张梦灿 罗建鹏 张双龙 宋修平 倪宏达 罗 松

1. 中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204；2. 中国建筑股份有限公司阿尔及利亚公司 北京 100125

1 背景介绍

匝道是高架桥、立交桥必不可少的组成部分，其作用是供车辆进行上下。国内高架桥、立交桥的匝道一般是现浇混凝土结构。阿尔及尔新机场项目高架桥采用预应力回填式匝道，匝道两侧为厚14 cm预制混凝土墙，混凝土墙之间用优质回填土回填夯实，回填土中埋设高强度纤维带与混凝土墙连接，防止其倾斜倒塌。预应力回填式匝道为法国专业公司TERRE ARMEE的专利，在欧洲较为常见，其施工快速简洁，立面效果精致美观。阿尔及利亚首都阿尔及尔新机场项目高架桥（图1）采用这种形式的匝道，本文对其施工要点进行介绍。

2 工作原理简介

图1 阿尔及尔新机场匝道效果图

预应力回填式匝道的工作原理主要分为内部稳定和外部稳定2部分。预制混凝土墙和回填土通过高强纤维带组成一个自平衡体系，混凝土墙阻止回填土向两侧塌陷，纤维带通过与回填土的摩擦力拉住混凝土墙阻止其倒塌。内部稳定根据匝道的高度和设计荷载，计算分析混凝土墙所需的厚度、配筋，纤维带所需的强度和埋设长度，以及回填土需要的干密度、摩擦角。外部稳定根据匝道下方的土质情况以及匝道的设计荷载进行地基稳定性计算，确定地基需要使用优质回填土进行换填的深度（图2）。

经过TERRE ARMEE的计算分析，阿尔及尔新机场项目高架桥匝道采用厚14 cm的预制混凝土墙，选用拉伸强度为37.5 kN的纤维带，根据位置的不同纤维带埋设长度为4.6、5.2 m，回填土的最大干密度不超过2.2 t/m3，摩擦角必须大于34°，地基稳定性计算要求使用满足上述要求的回填土换填1 m深的厚度。

图2 预应力回填式匝道工作原理

3 混凝土墙的预制和安装

3.1 混凝土墙概况

阿尔及尔新机场项目高架桥匝道全长70 m，两侧混凝土墙的最大高度7.8 m，最低高度1.2 m（图3）。现场施工时使用钢模板（图4），预制不同高度的混凝土板（图5）。不同高度的混凝土板通过预埋件拼装起来，组成匝道的两面混凝土墙。

图3 混凝土墙几何尺寸

图4 专业钢模板

图5 预制混凝土板形状及预埋件位置

3.2 混凝土板的预制

混凝土板采用TERRE ARMEE提供的专业钢模板进行预制。预制过程中需放置PVC棒、安装吊钩、杯口铁棒、纤维带塑料壳和脱模钢筋5种预埋件。

PVC棒长23 cm，直径1.5 cm，埋入混凝土板中15 cm，预埋在混凝土板上部（图6）。其作用是拼装混凝土板时插入下方相邻两块混凝土板板底的杯口中，使全部混凝土板连接成一个整体，组装成混凝土墙。

图6 固定在模板中的PVC棒

杯口铁棒是一个锥形铁棒，其直接固定在钢模板上，预埋在混凝土板底，埋入深度8 cm。其作用是拆除后在混凝土板底留下杯口，供PVC棒插入。

安装吊钩（图7）预埋在混凝土板顶部，其作用是在拼装混凝土板时方便吊车起吊。预埋时吊钩上部包裹一枚塑料壳，避免预制时混凝土堵塞吊钩上部的孔洞。

纤维带塑料壳预埋在混凝土板的中间位置。安装混凝土板时，高强纤维带会从该塑料壳穿进混凝土板中，以达到回填过程中拉住混凝土板的作用（图8）。

图7 安装吊钩

图8 预埋好的纤维带塑料壳

以上4种埋件均由TERRE ARMEE提供，脱模钢筋用现场直径12 mm的钢筋弯折制作而成。其作用是混凝土强度达到要求后方便脱模。

预制过程中，清理模板后使用脱模剂涂刷模板表面以及杯口铁棒便于脱模。浇筑过程中，由于混凝土板厚仅14 cm，故使用直径3 cm的振捣棒进行振捣。振捣要均匀密实，避免混凝土板表面出现气泡，影响美观。

