《 道路工程施工》-项目8 水泥混凝土路面设计及施工

项目8水泥混凝土路面设计及施工目录CONTENTS8.1路面结构组合设计及接缝设计8.2水泥混凝土路面设计8.3普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.4水泥混凝土路面施工任务8.1水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.11.路基路基应稳定、密实、均质，为路面结构提供均匀的支承。通过混凝土路面结构传到路床顶面的荷载应力很小，因而对路基承载能力的要求不高；但路基若出现不均匀变形，混凝土面层与下卧层之间就会出现局部脱空，面层应力会由此增加，导致面层板断裂。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.11.路基为控制路基的不均匀变形，应采取以下措施：（1）高液限黏土及含有机质细粒土，不能做高速公路和一级公路的路床填料或二级及以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于1６或膨胀率大于3％的低液限黏土，不能做高速公路和一级公路的上路床填料。（2）地下水位高时，宜提高路堤设计标高，以达到干燥或中湿状态。（3）路基压实度应符合《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）的规定。（4）岩石或填石路床表面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石、石屑或低剂量水泥稳定粒料，厚度为100～150mm。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.垫层遇有下述情况时，需在基层下设置垫层，以改善路面结构的使用性能：（1）季节性冰冻地区,路面总厚度小于最小防冻厚度要求时，其差值应以防冻垫层补足，使路面结构免除或减轻冻胀、翻浆病害；水泥混凝土路面最小防冻厚度见表8.1。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.垫层遇有下述情况时，需在基层下设置垫层，以改善路面结构的使用性能：（2）水文地质条件不良的土质路基,路床土湿度较大时，宜设置排水垫层，疏干路床土，改善路面结构的支承条件。（3）路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可增设半刚性垫层，以其刚度缓解路基不均匀沉降或不均匀变形对面层的不利影响。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.13.基层基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。不耐冲刷的基层表面，在渗入水和荷载的共同作用下，会产生唧泥、板底脱空、错台等病害，影响行车的舒适性，并加速、加剧面层板的断裂；提高基层的刚度，有利于改善接缝的传荷能力。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.13.基层8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.14.面层水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.14.面层（1）纵向接缝的间距按路面宽度在3.0~4.5m范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时,可不设纵向缩缝。（2）横向接缝的间距按面层类型和厚度选定，普通混凝土面层一般为4～6m,面层板的长宽比不宜超过1.30,平面尺寸不宜大于25m2

；碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般为6～10m；钢筋混凝土面层一般为6～15m。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.14.面层8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.15.路肩路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用应与行车道路面相协调，并考虑为行车道路面提供排水通道。可选用水泥混凝土面层或沥青面层。（1）路肩为水泥混凝土面层时，厚度通常与行车道面层等厚，其基层与行车道基层相同；选用薄面层时，厚度不宜小于150ｍｍ，其基层应采用开级配粒料。（2）路肩为沥青面层时，宜选用密实型沥青混合料，其基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。8.1.1结构组合设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.1

