一种半柔性路面结构及其施工工法 |
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| 申请号 | CN202310529700.9 | 申请日 | 2023-05-11 | 公开(公告)号 | CN116497657A | 公开(公告)日 | 2023-07-28 |
| 申请人 | 南京乾锦川新材料有限公司; 上饶市公路事业发展中心; 江苏恒金达建设发展有限公司; | 发明人 | 夏艳; 占永春; 袁小平; 余茂华; 许克健; 江名飞; 何天明; 徐征军; 程秘; 李俊; 徐智憧; 章松青; 曹志谞; 盛芳建; 黄晓进; 徐肖龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于路面结构技术领域，涉及一种半柔性路面结构及其施工工法，路面结构包括从下至上依次布置且相互咬合的砂石层、细砂层、第一复合层和第二复合层，相邻两层的 咬合面 上设置有刺 钢 丝；第一复合层包括柔性 水 泥 混凝土 基体和埋设在柔性 水泥 混凝土基体内的骨架，骨架包括两个第一钢丝网片，笼体位于两个第一钢丝网片之间，其两侧分别与两个第一钢丝网片固定；第二复合层包括 沥青 混凝土 复合体 和埋设在 沥青混凝土 复合体内的复合结构体，第一连接组件一端和复合结构体连接，另一端和笼体连接。本发明提高了层间咬合结构的粘附 力 和界面融合性，使得层与层之间的整体性好，路面使用寿命长，使得路面的全生命周期的社会效益和经济效益显著。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种半柔性路面结构，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种半柔性路面结构及其施工工法技术领域[0001] 本发明属于路面结构技术领域，具体涉及一种半柔性路面结构及其施工工法。 背景技术[0002] 随着交通事业的快速发展，连接大江南北的道路工程也发展迅速，道路工程施工中，根据行车作用下路面的力学特性，将经常使用的路面结构大致分为两种，其一是柔性路面，其二是刚性路面，两者使用场合不同且各有优缺点。柔性路面包括沥青类面层和多层结构，整体结构柔韧且具有一定塑性，长期行车作用和温度的影响下，面层结构容易受车辙影响而极不稳定。刚性路面多为刚性水泥砂浆浇筑，承载力大、抗车辙性能好，但是温度变化对其内应力的影响大，容易发生内源性扩展裂缝。 [0003] 近十年来，各科研院所在路面结构设计上投入了大量的研究时间和人力，收获颇丰。半柔性路面就是这一段时间的产物，属于密实‑骨架嵌挤型结构，是刚性水泥砂浆与柔性沥青混合料骨架的复合体，刚性水泥砂浆填充在柔性沥青混合料内部的孔隙中，极大提高了高温条件下沥青混合料的抗推移变形能力，兼具有沥青柔性路面的没有接缝、抗裂能力强、柔性好和刚性水泥砂浆路面的承载力大、抗车辙性能好和刚性好，弯沉值是普通沥青路面的1/5～1/2，而且抗车辙能力在普通沥青路面的抗车辙能力的10倍以上，具有良好的耐酸、耐油、抗水和着色性，可以应用于旧路面的车辙病害维修，也可用于新建路面。 [0004] 目前，半柔性路面应用正处于普及和效果进一步的验证中，经过时间验证后发现，在松散型地基中施工的半柔性路面由于基体密度松散，承载力差，使得半柔性路面本身的界面融合性不好的缺点更加突出，从而导致整体的结构稳定性很差，路面的使用寿命不高。 