多年冻土区双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构及施工方法与流程

[0001]
本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种多年冻土区双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构及施工方法。


背景技术：

[0002]
冻土地区路面结构的损伤破坏是车辆荷载、融沉响应、路面温度疲劳等多方面因素共同作用的结果。路基融沉是由于冻土内部热积累，降低了冻土的力学性能，导致土体融沉变形，因此，冻土融沉受温度场的影响很大。目前广泛采用的散热方法大多是导（热）阻（热）复合原理，既阻止热量向多年冻土的输入（通过块石或隔热层），也疏导处多年冻土内的热量（通过通风管或热棒）。总体而言，这些措施较之普通的路基，对保护多年冻土有效，但无法从根本上解决热量从路面进入路基的过程；且考虑到目前广泛修建的沥青路面具有较强吸热能力，对保护冻土产生了一定不利的影响。故为达到保护冻土的目标，需结合多年冻土的不同特性，进行方案的优化，使得外部热量难以延路面结构侵入冻土，在路面维度，将已侵入路面结构内的热量快捷疏导出来（热量“进不去、出得来”），以最大程度减小对多年冻土的扰动，同时保证路面使用性能，增加路面寿命，尽量减少工程投入。从路面散热角度考虑空心路面的应用，只有水泥路面符合这个要求。很多学者对于钢筋混凝土空心路面预制板已有一定研究，发现其跟桥梁中广泛应用的t型钢、工字钢一样，减少了自身体积的同时承受荷载的能力不会因空心而减弱。然而钢筋混凝土路面容易产生接缝处的翘曲及板角断裂，无法保证使用性能与使用寿命。
[0003]
考虑到以上因素，本发明希望能寻找一种多年冻土区双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面（dcrhcp, double-layer continuous reinforced hollow concrete pavement）复合结构及施工方法，可实现热量快速消散、结构强度高、抗裂性能好、使用寿命长等要求。