水泥混凝土面层由一定厚度的混凝土板组成，它具有热胀冷缩的性质。由于一年四季气温的变化，混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩，从而引起混凝土板的轴向变形。而在一昼夜中，白天气温升高，混凝土顶面温度较底面温度高，这种温度差会形成板中部隆起的趋势；夜间气温降低，混凝土顶面温度较底面温度低，这种温度差会形成板周边和角隅翘起的趋势。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.11.纵向接缝纵向接缝包括施工缝和缩缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.11.纵向接缝纵向接缝包括施工缝和缩缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.横向接缝横向接缝包括缩缝、胀缝、施工缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.横向接缝横向接缝包括缩缝、胀缝、施工缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.横向接缝横向接缝包括缩缝、胀缝、施工缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.横向接缝横向接缝包括缩缝、胀缝、施工缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.横向接缝横向接缝包括缩缝、胀缝、施工缝。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.13.接缝填封材料接缝填封材料有填缝料和接缝板。填缝料应选用与混凝土接缝槽壁黏结力强、回弹性好、适应混凝土板收缩、不溶于水、不渗水、高温不流淌、低温不脆裂、耐老化的材料。常用的填缝料有聚氨酯焦油类、氯丁橡胶类、乳化沥青类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类、沥青玛蹄脂、橡胶嵌缝条等。8.1.2接缝设计水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.11.混凝土路面与固定构造物相接混凝土路面与固定构造物可采用胀缝相衔接。当相衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部内设置双层钢筋网；或在长度约为6～10倍的板厚的范围内逐渐将板厚增加20％。8.1.3特殊部位混凝土路面的处理水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.12.混凝土路面与桥梁相接混凝土路面与桥梁相接，桥头设有搭板时，应在搭板与混凝土面层板之间设置６～10ｍ的钢筋混凝土面层过渡板。过渡板与搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式，过渡板与混凝土面层间的横缝采用设传力杆胀缝形式。当桥梁为斜交时，钢筋混凝土面层过渡板的锐角部分应采用钢筋网补强。混凝土路面与桥梁相接，桥头未设搭板时，宜在混凝土面层板与桥台之间设置10～15m的钢筋混凝土面层过渡板；或设置由混凝土预制块面层或沥青面层铺筑的过渡段，长度不小于8ｍ。8.1.3特殊部位混凝土路面的处理水泥混凝土路面结构组合设计及接缝设计8.13.混凝土路面与沥青路面相接混凝土路面与沥青路面之间应设置不小于3ｍ的过渡段。过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置；变厚度混凝土过渡板的厚度不小于200ｍｍ；过渡板与混凝土面层相接处的接缝内设置直径25ｍｍ、长700ｍｍ、间距400ｍｍ的拉杆；混凝土面层毗邻此接缝的1～2条横向接缝应设置成胀缝。8.1.3特殊部位混凝土路面的处理任务8.2水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计8.21.设计理论水泥混凝土路面为刚性路面，具有较高的力学强度。混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度；且混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度；又由于混凝土路面板与基层或土基之间的摩阻力一般不大；所以从力学模型考虑，可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，以水泥混凝土板的抗弯拉强度作为设计指标，用弹性地基板理论进行分析计算。8.2.1混凝土路面的设计理论与设计内容水泥混凝土路面设计8.22.设计内容水泥混凝土路面的设计内容包括：路面结构组合及厚度设计；各结构层材料配合比设计；接缝构造及配筋设计；路肩设计；路面排水设计。8.2.1混凝土路面的设计理论与设计内容水泥混凝土路面设计8.21.水泥混凝土路面结构可靠度路面结构可靠度可定义为：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率；也可定义为：在规定的设计基准期内，在规定的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率。8.2.2混凝土路面的设计依据水泥混凝土路面设计8.21.水泥混凝土路面结构可靠度8.2.2混凝土路面的设计依据水泥混凝土路面设计8.22.交通分析（1）标准轴载水泥混凝土路面结构设计以100kN的单轴—双轮组荷载为标准轴载，并选取水泥混凝土板的纵向边缘中部为产生最大荷载和温度梯度综合疲损坏的临界荷载位置。8.2.2混凝土路面的设计依据水泥混凝土路面设计8.22.交通分析（2）轴载换算不同轴－轮型和荷载的作用次数，换算为标准轴载的作用次数：8.2.2混凝土路面的设计依据单轴--双轮组时δi=1单轴--单轮组双轴--双轮组三轴--双轮组水泥混凝土路面设计8.22.交通分析（3）标准轴载累计作用次数设计车道使用初期的标准轴载日作用次数，可用标准轴载当量作用次数乘以方向分配系数和车道分配系数来确定。8.2.2混凝土路面的设计依据水泥混凝土路面设计8.22.交通分析（3）标准轴载累计作用次数8.2.2混凝土路面的设计依据水泥混凝土路面设计8.22.交通分析（4）交通等级水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数分为四级。8.2.2混凝土路面的设计依据【例题8-1】水泥混凝土路面设计8.21.荷载应力分析选取水泥混凝土板的纵向边缘中部为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按下式计算：8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.21.荷载应力分析8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.21.荷载应力分析8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.22.温度应力分析在临界荷位处产生的温度疲劳应力按下式计算：8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.22.温度应力分析8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.22.温度应力分析8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算水泥混凝土路面设计8.23.混凝土板厚计算流程8.2.3混凝土板应力分析及厚度计算任务8.3普通水泥混凝土路面板厚设计示例普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.31.交通分析由表8.8得知二级公路的设计基准期为20年，由表8.11取临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数为0.39，取交通量年平均增长率为5％，则普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.32.初拟路面结构依据重交通等级、二级公路、中变异水平等级，查表8.5，初选普通混凝土面层板的厚度为0.22ｍ；由表8.2和表8.3，基层选用水泥稳定粒料（水泥剂量5％），厚度0.18ｍ；垫层选用低剂量无机结合料稳定土，厚度0.15ｍ；面层板宽为4.5ｍ，长为5.0ｍ；纵缝为设拉杆的平缝，横缝为设传力杆的假缝。普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.32.初拟路面结构依据重交通等级、二级公路、中变异水平等级，查表8.5，初选普通混凝土面层板的厚度为0.22ｍ；由表8.2和表8.3，基层选用水泥稳定粒料（水泥剂量5％），厚度0.18ｍ；垫层选用低剂量无机结合料稳定土，厚度0.15ｍ；面层板宽为4.5ｍ，长为5.0ｍ；纵缝为设拉杆的平缝，横缝为设传力杆的假缝。普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.33.路面材料设计参数的确定普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.34.荷载疲劳应力因纵缝为设拉杆的平缝，基层为水泥稳定粒料，接缝传荷能力的应力折减系数取0.87；设计基准期内的荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数普通水泥混凝土路面板厚设计示例8.35.温度疲劳应力6.确定设计厚度任务8.4水泥混凝土路面施工水泥混凝土路面施工8.41.水泥水泥是混凝土的胶结材料，水泥的好坏直接影响混凝土路面抗折强度、疲劳强度、体积、稳定性和耐久性等关键物理力学性质。并非任何水泥都可用于铺筑水泥混凝土路面，选用水泥时，要根据不同的路面等级和交通量要求，选择不同的水泥。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.41.水泥