发明内容[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种半柔性路面结构及其施工工法，路面结构包括了从下至上依次布置的砂石层、细砂层、第一复合层和第二复合层，各层间以凹凸不平的融合态结合刺钢丝形成了层间的双重咬合结构，并设置了乳化沥青粘层油提高了层间咬合结构的粘附力，使得层与层之间的整体性更好，提高了界面融合性。此外，加载在表层的第二复合层上的重载力一方面通过复合结构体中的钢筋和第一碳纤维条边传递边耗散，另一方面可以通过连接在其上的第一杆体将力传递给椭圆形钢圈，使得椭圆形钢圈的长轴边变短，同步短轴边变长，此时，上侧的短轴边就会对其上侧的第二复合层提供反方向的支撑力，消除其加载后作用力单一向下变形单一向下的问题，下侧的短轴边将力依次传递给第二杆体和基桩进一步耗散，使得半柔性路面结构的支撑力、各向刚性和可延展性都得到加强，整体融合性也更高。路面结构的施工工法解决了在松散型地基中施工的半柔性路面由于基体密度松散，承载力差，使得半柔性路面本身的界面融合性不好的问题。 [0006] 本发明的技术方案是： [0007] 一种半柔性路面结构，包括： [0008] 从下至上依次布置且相互咬合的砂石层、细砂层、第一复合层和第二复合层，相邻两层的咬合面上设置有刺钢丝； [0010] 两个第一钢丝网片，上下布置； [0011] 笼体，间隔设置，位于两个第一钢丝网片之间，且其两侧分别与两个第一钢丝网片固定连接； [0013] 第一连接组件，一端和复合结构体连接，另一端和笼体连接，用于在第二复合层表面受载的时候，将力传递给笼体使之变形，并利用笼体的变形给第二复合层提供反方向的支撑力。 [0014] 优选的，所述第一钢丝网片上设置有多个第二碳纤维条，所述第二碳纤维条横纵交错设置，且设置在第一钢丝网片的相邻钢丝之间。 [0015] 优选的，所述笼体包括平行设置的四个钢筋，所述的四个钢筋外侧套装有多个间隔设置的椭圆形钢圈，四个钢筋沿着椭圆形钢圈的内侧间隔设置，所述椭圆形钢圈与钢筋固定连接。 [0016] 优选的，所述复合结构体包括钢筋网，所述钢筋网上设置有多个第一碳纤维条，所述第一碳纤维条横纵交错设置，且每个第一碳纤维条设置在钢筋网的相邻钢筋之间。 [0017] 优选的，所述第一连接组件包括多个间隔设置的杆组，每个杆组包括两个空间相交呈X型的第一杆体，所述第一杆体的一端与所述钢筋网连接，所述第一杆体的另一端和椭圆形钢圈的长轴边连接。 [0018] 优选的，还包括用于砂石层、细砂层、第一复合层之间的连接的第二连接组件，所述第二连接组件位于所述砂石层、细砂层、第一复合层内。 [0019] 优选的，所述第二连接组件包括位于所述砂石层内的多个基桩，多个基桩间隔设置，所述基桩的上表面设置有连接桩，所述连接桩与两个第二杆体的一端连接，两个第二杆体的另一端分别和相邻的两个椭圆形钢圈的短轴边连接。 [0020] 优选的，还包括多个标尺，所述标尺的一端与所述基桩垂直固定，所述标尺分别与所述第一钢丝网片和钢筋网连接。 [0021] 上述的一种半柔性路面结构的施工工法，包括以下步骤： [0022] S1、开挖路基基坑，在基坑内搭建模板； [0023] S2、浇筑多个基桩，同时在基桩的上表面预设连接桩和标尺，标尺与基桩垂直且标尺的高度与路基预设高度一致，在标尺上测量高度，并在第一钢丝网片和复合结构体的相应位置做记号，在记号处设置连接件； [0024] S3、将骨架架设在模板上，用钢丝将标尺上的连接件和第一钢丝网片分别绑扎固定，将每个连接桩与两个第二杆体的一端固定，两个第二杆体的另一端分别和相邻的两个椭圆形钢圈的短轴边固定； [0025