为积极配合中国工程院“实施《国家标准化发展纲要》若干重大问题研究”项目——“团体标准支撑高质量发展研究”课题调研,中国工程建设标准化协会选了技术水平高、创新性强,在促进科技创新与科技成果转化、引领行业发展等方面,经济效益、社会效益、生态效益显著的代表性协会标准,汇总编纂了《中国工程建设标准化协会标准实施应用案例》。我院《沥青路面装配式基层技术规程》T/CECS769-2020成果入选此次标准实施应用案例。标准在工程建设领域具有前瞻性、先导性,技术成果在市政工程中推广应用范围较大,对提高道路使用寿命,缩短施工时间,降低全寿命周期碳排放起到积极作用。
一、编制背景
(一)编制背景
本规程是针对沥青路面装配式基层技术编制的第一部团体标准,由长春市政院技术团队针对传统市政道路基层结构建设工期长、质量保证率低的现状而研发的一种国际国内首创的新型路面基层结构。2017年通过长春市科技计划项目验收(重大科技攻关计划)编号:14KG088;2018年《装配式路面基层成套技术产业化科技示范工程》通过住房和城乡建设部科技计划项目验收,编号2017-S9-030;2020年砼琮技术获中国专利优秀奖; 2021年发布本标准经专家评审达国际先进水平;2023年该技术结构计算部分完成在吉林省住建厅组织的成果鉴定被评为国际领先水平。通过在理念、结构与工艺的创新,获50项专利(其中发明专利6项),发表论文26篇(SCI论文1篇、世界交通大会论文1篇),并编制有规程、工法和图集及预算定额,技术研发成果覆盖完整产业链。
(二)编制目的和意义
本标准在深入贯彻执行建设部大力推广装配式建筑发展要求的基础上,适应我国城市道路建设和发展的需求,符合快速施工、节能环保、技术先进、经济合理、确保质量的要求。编制的沥青路面装配式基层成套技术在道路工程中的应用的技术规程促进了建筑现代化的发展,减少石料的年开采量,利于保护有限的资源与脆弱的环境,可利用粉煤灰等建筑废弃材料,减少雾霾;减少施工对交通及市容和商户的影响。同时将解决寒区道路施工时长受限的问题,推动装配式概念在道路领域的发展,延长道路使用寿命,减少施工过程管理成本,提升道路高质量建设,为智慧道路,智能化施工提供载体。解决装配式路面接缝传荷能力差的关键性难题和避免传统路面结构受材料温缩影响出现的翻建、沉陷等病害。且对周边环境影响小,抗超载抗车辙能力强,可利用建筑垃圾,大量节省国家建设及维护成本,成为长寿命道路的优选结构。
(三)编制单位和编制人员
主编单位:长春市市政工程设计研究院有限责任公司
二、技术内容
《沥青路面装配式基层技术规程》T/CECS769-2020共分为7章和1个附录,主要内容包括:总则、术语和符号、基本规定、材料与构造、设计、施工、检验与验收等。
三、创新性
(1)能够延缓半刚性基层开裂导致的路面反射裂缝,延长路面使用寿命。(2)工期短,每个作业面节省15~20天。(3)强度高。预制件已经在预制场完成养生,出厂强度达到30MPa,水泥稳定碎石28d强度为3.5MPa左右。同时抗重载能力强。(4)施工期间受气候及人为影响小。
四、实施效果
(一)应用推广情况该标准技术已经在长春、哈尔滨、沈阳等市铺装应用面积为100万平,设计应用面积达200万平米,工程涵盖各等级市政道路100多条,尤其是在长春机场快速路、人民大街等工程中应用,取得良好的效果。同时将在大型砖机制造、模具制造、预拌砂浆生产、涂层喷涂设备、灌浆成套设备、改性乳化沥青厂、AI智能铺装机械、专利产品生产厂定制及设计、改造流水线,拉动全产业链各个企业升级转型、创新发展发挥积极促进作用。
(二)效果情况装配式基层由于其分散受力的特点,延缓了路面反射裂缝的发生,进而避免了基层早期损坏而造成的路面提前大修。在养护周期内,仅需要面层维护,维护成本低。根据预测,该结构极限使用寿命可达30年是传统结构寿命的2倍,每年每平方米路面按全寿命周期费用测算比传统半刚性基层结构低约15元。同时,远期翻建后装配式基层仍可作为再生材料加以资源利用。
五、特点与亮点
(一)特色
1、装配式基块按X、Y、Z三向相互嵌挤装配,具有板体稳定性,平整度好,不设置接缝,工厂化预制强度为C30,道路基层装配式率达80%以上。2、不同道路等级及宽度,仅选用一个型号的基块即可完成基层装配,采用专业拼装夹具,单作业面效率为3000平/天。3、采用大应变、高流态灌缝料,养生期近为2天,开发专用6口拖挂式灌浆机,单台灌浆效率为6000平/天。4、开发台模共振大型干法成型设备,生产效率为1200块/天,开发四面开模湿法模具及生产线,模具单日周转率为1.5次。5、采用低温抗冻灌缝砂浆,实现东北冬季施工,极端施工灌浆温度为-15℃。6、块体本身可利用建筑废弃材料30%。
(二)亮点
1、借鉴古代桥梁银锭扣结构,在原有的二维约束能力基础上,研制成具有三维约束能力的立体嵌挤组合基层主体;并在其缝隙填充有机料形成装配式整体道路结构。2、利用太阳轮行星轮机械转动原理,变实体的摇杆为虚化的偏心距。并将2 个偏心圆环内外套装,通过转动圆环实现在矩形外框内对其中圆孔位置的调整,构建双偏心圆环检查井周边异形块结构,解决矩形基块铺设时与既有圆形检查井的配套设计。实现了道路基层全面积预制化。3 、将独柱式悬臂吊与桁吊及履带行走机构集成,在1 台设备上使用桁吊完成卸车作业、使用独柱式悬臂吊完成铺设作业,实现基块装车、卸车及铺设的机械化作业,采用的骑跨式自行作业模式可以最少占用作业空间,适合城市道路施工。4、系统分析装配整体式混凝土基层结构受力特点,独创基层三维稳定性评价方法,分析基块界面结构。5、首次利用有限元软件对道路基块结构进行建模计算,准确模拟基块结构与砂浆两种不同材料在共同受力情况下的力学规律,对材料性能和结构形状的匹配方案进行多参数遴选及优化,获得材料选择范围宽与结构强度大的最小二乘法定理最佳解,攻破了装配式结构设计关键技术难题。6、按结构计算成果均匀设置基块缝隙,分散干缩及温缩应力,并采用在基块接缝处预留变形空间的方法,利用沥青混凝土材料自适应特性预防基层反射裂缝。7、采用干混砂浆灌缝工艺,施工温度适应性宽,强度高、工期短,并研制多通道砂浆分流器。8、对于生产工艺研究分节控制多点输入任意输出路基砌块链式配送系统。9、研制双参数检查塞尺,检查基块铺设间隙。10、开发研发透水型装配式基层。11、编制《预制装配式道路基层工程技术规程》《预制装配式道路基层施工工艺方法》《补充定额》为设计、施工与验收提出系统规范的技术要求。12、通过工程技术的系统优化,达到只用1种基块型号及1套检查井异形块组件即可满足结构设计及铺设需要,并使设计、制造、运输、铺设及管理过程简化,成本降低,利于大面积应用。13、根据国际、国内技术查新报告,该技术属于首创;在同行业技术中处于技术领先水平。