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沥青路面设计方案范文第1篇
关键词:沥青路面;设计;山区高速公路;路面;设计方案
一、我国高速公路现状及山区高速公路建设面临的问题已超过美国跃居世界第一
中国高速公路发展从1988年沪嘉高速公路的建成通车实现中国大陆高速公路零的突破,到2013年底,高速公路通车总里程达到10.4万公里,已超过美国跃居世界第一。中国地域辽阔,地形地貌差别极大,给高速公路的建设带来很大的挑战性。在初期,高速公路的建设从经济发达同时修建难度比较小的地区开始建设,随着国家主干道计划(“五纵七横”规划)的逐步而实施,为实现成网的要求,建设重点也向地形复杂的地区转移,长大隧道及高跨、长跨桥梁占的比例也起来越大,同时高速公路的平均造价也大幅度提高。
随着高速公路的里程的增加,高速公路的建设不断向山区推进,所谓山区通常是指山地、丘陵和地形比较崎岖的地区。在山区高速公路建设中遇到不少问题,由于地形的限制,在路线线性选择上就无可避免的出现许多桥、隧道、陡坡等结构形式,然而这些往往是路面结构形式的薄弱环节。而且随着交通量的不断增大,并伴随着许多超载超限的车辆,使得路面结构出现车辙、裂缝、拥抱、泛油、水损害等早期破坏,给国家带来了许多的经济损失。
我国是一个多山的国家,我国的山地占国土面积的 33%,丘陵占 10%,崎岖高原占 10%以上,大体上讲,山区面积占国土 50%以上,并且山区大部分地区经济滞后,为提高人民生活水平,交通便利是一个必要条件,因此,解决好山区的交通状况非常的重要。 同时,山区高速公路的建设遇到了一些经济技术问题。因山区受地质和经济因素的制约,在高速公路设计建造时受到一定的阻力,而且山区高速公路建设成套技术的发展相对滞后。山区高速公路地质复杂,环境难以预测,路面病害多发。比如陡坡路段车辙严重,凌冰路段抗滑性能差以及路面结构水损害严重等。面对我国现阶段的国情,我国大量的采用的是沥青混凝土路面,针对山区高速公路的特点,路面使用中,面临着很大的挑战。根据调查和数据分析,我们发现山区高速公路沥青路面在使用过程中,出现了大量的不同程度的早期病害,比如裂缝、车辙、沉陷、龟裂等。山区高速公路的建设如此严峻,有必要从最常用的沥青路面的角度分析我国高速公路路面的设计问题。
二、山区高速公路特点
随着经济的快速发展,内地的开发,原有的普通公路已难以承受大量的运输需求,现在山区都已开始大规模的高速公路建设。 我国是一个多山的国家,所谓山区通常是指山地、丘陵和地形比较崎岖的高原。我国的山地占国土面积的 33%,丘陵占 10%,崎岖高原占 10%以上,大体上讲,山区面积占国土 50%以上,并且山区大部分地区经济滞后,为提高人民生活水平,交通便利是一个必要条件,因此,解决好山区的交通状况非常的重要。 由于独特的地形地貌,使得山区高速公路有着与一般高速公路不同之处。山区高速公路有以下几个特点:(1)地形地质复杂。山区高速公路,地势变化多样,地质复杂多变,对工程建设来说是一个巨大的考验。
(2)陡坡路段多。由于山区的典型特点,地势高差大而且范围广,陡坡路段出现频繁,由于上下坡车辆制动频繁,加上重车作用,对路面产生严重影响。
(3)桥隧比例高。通常山区高速公路桥梁隧道的比例大,借助于桥梁跨线,隧道穿越的高速公路形式在山区中应用显著。
(4)海拔高,凌冰路段多。山区海拔高,高差明显,高者可达几百以上,而海拔越高,气候越寒冷,凌冰路段时有出现,对沥青路面具有重大影响。
三、我国高速公路主要形式之沥青路面的病害