3.3 混凝土板的安装

混凝土板分层进行安装（图9），不同颜色代表不同层。安装完混凝土一层混凝土板后立即开始回填，回填到该层混凝土板顶部后，再开始安装下一层。整个匝道施工过程中，混凝土板安装和回填土回填交叉进行。

图9 混凝土板的安装层次顺序

安装第1层混凝土板时，首先在垫层弹出混凝土板外立面的边线，避免混凝土板安装不平顺，出现弯折、拐弯的现象。安装过程中使用水平尺检查混凝土板顶部的水平度。低的地方在混凝土板下方塞入混凝土垫块进行调整。安装结束后，在垫层上打进钢筋塞入木楔，挤紧混凝土板的底部；同时用钢管在混凝土墙的外侧顶住板的顶部，使混凝土板向内侧倾斜1%的坡度，避免其出现移动。混凝土板向内倾斜1%的坡度，主要是由于回填土在碾压的过程中会挤压混凝土板，导致混凝土板向外倾斜1%。提前让混凝土板向内倾斜，回填碾压结束后混凝土板会有比较理想的垂直度（图10）。

图10 混凝土板安装

后续各层混凝土板在上一层安装好的混凝土板上放置橡胶垫后即可开始安装。安装时注意，后续各层混凝土板外侧没有钢管支撑，须向内倾斜2%的坡度。其水平度可通过调整橡胶垫的厚度调整。

4 回填土施工

4.1 回填准备工作

安装完一层预制混凝土板后即可以开始回填。一层混凝土板内的回填一般分2次进行，每次回填深度37.5 cm。第1次回填至需要埋设纤维带的位置，第2次回填至该层混凝土板的顶部。

第1次回填开始之前需用土工织物在混凝土墙的内侧遮挡住预制混凝土板之间的拼缝，并用步步紧夹紧土工织物，避免回填土颗粒从预制板的缝隙流出。步步紧在预制混凝土板的拼缝处夹紧可加强混凝土板之间的连接，避免在回填夯实过程中混凝土板在拼缝处向外侧凸起。

4.2 回填碾压

做好准备工作后开始第1次回填。使用装载机和卡车进行上料，平地机进行精平。碾压夯实是第1次回填的控制要点，距离混凝土板1.5 m以外的中间区域，使用碾压荷载小于15 t的小型双钢轮压路机进行碾压，碾压结束后要求压实度大于95%。距离预制混凝土板1.5 m以内的范围，必须使用小型手扶压路机进行碾压，且这部分区域的压实度达到92%即可。这是由于这部分区域离混凝土板较近，使用大压路机碾压易出现混凝土板向外倾斜的现象；由于这部分区域车辆行走频率较中间区域小且不易碾压，故达到92%即可。

第1次回填结束后开始做第2次回填的准备工作。第2次回填的准备工作主要是将纤维带穿到混凝土板内的塑料壳内以及在第1次回填的完成面上挖预应力沟槽。为了便于穿设纤维带，可先在预制混凝土板内的纤维带埋件内倒入一定的肥皂水进行润滑，同时穿设过程中使用塑料篾子做引子。

预应力沟槽宽30 cm，深10 cm，其中线距离混凝土板2 m。预应力沟槽开挖结束后，将纤维带沿着垂直于混凝土板的方向拉紧伸展开，越过预应力沟槽并在端头用钢筋头钉紧。预应力沟槽的作用是在第2次回填时回填土将拉紧的纤维带压入沟槽内，从而使纤维带受到一个预紧力，进而拉紧混凝土板。

上述准备工作完成后即可开始第2次回填（图11）。第2次回填时先用回填土覆盖预应力沟槽之间的区域，之后再回填之外的区域，同时注意回填过程中机械不可直接碾压纤维带。第2次回填的碾压控制要点和第1次回填一致。第2次回填结束后即可开始安装下一层混凝土板，直至整个匝道施工结束。

图11 第2次回填施工

5 结语

预应力回填式匝道与传统现浇混凝土结构匝道相比，其造价低、施工简便、外形美观，在工期和经济效益上都有着巨大的优势。以阿尔及尔新机场项目为例，预应力回填式匝道全部造价约2 000万第纳尔，施工周期30 d；若变更成同等尺寸的现浇混凝土形式的匝道，据项目结构设计人员保守估算，需要5 000万第纳尔，施工周期60 d。预应力回填式匝道为欧洲专利，在国内使用较少，具有较大的推广空间。