8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.41.水泥

8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.42.粉煤灰和其他掺和料（1）粉煤灰粉煤灰是煤粉燃烧后收集到的灰粒，其主要成分是活性氧化硅和氧化铝。研究表明，粉煤灰渗入混凝土后，不仅可节约水泥，而且能与水泥长短互补，充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂等一系列复合功能，具有明显的技术经济效益。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.42.粉煤灰和其他掺和料（1）粉煤灰8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.42.粉煤灰和其他掺和料（2）硅灰硅灰是从冶煤金属硅或硅铁合金的烟道中收集到的极细高水硬活性硅质灰粉，其细度比水泥高1～2个数量级，密度很小，单位质量体积很大。硅灰在公路路面使用时，主要用于高强与超高强混凝土。使用时，由于需水量很大，必须与高效减少剂或超塑化剂共同掺用，在一般施工条下要求缓凝，使用高效缓凝剂。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.42.粉煤灰和其他掺和料（3）矿渣矿渣是从冶铁高炉排出，经高温水萃处理后的炉渣，与水泥相同工序磨细后得到的超细矿渣。由于其本身具有自硬化能力，水化反应速度快，因此，一般用于制高强混凝土。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.43.粗集料（1）级配要求为了保证混凝土的高强度和密度，节约水泥，要求集料组成的矿物质具有良好的级配。级配分为连续级配和间断级配，连续级配的优点是配制的混凝土较密实，具有良好工作性，不易离析；间断级配的优点是同强度混凝土水泥用量小，但易产生离析,需强力振捣。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.43.粗集料（1）级配要求8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.43.粗集料（1）级配要求8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.43.粗集料（2）技术要求用作混凝土的粗集料要有足够的坚固性，以抵抗冻融和风化作用，使用前可通过在硫酸钠溶液中浸湿和烘干5次循环后检测其损失量，小于规定值方可使用。混凝土应选用表面粗糙、多棱角、粒状接近正方体，针片状颗粒含量较少的粗集料，否则将显著降低水泥混凝土抗折强度，同时影响其和易性。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.43.粗集料（2）技术要求