沥青路面在使用过程中,由于荷载和环境因素的影响,将使路面逐渐产生各种破损。路面的破损可以分为两类:一是结构性损坏,包括路面结构整体或部分结构层的破损,使路面失去支承行车荷载的能力;二是功能性损坏,它也有可能并不伴随着结构性损坏而发生,但由于平整性和抗滑能力等的下降,使其不再具有预定的服务功能,从而影响服务质量。
(1)裂缝。沥青路面产生裂缝的原因很复杂,按其成因可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝,按其形式分则有纵向裂缝、横向裂缝、龟裂与网裂几种。
(2)坑槽。坑槽是由于路面松散、龟裂等破损后在行车作用下不断扩展恶化形成的一种路面损坏。
(3)沉陷。沉陷是由于路基、路面产生竖向变形而导致路面下沉的现象。可以分为三类:均匀沉降、不均匀沉降、局部沉降。
(4)车辙。车辙是沥青路面的一种主要损坏形式,大都发生在实行渠化交通的高等级公路上。路面在车轮荷载的反复作用下,由于路面面层、基层和路基的进一步压密、沉降,特别是高温下沥青面层的压密和侧向流动隆起,使路面沿行车轮迹逐渐产生纵向带状凹槽变形,在车道横断面方向上多呈W型。当车辙到达一定的深度,辙槽内就会积水并影响车速和行车的舒适和安全性。
(5)滑溜。滑溜主要起因于路面光滑,这是由于路面在行车水平力的作用下表层骨料被磨光或沥青路面泛油所造成。
(6)麻面。面层混合料沥青用量不足,矿料级配偏粗或嵌缝料规格不当,以及低温、雨季施工时路面未能成型,致使粒料脱落,即形成麻面。
(7)松散。松散多发生在沥青里面使用的初期,其原因是使用的沥青稠度偏低,用量偏少,与矿料的粘附力不足;或沥青加热温度过高造成沥青老化等。
(8)泛油。泛油多数是由于沥青面层的沥青用量过大、稠度太低或热稳定性差等原因所致,但有时候有可能因为低温季节施工,层铺法沥青路面的嵌缝料散失过多,在气温转暖后,在行车作业下多余的沥青溢至表面而形成。
(9)油包。油包时由于局部泛油处理不当,细料过多,沥青含量过大,或因沥青滴流在路面街成油污而形成面积不大的包装物。
(10)拥包。拥包就是由于材料本身以及设计的原因到时高温抗剪强度不足,或层内含水量过大难以蒸发,或粘结层不合格等原因,在行车荷载下,路面产生推拥、挤压在路面形成局部隆起变形的现象。
(11)波浪。波浪是路面表面沿纵向形成的有规则的凹凸起伏的一种变形。
(12)脱皮。脱皮是沥青面层在行车作用下产生大块的片状剥落现象。
(13)啃边。路面宽度过窄,边缘强度不足,路肩碾压不密实,路肩和路面衔接不当以致路肩积水渗入使其湿软,在行车作用下,路面边缘剥落,并逐渐向路中发展而形成啃边。
四、从沥青路面设计分析我国山区高速公路路面设计方案比较
方案一、采用厚沥青层的半刚性基层沥青路面结构设计。该设计方案可采用 SMA-13 和双层改性沥青,路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;较厚的沥青层提高了路面的抗疲劳性能,使路面结构具有较好的耐久性;采用骨架密实型水稳碎石可减少基层裂缝,较厚的沥青层则可抑制和延缓半刚性基层裂缝在沥青层的反射,从而有效减少路面的裂缝类病害;采用封层和较厚沥青层,可减小动水压力对半刚性基层的冲刷破坏,从而减少路面的早期水损坏。推荐方案总体具有较好的抗滑、抗车辙、抗裂缝和抗水损坏性能,能较好地满足广乐高速高温多雨和重载交通对路面结构性能的需求,同时具有较好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 30%~38%,具有良好的长期经济效益。 推荐方案新建费用比传统半刚性结构增加约 5.4%。