] S4、填充砂石，使用浸透性注浆加固，填充孔隙，形成砂石层； [0026] S5、填充细砂石，并振捣密实后使用浸透性注浆加固，填充孔隙形成细砂层； [0027] S6、将第二钢丝网片架设在模板上，把多个第一杆体的一端绑定在椭圆形钢圈的长轴边上，并借助第二钢丝网片的扶正作用将相邻两个第一杆体调整成空间相交呈X型，然后将第一杆体的端部与椭圆形钢圈的长轴边固定； [0028] S7、分层喷射混凝土的方式喷射混凝土浆料，形成第一复合层； [0029] S8、铺设大颗粒沥青混合料，高度到预设的第二复合层的高度的一半，上表面做成凹凸不平的状态，然后在大颗粒沥青混合料间高压灌注水泥浆，待水泥浆充盈整个大颗粒沥青混合料之间的空隙有余液泛出即可停止灌注，常规养护1‑2天； [0030] S9、拿走第二钢丝网片，纵横铺设钢筋形成钢筋网，将钢筋网与标尺、第一杆体与钢筋网分别固定，剪掉第一杆体高于钢筋网上表面的部分，在钢筋网表面横纵交错的铺设第一碳纤维条，第一碳纤维条设置在钢筋网的相邻钢筋之间，并将第一碳纤维条与钢筋网固定好后，继续铺设大颗粒沥青混合料，使得上表面超出标尺一定距离后，将上表面拨平整，在大颗粒沥青混合料间高压灌注水泥浆，待水泥浆充盈整个大颗粒沥青混合料之间的空隙有余液泛出即可停止灌注，抹平上表面，形成第二复合层，常规养护15‑20天，拆除模板。 [0031] 优选的，所述砂石层和第一复合层表层做成凹凸不平的状态后铺设刺钢丝，浇乳化沥青粘层油，所述细砂层表层做成凹凸不平的状态后铺设刺钢丝，依次铺设隔离层、防水层后浇乳化沥青粘层油。 [0032] 与现有技术相比，本发明提供的一种半柔性路面结构及其施工工法，路面结构包括了从下至上依次布置的砂石层、细砂层、第一复合层和第二复合层，其第一复合层包括柔性水泥混凝土基体和埋设在柔性水泥混凝土基体内的骨架，第二复合层包括沥青混凝土复合体和埋设在沥青混凝土复合体内的复合结构体，用第一连接组件将复合结构体和笼体进行连接，用第二连接组件将砂石层、细砂层、第一复合层进行连接，且各层间以凹凸不平的融合态结合刺钢丝形成了层间的双重咬合结构，并设置了乳化沥青粘层油提高了层间咬合结构的粘附力，提高了界面融合性，使得层与层之间的整体性更好，此外在半柔性路面和基体结构中增加了连接结构，连接结构是刚柔材料结合使用，从而可以将加载在表层的第二复合层上的重载力一方面通过复合结构体中的钢筋和第一碳纤维条边传递边耗散，另一方面可以通过连接在其上的第一杆体将力传递给椭圆形钢圈，使得椭圆形钢圈的长轴边变短，同步短轴边变长，此时，上侧的短轴边就会对其上侧的第二复合层提供反方向的支撑力，消除其加载后作用力单一向下变形单一向下的问题，下侧的短轴边将力依次传递给第二杆体和基桩进一步耗散，使得半柔性路面结构的支撑力、各向刚性和可延展性都得到加强，整体融合性也更高，解决了在松散型地基中施工的半柔性路面由于基体密度松散，承载力差，使得半柔性路面本身的界面融合性不好的问题。经过本发明提供的方法得到的路面结构的界面融合性、整体的结构稳定性得以提高，可有效防止在松散型地基中施工的半柔性路面的坍塌、开裂和流变等现象发生，减少了维修频次，路面使用寿命长，使得全生命周期的社会效益和经济效益显著，值得推广。附图说明 [0033] 图1为本发明的整体结构示意图； [0034] 图2为本发明的局部结构示意图1； [0035] 图3为本发明的局部结构示意图2； [0036] 图4为本发明的施工工法的流程图； [0037] 图5为本发明的受力状态图。 