材料均匀地分布在熨平板的前面.熨平板是由17块可加热的钢板组成,每块长0.75m,板与板之间通过插销连接,熨平板的形状则通过连接到熨平板上的17个液压缸进行曲率调整以适应不同的横断面形状.所有设计数据和实测值都可以显示在控制面板上,一旦实测值与设计数据出现不可容许的偏离时,则机器将自动停止工作,而错误的来源将显示在显示板上.试验场竣工验收的测试表明:采用桥式摊铺机摊铺的高速环道,其空间曲面各结构层的平整度和高程都达到了表2规定的验收要求.表2曲面平整度和高程要求itiiti检测项目hvt承重层沥青承重层沥青联接层沥青面层平整度3o1064高程3o1o64注:检测频率,对平整度连续测量,对高程每10m测5点.6结束语随着我国汽车工业的发展,试验场的建设还将继续,所以试验场高速环道的施工精度控制和成熟的施工工艺的实施已是建成试验场高速环道的关键.希望本文所介绍的高速环道曲面施工技术能为今后我国试车场高速环道的新建,改建和翻修提供有益的参考.参考文献1李运胜,熊选爱.上海大众试车