方案二、采用传统半刚性基层沥青路面设计。该设计方案路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;采用骨架密实型水稳碎石可在一定程度上减少基层裂缝,从而减少路面的裂缝类病害;采用改性乳化沥青稀浆封层,可在一定程度上减小动水压力对半刚性基层的冲刷破坏,从而减少路面的早期水损坏。总体来说,该方面总体上具有较好的抗滑和抗车辙性能,但抗裂缝和抗水损坏性能一般,路面的耐久性也一般。方案二路面各项性能在短期内基本能满足广乐高速高温多雨环境和重载交通的需求,但由于沥青层厚度较薄,基层收缩裂缝向上反射容易形成贯穿型反射裂缝,裂缝进一步则引起其他病害,半刚性基层作为主要承重层,在重载交通作用下容易产生结构性破坏,维修养护比较困难。该方案寿命周期内的直接费用最高,用户间接成本也最高,长期的经济性最差。
方案三、采用柔性基层沥青路面结构设计。该设计方案采用 SMA-13 和双层改性沥青,路面结构具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;38cm 厚的沥青层将沥青层层底水平拉应变减小到疲劳极限以下,避免了沥青层产生由下至上的疲劳裂缝,路面结构符合长寿命路面设计理念的要求,具有非常良好的耐久性;基层采用级配碎石柔性基层,因此完全避免了半刚性基层的裂缝反射问题;1.0cm 厚的封层和较厚沥青层,有效阻隔了动水压力对基层的影响,从而避免了因动水压力冲刷引起的基层破坏;38cm 厚的沥青层还可起到明显的应力扩散作用,减小级配碎石基层和路基顶面压应变,避免基层和路基在荷载作用下产生过大变形。该方案总体具有非常良好的抗滑、抗车辙、抗裂缝和抗水损坏性能,能很好地满足广乐高速高温多雨和重载交通对路面结构性能的需求,同时具有非常好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 28%~37%,具有良好的长期经济效益。 该方案初期投资较高,路面新建费用比传统结构增加约 15%,该结构在国内大规模应用的经验不够多,对级配碎石基层施工质量和路基强度要求也比较高。
方案四,采用复合式路面结构。 该设计方案为复合式路面,采用 SMA-13 和双层改性沥青,沥青面层具有较强的表面抗滑性能和抗车辙性能;溶剂型粘结剂提高了沥青层与基层的粘结力,同时有利于路面防水;SBS 改性沥青封层可对基层形成有效的保护,减小动水压力对基层的冲刷。该方案总体具有良好的抗滑、抗车辙和抗水损坏性能,对重载交通和路基不均匀沉降具有非常良好的适应性,同时也具有非常好的长期耐久性,与传统结构相比寿命周期内的直接费用减少 21%~32%,具有较好的长期经济效益。 该方案的主要缺点是混凝土刚性基层需要设置施工缝和缩缝,裂缝对沥青层的长期使用寿命有较大的影响;造价较高,新建费用比传统结构增加26%,混凝土路面施工要求较高,维修比较困难。
参考文献:
[1]谢石.吴银亮.高温多雨山区高速公路路基路面排水技术浅谈.中国西部科技,2010(11).
[2]王虎.姚栋.山区高速公路施工中的安全问题与管理探讨.科技与企业,2014(05).
[3]王剑峰.山区高速公路路面基层施工方法.交通标准化,2014(07).
[4]张超.山区高速公路沥青路面性能改进技术措施.上海公路,2014(06).
沥青路面设计方案范文第2篇
Abstract: Through the Lianguang road pavement reconstruction project, this paper introduced the assessment of asphalt pavement surface distress situation and proposed the different overlaying designs for different road damage situation.