具体实施方式[0038] 下面结合附图1到图5对本发明提供的一种半柔性路面结构及其施工工法的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。 [0039] 实施例1 [0040] 如图1‑3所示，本发明提供的一种半柔性路面结构，包括了从下至上依次布置且相互咬合的砂石层1、细砂层2、第一复合层3和第二复合层4，相邻两层的咬合面上设置有刺钢丝。其中，第一复合层3的结构包括柔性水泥混凝土基体和骨架5，骨架5埋设在柔性水泥混凝土基体内，骨架5的结构包括了上下布置的第一钢丝网片501，两个第一钢丝网片501之间间隔设置了多个平行布置的笼体502，笼体502的上下侧分别与两个第一钢丝网片501通过钢丝固定连接。 [0041] 进一步的，笼体502的结构包括平行设置的四个钢筋5012，四个钢筋5012外侧套装有多个间隔设置的椭圆形钢圈5022，四个钢筋5012沿着椭圆形钢圈5022的内侧间隔设置，椭圆形钢圈5022与四个钢筋5012固定连接形成第一复合层3的主体骨架结构。 [0042] 第二复合层4的结构包括沥青混凝土复合体和复合结构体6，复合结构体6埋设在沥青混凝土复合体内，复合结构体6包括钢筋网，钢筋网上设置有多个第一碳纤维条，第一碳纤维条横纵交错设置，且每个第一碳纤维条设置在钢筋网的相邻钢筋之间。钢筋网和第一碳纤维条协同作用，形成刚柔结合的结构，从而可以增强沥青混凝土复合体的承载力并有效的防止由于沥青混凝土复合体的温差效应过大导致的开裂。第一碳纤维条以交织结构布置，可以提高作用在沥青混凝土复合体上的承载力，同时将作用在第二复合层4上的力通过第一碳纤维条的纤维组织的延展方向进行传递后得以均衡，使得作用力进行分散，从而提高了沥青混凝土复合体的抗变形能力。 [0043] 进一步的，为了增强层间的联系，提高结构的整体性，还设置了用于连接相邻层的第一连接组件，第一连接组件的一端和复合结构体6连接，另一端和笼体502连接，用于在第二复合层4表面受载的时候，将力传递给笼体502使之变形，并利用笼体502的变形给第二复合层4提供反方向的支撑力。具体的，第一连接组件的结构包括多个间隔设置的杆组，每个杆组包括两个空间相交呈X型的第一杆体7，第一杆体7的一端与钢筋网连接，第一杆体7的另一端和椭圆形钢圈5022的长轴边连接。 [0044] 如图5所示，当有车辆通行时，加载在第二复合层上的竖直向下方向的重载力F一方面通过复合结构体中的钢筋和第一碳纤维条向横向传递，力边传递边耗散，另一方面经钢筋传至第一杆体7，经第一杆体7将力沿第一杆体7的长度方向传递给椭圆形钢圈，在其传递的压力的作用下使得椭圆形钢圈的长轴边变短，同步短轴边变长，此时，椭圆形钢圈上侧的短轴边就会对其上侧的第二复合层提供反方向的支撑力，以便于提前预补偿变形量，还能消除其加载后作用力单一向下传递、变形单一向下从而使得层间结合面受拉过大容易分离的问题，此外椭圆形钢圈下侧的短轴边还将力依次传递给第二杆体和基桩进一步耗散，使得半柔性路面结构的支撑力、各向刚性和可延展性都得到加强。 [0045] 进一步的，为了提高结构内部的抗裂变的能力，在第一钢丝网片501上设置有多个用于加强结构的第二碳纤维条5011，第二碳纤维条5011横纵交错设置，且每个第二碳纤维条5011设置在第一钢丝网片501的相邻钢丝5012之间，钢丝5012和第二碳纤维条5011形成的交错结构。钢丝5012和第二碳纤维条5011可以在纵横两个方向上对整体结构进行加强，提高各向的延展力和承载力。 [0046] 进一步的，为了进一步增强内部各层间的整体性，还设置了第二连接组件，第二连接组件用于砂石层1、细砂层2、第一复合层3之间的连接。