低碳理念在道路工程中的应用-预制路面
一、引子
在上一篇文章里，给大家介绍了预制基层的应用，有人提出，既然基层能够预制，那么，道路面层能不能预制呢，有没有相关的研究成果和应用实例呢？答案是肯定的，在本篇文章中，我将和你一同，对上述问题进行探讨。
二、预制面层的类型
众所周知，道路面层主要分为沥青混凝土面层和水泥混凝土面层，它们的设计、施工以及使用性能都存在很大的差异。因此，预制面层，也可以按材料的不同，分为预制水泥混凝土路面和预制沥青混凝土路面两种。
三、预制水泥混凝土路面
1、与预制水泥混凝土基层的差异
介绍预制水泥混凝土面层前，我们要从它与上一篇介绍的预制基层的区别开始说起。
1）尺寸差异
预制基层的尺寸普遍偏小。标准型的基块尺寸为1015mm×855mm，厚度为300m，计算下来，一个标准型基块的重量约600kg，采用小型叉车配合人工即可施工。
而作为面层，直接承受车辆荷载，板块的尺寸不能太小，否则行车舒适性会受到很大的影响。以尺寸2.5m×3m的板块为例，当30cm厚时，重量达5400kg，需要更加大型的机械才能进行摊铺施工，同时，也需要考虑机械吊装问题。
2）标高的灵敏度差异
预制结构作为基层时，因为其上还有面层，故对标高的要求不是那么高，即使存在一些施工误差，也可以通过面层来进行调平。而面层对标高的要求高很多，一旦施工存在误差，直接影响到行车舒适和安全性。因此，对于预制水泥混凝土路面来说，标高调平也是一个需要重点考虑的因素。
2、预制水泥混凝土路面的优势
1）施工速度快
采用预制装配式混凝土板，施工后只需要进行注浆，即可开放交通，较常规的水泥混凝土相比，所需的养护时间大大减少。
2）路面质量高
现浇混凝土的质量，受到施工单位的管理水平，现场工人的操作水平等制约，往往参差不齐，而预制混凝土板在工厂内预制，板块质量容易得到保证。
3）施工限制少
预制混凝土板施工，不容易受到恶劣天气或自然环境的影响。
4）节能环保
在混凝土板块的预制过程中，原材料的损耗比较小，对水、电等能源的消耗也更少。
3、适用场景
预制水泥混凝土路面本质上还是一种水泥混凝土路面，目前，其适用场景主要包括以下几个方面：
1）既有水泥混凝土路面的修复
对于现状水泥混凝土路面，当出现病害需要换板时，可以采用预制拼装混凝土，快速施工，及时恢复交通。
2）新建农村公路或厂区道路
对于城市道路来说，由于分布着众多的管线、井盖和雨水口，若采用预制混凝土路面，需要预制很多的特殊构件，而且水泥混凝土路面噪音相对较大，因此，预制水泥混凝土路面在城市道路很少采用。
对于高等级公路来说，设计车速高，接缝距离大，对板块尺寸和标高都提出了更高的要求，目前，除了既有水泥路面修复外，还没有新建高等级公路采用预制水泥混凝土路面的案例。
对于农村公路和厂区道路，设计车速均较低，有条件采用预制水泥混凝土路面。
例如，在河北鹿泉一条四级公路上，采用了如下结构：
22cm 预制混凝土板
5cm砂垫层
表处封层
15cm级配碎石
预制混凝土板块采用的尺寸为1.5×2.5m、2×2.5m和2.5×3.5m。
在某沥青拌合站的厂内道路中，采用了4×2m的预制混凝土板块，板厚32cm。
4、关键技术
对于预制混凝土路面来说，板块的吊装和调平是要重点解决的问题。目前，还没有相应的规范对此做出规定，但也有了一些相对成熟的做法，以下介绍其中的一种。
为尽量减少对板块开孔，开槽，一般建议采用起吊、调平共用同一孔位，共四点，如下图所示：
在板块预制时，在预先确定的孔位处，预埋起吊调平构件。
起吊时，将吊环旋入螺母，进行吊装作业。
板块安放好后，旋出吊环，旋入螺杆，螺杆在旋入时将钢板顶出，直至四个板角均达到设计标高，即完成调平作业。