关键词: 沥青路面;加铺;旧路改造
Key words: asphalt pavement;overlay;old road reconstruction
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)19-0089-02
1 工程概况
联广路位于广州经济技术开发区东区,西邻东二环,南邻广园快速路,北面为广深高速公路,与开发大道、联众东辅道、东鹏大道相交。联广路西起东众路,东北至宏景路,道路全长3.25km,道路路面宽度以笔村三桥为分界,笔村三桥以西红线宽度30米,道路等级城市次干道;笔村三桥以东红线宽度为20米,道路等级城市支路,道路现状路面为沥青混凝土路面。自2003年建成通车以来,至今已投入使用了9年。道路沿线厂区众多,载重、超重车辆多,在现场调查及实际观测中发现,大部分车辆以载重车为主。
2 现状分析
现状路面结构设计为:3cm厚AK-13A沥青层+5cm厚AC-16I沥青层+6cm厚AC-25I沥青层+35cm厚6%水泥稳定石屑基层。
根据现场路面调查及路面检测报告显示,路面存在的病害种类有:裂缝类、松散类、变形类等。路面损坏程度沿道路里程阶梯状分布,全线大致分为两段。第一段为K0+000~K1+100,现状路面破损较严重,多处路面出现大面积龟裂、不规则裂缝、沉陷,以及纵横向短裂缝、坑槽、松散麻面等病害。第二段为K1+100~K3+248.8(终点),原路面整体性能较好,局部出现小面积龟裂、不规则裂缝、沉陷,以及纵横向短裂缝、松散麻面等病害。
现状路面结构承载力主要通过现状路面检测弯沉值来体现。本项目由业主委托专业单位进行检测并出具正式报告,检测结果如表1、图1、表2。
根据《城镇道路养护技术规范》(CJJ36-2006)第4.5.4条和4.6.2规定,结构强度评定结果:代表弯沉值51.3(0.01mm),交通量等级为重交通,基层类型为半刚性基层,结构强度不足;建议:大修或改扩建。
3 路面方案设计
根据对路面现状的分析,按不同的情况分别设计路面加铺方案。
K0+000~K1+100段承担了附近众多厂房的交通,货车、重车、超重车占绝大多数比列,路面破损严重,根据路面病害调查报告,本段道路整体强度不足,弯沉代表值达到了0.618mm,路面结构层厚度不足且破损严重,路面结构强度不足,须进行重新铺设。
方案设计:原路面整体加高15cm,挖除原沥青面层及基层并下挖路床13cm后,新建15cm石屑垫层,15cm 4%水泥稳定石屑底基层,30cm 5.5%水泥稳定碎石基层,设置1cm封层后再重新铺装沥青面层,沥青面层按三层铺装,分别为4cm改性沥青SMA-13,5cm普通沥青AC-20C,7cm普通沥青AC-25C,各沥青层间撒布粘层沥青。
K1+100~终点段由于交通量相对较小,现在路面仅存在裂缝、部分沉陷等病害,代表弯沉较小,结构强度足够,故采用在原路面上直接加铺的方案。
方案设计:原路面整体加高10cm:首先对原路面进行处理,然后铣刨1cm原沥青混凝土面层,再设置1cm沥青表面处治下封层,沥青面层按两层铺装,分别为4cm改性沥青 SMA-13,6cm普通沥青AC-20C,底层沥青考虑调平。各沥青层间撒布粘层沥青。
4 路面结构计算分析
路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算。采用软件HPDS2011对路面结构进行设计分析。
基本条件,设计标准轴载:BZZ-100;交通等级:按重交通,1200万轴次;设计使用年限:10年;气候类型及地质条件:广州属于Ⅳ7华南沿海台风区,年降雨量为1600~2600mm。软件计算设计弯沉值为:25.3(0.01mm)。软件计算容许拉应力如表3。
对K0+000~K1+100段旧路基回弹模量取值:30 MPa。
对K1+100~终点路段的旧路面当量回弹模量以检测数据为依据,通过软件计算为:495MPa。
结构层设计参数选择如表4。
软件计算结果显示:K0+000~K1+100段按新建路面计算,路面设计方案的计算弯沉为24.2(0.01mm),小于设计弯沉。各层底拉应力小于容许拉应力,满足要求。
K1+100~终点段按旧路加铺计算,路面设计方案的计算弯沉为25.3(0.01mm),小于设计弯沉。各层底拉应力小于容许拉应力,满足要求。
5 结束语
总之,本次路面加铺设计根据路面现状的不同破损状况,分别采用不用的路面加铺设计方案,既做到满足使用功能要求,又尽量降低了工程造价。做好旧路面改造设计的关键是做好现状路面的分析,对路面的交通状况,各种病害状况进行详细的调查,检测报告应详细全面,为设计提供全面准确的设计参数和判断结论。
参考文献:
[1]路沥青路面设计规范.人民交通出版社,2006.