具体的，第二连接组件的结构包括位于砂石层1内的多个基桩9，多个基桩9间隔设置在砂石层1内，基桩9的上表面有连接桩，连接桩的结构可以是吊环或者柱体，吊环或者柱体的一端埋设在基桩9内且通过水泥浇筑的方法实现与基桩9固定，连接桩与两个第二杆体8的一端连接，两个第二杆体8的另一端分别和相邻的两个椭圆形钢圈5022的短轴边连接。 [0047] 进一步的，还包括多个标尺10，标尺10的第一个作用是用于标定各层高度，第二个作用是用于实现层间连接，标尺10的一端与基桩9垂直固定，标尺10的中段分别与第一钢丝网片501和钢筋网固定连接，标尺10标定各构件的位置的同时，可以将各构件及层结构以点状阵列的形式再次加强。 [0048] 其中，第一杆体7和第二杆体8是钢杆。 [0049] 本发明通过骨架5、多个标尺10、第二杆体8、复合结构体6和第一杆体7作为结构的主体，来增加整个结构的一体性，同时通过第一碳纤维条和第二碳纤维条5011和周边结构的配合，将作用在第二复合层4上的力进行均衡，同时使得作用力进行分散，降低了作用在第二复合层4上的单点承载力，提高了半柔性路面结构的抗变形能力。此外，当有车辆通行时，加载在表层的第二复合层上的重载力一方面通过复合结构体中的钢筋和第一碳纤维条边传递边耗散，另一方面可以通过连接在其上的第一杆体将力传递给椭圆形钢圈，使得椭圆形钢圈的长轴边变短，同步短轴边变长，此时，上侧的短轴边就会对其上侧的第二复合层提供反方向的支撑力，消除其加载后作用力单一向下变形单一向下从而使得层间结合面受力过大容易分离的问题，下侧的短轴边将力依次传递给第二杆体和基桩进一步耗散，使得半柔性路面结构的支撑力、各向刚性和可延展性都得到加强。各层间的界面以凹凸不平的融合态结合刺钢丝形成了层间的双重咬合结构，并设置了乳化沥青粘层油提高了层间咬合结构的粘附力，使得层与层之间的整体性更好，提高了界面融合性。 [0050] 以某工程为例，对上述的一种半柔性路面结构的施工工法做以详细说明，如图4所示，其具体包括以下步骤： [0051] 在即将开始建设的路基上划线，并将划线的路基段分为多个区域块，然后挑选间隔的区域块，在其上进行路基基坑的开挖工作，挖好基坑之后，在基坑的两侧搭建模板，以方便辅助进行下一步的施工。 [0052] 在基坑内底面浇筑多个基桩9，浇筑的同时在基桩9的上表面预设连接桩和标尺10，标尺10竖直设置且标尺10与基桩9的上表面垂直，标尺10的高度与路基预设高度一致，以标尺10作为基准，按照设计标准在标尺10上测量高度，并在第一钢丝网片501和复合结构体6的相应位置做记号，在记号处设置连接件。 [0053] 将骨架5架设在模板上，用钢丝将标尺10上的连接件和第一钢丝网片501分别绑扎固定，将每个连接桩与两个第二杆体8的一端固定，两个第二杆体8的另一端分别和相邻的两个椭圆形钢圈5022的短轴边固定。 [0054] 填充砂石，使用浸透性注浆加固，填充孔隙，形成砂石层1，将砂石层1表层做成凹凸不平的状态后，在其上撒刺钢丝便于形成层间融合过渡状态，然后在表层浇乳化沥青粘层油提高层间咬合结构的粘附力，便于形成层间的紧密咬合结构使得层与层之间的整体性更好。 [0055] 填充细砂石，并振捣密实后使用浸透性注浆加固，填充孔隙形成细砂层2，将细砂层2表层做成凹凸不平的状态后，在其上撒刺钢丝便于形成层间融合过渡状态，使得层与层之间的结合紧密，整体性更好后，依次铺设隔离层、防水层后浇乳化沥青粘层油提高层间咬合结构的粘附力。 [0056] 将第二钢丝网片架设在模板上，把多个第一杆体7的一端绑定在椭圆形钢圈5022的长轴边上，借助第二钢丝网片的扶正作用将相邻两个第一杆体7调整成空间相交呈X型，然后将第一杆体7的端部与椭圆形钢圈5022的长轴边固定。 [0057] 以分层喷射混凝土的方式喷射混凝土浆料，形成第一复合层3，将第一复合层3表层做成凹凸不平的状态后，在其上撒刺钢丝便于形成层间融合过渡状态后，然后在表层浇乳化沥青粘层油提高层间咬合结构的粘附力。 [0058] 铺设大颗粒沥青混合料，高度到预设的第二复合层4的高度的一半，上表面做成凹凸不平的状态，然后在大颗粒沥青混合料间高压灌注水泥浆，待水泥浆充盈整个大颗粒沥青混合料之间的空隙有余液泛出即可停止灌注，常规养护1‑2天； [0059] 拿走第二钢丝网片，纵横铺设钢筋形成钢筋网，将钢筋网与标尺10、第一杆体7与钢筋网分别固定，剪掉第一杆体7高于钢筋网上表面的部分，在钢筋网表面横纵交错的铺设第一碳纤维条，第一碳纤维条设置在钢筋网的相邻钢筋之间，并将第一碳纤维条与钢筋网固定好后，继续铺设大颗粒沥青混合料，使得上表面超出标尺10的上表面20mm之后，将上表面拨平整，然后在大颗粒沥青混合料间高压灌注水泥浆，待水泥浆充盈整个大颗粒沥青混合料之间的空隙有余液泛出即可停止灌注，抹平上表面，形成第二复合层4，常规养护15‑20天，拆除模板。 [0060] 待第一工步施工的区域块完工之后，再间隔施工余下的区域块，使得整个路面施工完毕。 [0061] 进一步的，防水层是聚氨酯涂膜，涂膜厚度1‑1.2mm，常规方式施工即可，该隔离层和防水层的施工，可以防止水浸入路基下部，损毁其结构从而导致路基结构的失稳。 [0062] 本发明提供的一种半柔性路面结构及其施工工法，路面结构包括了从下至上依次布置的砂石层、细砂层、第一复合层和第二复合层，其第一复合层包括柔性水泥混凝土基体和埋设在柔性水泥混凝土基体内的骨架，第二复合层包括沥青混凝土复合体和埋设在沥青混凝土复合体内的复合结构体，用第一连接组件将复合结构体和笼体进行连接，用第二连接组件将砂石层、细砂层、第一复合层进行连接，且各层间以凹凸不平的融合态结合刺钢丝形成了层间的双重咬合结构，并设置了乳化沥青粘层油提高了层间咬合结构的粘附力，提高了界面融合性，使得层与层之间的整体性更好，此外在半柔性路面和基体结构中增加了连接结构，连接结构是刚柔材料结合使用，从而可以将加载在表层的第二复合层上的重载力一方面通过复合结构体中的钢筋和第一碳纤维条边传递边耗散，另一方面可以通过连接在其上的第一杆体将力传递给椭圆形钢圈，使得椭圆形钢圈的长轴边变短，同步短轴边变长，此时，上侧的短轴边就会对其上侧的第二复合层提供反方向的支撑力，消除其加载后作用力单一向下变形单一向下的问题，下侧的短轴边将力依次传递给第二杆体和基桩进一步耗散，使得半柔性路面结构的支撑力、各向刚性和可延展性都得到加强，整体融合性也更高，解决了在松散型地基中施工的半柔性路面由于基体密度松散，承载力差，使得半柔性路面本身的界面融合性不好的问题。经过本发明提供的方法得到的路面结构的界面融合性、整体的结构稳定性得以提高，可有效防止在松散型地基中施工的半柔性路面的坍塌、开裂和流变等现象发生，减少了维修频次，路面使用寿命长，使得全生命周期的社会效益和经济效益显著，值得推广。 [0063] 以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。 |
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