板块调平后，板底可能存在空隙，因此，撤去调平螺杆后，需要对板底进行注浆。注浆孔需提前布置好，贯穿整个板块。
四、预制沥青混凝土路面
与预制水泥混凝土路面相比，预制沥青路面的技术成熟程度和应用场景要少很多。目前，其相关产品主要有两种：沥青混凝土预制板、可卷曲预制沥青材料。
1、沥青混凝土预制板
1）主要应用场景
传统的沥青路面坑洞修补工艺，是直接对坑洞填充混合料，易出现级配设计不合理，施工工艺不成熟，导致修补的路面坑洞性能难以达到规范要求。
而在坑洞修补中采用沥青混凝土预制板，具有以下优点：
- 施工质量高：相对于现场压实，在厂内预制，级配控制、施工温度，压实控制都能做的比较好，因而材料的质量能够得到保证。
- 施工速度快：将坑洞开凿至特定尺寸后，刷改性乳化沥青粘层，采用3-5mm的碎石垫平后，将沥青混凝土板安装平整并夯实， 打扫现场后即可开放交通，一般24小时内就可以修复完毕并恢复通车。
2）应用案例
该种坑洞修复技术，在广西南宁环城高速公路的养护维修中有所应用。
其采用的沥青混凝土预制板尺寸为30cm×30cm，厚度为4cm。改性乳化沥青粘层的沥青用量为1kg/m2。
根据现场检测结果，沥青混凝土预制板维修路面坑洞的平整度、抗滑性能等均满足要求，维修质量控制效果优良。
2、可卷曲沥青路面材料
如果沥青路面仅仅能做成板的形式，其应用场景会受到很大的限制，因此，研究人员开发了一种新型的预制沥青路面材料-可卷曲沥青路面材料。
1）主要施工流程
在厂内预制好弯曲性能较好的沥青混合料→采用专用的设备将成品卷曲、打包→运输至现场→搭设设备，将材料展开，铺放→机械碾压。
2）关键技术
（1）沥青混合料
与常规的沥青混合料有所不同，可卷曲沥青混合料对弯曲性能要求很高，对级配有特殊的要求，一般需要采用高粘高弹改性沥青（或者加一些外掺剂），密级配，公称粒径比较小。
（2）材料的卷曲、打包、展开
沥青混合料预制好后，需要采用特殊的设备，进行卷曲、打包和展开。目前市面上还没有成熟的相关设备，仅有一些专利设备，如下所示：
3）应用案例
（1）实验路情况
北京市通州南部的一条二级公路，路面出现车辙、裂缝、坑槽等不同程度的病害。
在原有路面行车道处切割铣刨出15×1.5m的坑槽，将可卷曲预制沥青路面填铺在坑槽内。
（2）预制沥青混合料
采用弯曲性能较好的RAC-10C型混合料，使用专用添加剂GTA，采用SBS改性沥青，油石比为7%。
（3）厂内预制、卷曲
先拼装、固定试槽，将隔离剂涂抹在试槽的底板和侧模上。
使用铲车运料，人工摊铺，小型机械压实成型。
使用专业设备，将摊铺好的沥青混合料卷曲，打包。
（4）现场摊铺施工
先对旧路进行铣刨和清扫。
喷洒黏层油，将有预制路面的卷筒装置运输至现场，并对预制沥青路面底部加热。之后展开、铺放，最后进行摊铺。
（5）效果评价
铺设后一年内，对现场进行了三次观测，整体状况良好，满足使用需求。
五、结语
本文主要有以下观点：
1、与预制基层相比，预制面层的技术尚不成熟，适用场景偏小。
2、预制水泥混凝土路面尺寸偏大，对标高比较敏感，在施工过程中要注重起吊孔的设置及标高的调平，并进行底部注浆。
3、预制水泥混凝土可应用于既有水泥混凝土路面的快速修复和新建农村公路或厂区道路，在城市道路中目前较少采用。
4、预制沥青混凝土板可以用于道路养护中的坑洞修补，大大节约维修时间。
5、可卷曲沥青混凝土路面对沥青混合料的材料、卷曲设备要求较高，目前仅进行了相关实验路的铺设，尚不具备大面积推广的条件。
（本文内容参考了董占宇的“装配式混凝土路面设计关键技术研究”和董元帅的“可卷曲预制沥青路面材料特性与施工工艺研究”）