技术实现要素：

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发明目的：针对现有多年冻土区温度场控制的不足之处，提供了一种双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构及施工方法，解决多年冻土区温度控制困难、路面使用性能差与寿命不足等问题。
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技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种多年冻土区双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构，路面复合结构包括至少连续配筋空心混凝土路面和多孔混凝土基层复合而成，其中，所述连续配筋空心混凝土路面包括：混凝土路面板主体；散热通孔，设置在混凝土路面板主体内，包括多个，多个所述散热通孔沿混凝土路面板主体长度方向均匀间隔设置；单个散热通孔沿混凝土路面板主体横向贯穿设置，且两侧均
与环境大气相连通；钢筋网，包裹设置在所述混凝土路面板主体中，包括两层，分别是上层钢筋网和下层钢筋网，所述上层钢筋网位于所述散热通孔的上方，所述下层钢筋网位于所述散热通孔的下方。
[0006]
所述散热通孔外部加装有可变方向的导风管，所述导风管口正对该季节风向。
[0007]
所述混凝土路面板主体厚度为0.26~0.34m；所述散热通孔位于混凝土路面板主体纵截面中心处；所述上钢筋网布置于距混凝土路面板主体上表面0.035~0.055m处，所述下钢筋网布置在距混凝土路面板主体下表面0.035~0.055m处。
[0008]
所述钢筋网包括：纵向钢筋和横向钢筋，并且，所述纵向钢筋和横向钢筋在混凝土路面板主体内的总配筋率为0.6~1.0%。
[0009]
所述纵向钢筋选用直径为6mm~8mm的钢筋，横向钢筋选用直径为6mm~10mm的钢筋，均为螺纹钢筋。
[0010]
单个所述散热通孔的孔径范围是：0.1~0.12m，每两个所述散热通孔沿混凝土路面板主体长度方向的间隔距离是：0.24~0.48m；所述散热通孔与道路横向之间呈0~30
°
夹角，具体角度值根据当地风向确定，使空心孔洞朝向当地风向，加快气流对流。
[0011]
本发明进一步公开了一种基于所述多年冻土区双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构的施工方法：其特征在于，包括以下步骤：第一步、先在路基上浇筑多孔混凝土基层，后将绑扎好的钢筋网与散热通孔模具安装固定，其中，所述上层钢筋网通过第一竖向钢筋连接在所述散热通孔模具的上方，所述下层钢筋网通过第二竖向钢筋连接在所述散热通孔模具的下方，形成包含散热通孔模具的钢筋骨架；第二步、将步骤一中组装好的钢筋骨架固定在路基两侧布置的钢筋固定模板上，然后连续浇筑面层混凝土；第三步、浇筑混凝土时需注意不要直接将混凝土浇在模具上，以免模具脱落；而应先将模具下方孔隙填满后从两侧向上灌注，使混凝土高过钢筋网结构；第四步、在混凝土达到强度要求后将散热通孔模具拆除，若采用其他可降解材料制作模具，亦可不拆除，待其自然降解。
[0012]
所述纵向钢筋、横向钢筋和固定散热通孔模具的竖向钢筋连接处均以扎带绑扎。
[0013]
所述散热通孔模具采用空心桶泡沫制成，外径为0.1~0.12m。
[0014]
本发明具有如下有益效果：1、多年冻土区，年平均气温较低，在基层设置横向贯通的通风孔洞，可以有效增加基层与空气的接触面， 通过空气在孔洞内流动，使孔洞周围基层的温度与气温趋于一致，疏导路面吸收的热量，减少热量的下传，起到保护冻土的作用。
[0015]
2、孔洞内的空气强迫对流是造成多年冻土层产生降温效果的主要原因。在冷季时，孔洞可将外界冷空气导入，降低基层温度，从而对下伏多年冻土产生主动冷却效果；在暖季时，外界热空气同样也会进入管内，引入的热量将对多年冻土热稳定性会产生不利影响。但从全年的热量收支角度，空心孔洞的放热大于吸热，对提高多年冻土区的热稳定性有利。
[0016]
3、针对凝土空心板混凝土强度较低且受力分布不均匀的技术问题，本发明在混凝土路面板主体3纵截面上下距表面0.035~0.055m处各预埋了钢筋网，优选为0.045m；总配筋率为0.6~1.0%，优选为0.8%。
[0017]
4、本发明公开的施工方法成熟、简便，并且效率高，因此可广泛应用于多年冻土区道路建设中。
附图说明
[0018]
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细的描述。
[0019]
图1为本发明的双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构示意图；图2为本发明的钢筋及构造细节图。
[0020]
图中各元件的附图标记说明如下：1、双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构；2、多孔混凝土基层；3、混凝土路面板主体；4、纵向钢筋；5、横向钢筋；6、竖向钢筋；7、散热通孔；8、扎带；9、散热通孔模具；10、钢筋固定模板。
[0021]
具体实施方式
[0022]
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0023]
如图1、2所示，本发明的双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构包括双层连续配筋空心混凝土路面1和多孔混凝土基层2。
[0024]
双层连续配筋空心混凝土路面包括：混凝土路面板主体3，厚度为0.26~0.34m；散热通孔7，位于混凝土路面板主体3纵截面中心处，包括多个，多个所述散热通孔7沿混凝土路面板主体长度方向均匀间隔设置；单个散热通孔7沿混凝土路面板主体横向贯穿设置，且两侧均与环境大气相连通。
[0025]
钢筋网，包裹在混凝土路面板主体3中，所述钢筋网包括上钢筋网和下钢筋网，所述上钢筋网布置于距混凝土路面板主体上表面0.035~0.055m处，优选为0.045m；所述下钢筋网布置在距混凝土路面板主体下表面0.035~0.055m处，优选为0.045m；总配筋率为0.6~1.0%，优选为0.8%。
[0026]
作为本发明的优选技术方案，单个所述散热通孔的孔径范围是：0.1~0.12m，每两个所述散热通孔沿混凝土路面板主体长度方向的间隔距离是：0.24~0.48m；所述散热通孔与道路横向之间呈0~30
°
夹角，具体角度值根据当地风向确定，使空心孔洞朝向当地风向，加快气流对流。
[0027]
作为本发明技术方案的进一步优选，纵向钢筋选用直径为6~8mm的钢筋，横向钢筋选用直径为6~10mm的钢筋，均为螺纹钢筋。
[0028]
作为本发明技术方案的进一步优选，纵向钢筋、横向钢筋通过扎带8进行绑扎固定。
[0029]
所述双层连续配筋混凝土空心板混凝土路面复合结构施工方法，步骤如下：步骤一，先在路基上浇筑多孔混凝土基层，后将绑扎好的钢筋网与散热通孔模具安装
固定，其中，所述上层钢筋网通过第一竖向钢筋连接在所述散热通孔模具的上方，所述下层钢筋网通过第二竖向钢筋连接在所述散热通孔模具的下方，形成包含散热通孔模具的钢筋骨架；步骤二，根据具体道路宽度，每3m~4m布置一组固定散热通孔模具的竖向钢筋6，竖向钢筋通过扎带8进行绑扎固定纵向钢筋4。
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后将其与散热通孔模具9安装固定，形成包含散热通孔模具的钢筋骨架。
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步骤三，将步骤三中组装好的钢筋骨架固定在路基两侧布置的钢筋固定模板10上，然后连续浇筑面层混凝土3。
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浇筑混凝土时需注意不要直接将混凝土浇在模具9上，以免模具脱落；而应先将模具下方孔隙填满后从两侧向上灌注，使混凝土高过钢筋网结构。
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步骤四，在混凝土达到强度要求后将散热通孔模具9拆除。
[0034]
本发明中，固定散热通孔模具的竖向钢筋6根据混凝土板设计宽度，根据车道设计宽度，每3m~4m布置一个，通过扎带8进行绑扎固定纵向钢筋4上。
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所述散热通孔模具9的外径为0.12m，可采用空心桶泡沫制成，在浇筑的混凝土达到强度要求后将其拆除，若采用其他可降解材料制作模具，亦可不拆除，待其自然降解。
[0036]
实际使用时，为保证不同时节时不同风向均能流通过散热通孔，达到交换温度、保护冻土的作用，可于脱模后在散热通孔外部加装可变方向的导风管，将导风管口正对该季节风向，达到瞳孔内部一年四季均有空气流通的效果。