8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.44.细集料（1）级配优质的混凝土用砂要具有高的密度和小比表面积，从而达到混凝土既有较好的和易性及硬化后有一定的强度和耐久性，又达到节约水泥的目的。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.44.细集料（2）技术要求8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.45.水饮用水可直接使用，对水质有疑问时，应检验其硫酸盐含量（）、盐量（）、pH（≥4）及是否含油污、泥和其他有害杂质，检验合格方可使用。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.46.外加剂在混凝土路面修筑中，常用的外加剂主要有：①减水剂或塑化剂；②缓凝剂、速凝剂和早强剂；③引气剂等。8.4.1水泥混凝土路面原材料水泥混凝土路面施工8.48.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.41.滑模机械铺筑8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.41.滑模机械铺筑8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.42.三辊轴机组铺筑三辊轴机组铺筑主要设备有三辊轴整平机、振捣机、振捣梁、拉杆插入机，其他辅助设备可参照表8.30选配。3.轨道摊铺机铺筑轨道摊铺机按布料方式不同，可选用刮板式、箱式、螺旋式；其他辅助设备可参照表8.30选配。8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.44.小型机具摊铺小型机具性能应稳定可靠、操作简易、维修方便，机具配套应与工程规模、施工进度相应。8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.44.小型机具摊铺8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.44.小型机具摊铺8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.45.碾压混凝土摊铺

碾压混凝土面层铺筑，宜选用预压密实度高的沥青摊铺机，根据路面摊铺宽度可选用1～2台；自重10～12ｔ振动压路机1～2台；15～25ｔ轮胎压路机1台；1～2ｔ小型振动压路机1台；其他施工设备可参照表8.29选配。8.4.2水泥混凝土路面施工机械水泥混凝土路面施工8.41.模板安装模板安装前，先进行定位测量放样，每20m设中心桩，每100m设临时水准点；核对路面标高，面板分块，接缝和构造物位置。模板安装检验合格后，与混凝土拌和物接触的表面应涂脱模剂或隔离剂；接头应粘贴胶带或塑料薄膜等密封。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.42.传力杆设置通常在完成模板安装之后，紧接着设置各种接缝的传力装置，包括拉杆、胀缝板、传力杆及其套帽、滑移端等，通常采用传力杆钢筋架安装固定。当采用的摊铺机装备有传力杆插入装置（DBI）时，缩缝传力杆可不提前装置，但应在基层表面标明传力杆的位置，以便于驾驶员准确定位压人传力杆。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.43.制备与运送混凝土混合料混凝土混合料的制备与运送是混合料质量保证的重要方面。通常应随时检验用量与质量是否合格。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.44.摊铺和振捣(1)摊铺机铺筑滑模摊铺机是机械化、自动化程度较高的摊铺机具，由于其侧向模板随着施工进程不断地向前移动，无须另设模板,而大大提高了施工工效。(2)三辊轴机组铺筑辊轴机组铺筑水泥混凝土路面的流程为：布料→密集排振→安装拉杆→人工补料→三辊轴整平→（真空脱水)→（精平饰面）→拉毛→切缝→养生→（硬刻槽）→填缝。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.44.摊铺和振捣（3）轨道摊铺机铺筑轨道摊铺机铺筑混凝土路面时集布料、刮平、振捣密实等工艺于一体，因此施工效率高，由于轨道摊铺机使用轨式模板，在施工过程中应密切关注模板的位置、标高的变化。(4）小型机具铺筑用小型机具铺筑混凝土路面，当运送混合料的车辆运达摊铺地点后，一般直接倒入安装好侧模的路槽内，并用人工找补均匀，摊铺过程中要注意防止出现离析现象。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.45.设置接缝（1）胀缝（2）横向缩缝，即假缝，用下列方法筑做①压缝法

②切缝法（3）纵缝8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.46.表面整修与防滑措施目前国产的小型电动抹面机有两种装置:装上圆盘即可进行粗光;装上细抹叶片即可进行精光。在一般情况下，面层表面仅需粗光即可。抹面结束后，有时再用拖光带横向轻轻拖拉几次。8.4.3水泥混凝土路面施工工艺水泥混凝土路面施工8.47.养生与灌缝为防止混凝土中水分蒸发过速而产生缩裂，并保证水泥水化过程的顺利进行，混凝土应及时养生。（1）潮湿养生（2）塑料薄膜或养护剂养生8.4.3水泥混凝