[2]公路养护技术规范.人民交通出版社,2009.
[3]城镇道路养护技术规范.中国建筑工业出版社,2006.
沥青路面设计方案范文第3篇
关键词:市政道路;沥青路面;柔性基层;路面结构;剪应力
Abstract: based on the existing municipal road summarize and analyze structure types, and draws up the three common flexible pavement structure of the form, the deflection, bottom stress analysis and determined the pavement structure scheme. Due to the municipal road of shear stress is an important index of the structure design, so the selected pavement structure scheme do the detailed analysis of the shear stress, and points out that the shear stress of the biggest position there.
Keywords: municipal road; The asphalt pavement; Flexible grassroots; Pavement structure; Shear stress
中图分类号:U416.217 文献标识码:A文章编号:
0引言
目前,半刚性基层沥青路面的结构形式广泛地应用于市政道路中,为解决该路面结构出现的早期破坏问题,本文对柔性基层沥青路面结构进行了研究。采用级配碎石、沥青碎石等柔性材料作基层的沥青路面结构,路面面层与基层之间应力、应变传递的协调过渡方面比较顺利,同时结构材料为颗粒状级配成型材料,排水畅通,致使路面结构不易受水损害[1]。柔性基层沥青路面的研究与应用,使我国市政道路路面结构型式更加多样性,适应我国地域辽阔、自然条件各异、各地经济水平和交通量差别大的特点。
1沥青路面结构类型简介
沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层等多层结构组成。在参考国外文献资料及相关规范的基础上,将沥青路面结构大致分为半刚性基层沥青路面结构、组合式Ⅰ结构、组合式Ⅱ结构、柔性基层沥青路面结构以及全厚式沥青路面结构5种类型,如表1所示[2]。
表1沥青路面结构类型
半刚性基层沥青路面是我国现阶段大规模采用的一种道路结构形式,市政道路也同样如此。半刚性基层具有板体效应,大大提高了路面结构的整体刚度,使得该种路面结构具有较高的强度和承载力、 良好的整体稳定性和耐久性。但是,由于半刚性基层本身的收缩裂缝难以避免,如果沥青面层没有足够的厚度(通常认为沥青面层厚度小于20cm,基层的横向收缩裂缝在使用初期即会反射至沥青面层,形成较多的横向开裂。我国近年来许多道路已经将沥青面层增至18cm以上,从实际使用情况看,仍然有明显的反射性裂缝,并没有防止得住。其主要原因有两个:
(1)我国的水泥稳定粒料的强度通常比较高,在施工期间就产生了开裂,而且裂缝宽度也较大,向面层传递的拉应力自然也比较大。
(2)更重要的问题是,沥青面层通常不是在一年内铺筑的,第一年经常只铺筑下面层然后经过一个冬天。也就是说,基层开裂的反射性裂缝是经过两次反应传递到沥青面层表面的,第一年先反射到下面层表面,以后再逐步传递到上面层。为防止半刚性基层沥青路面的反射性裂缝,将基层和沥青层在一年内完成铺筑是极为重要的。
需要指出的是,比起其他措施来说,增加沥青层厚度不仅会大幅度增加建设成本,而且效果不一定明显[3]。此外,由于全厚式沥青路面初期投资较大,该路面结构形式在我国大量使用需要进一步论证。
从我国的实际情况看,推广和运用组合式结构和柔性基层这两种路面结构应该是比较适宜的。对于中、轻交通量柔性基层沥青路面结构可以适当减薄沥青层厚度以降低路面造价。
2路面结构组合方案拟定
本文以沈阳市某主干道为例进行路路面结构力学分析,以级配碎石和沥青碎石两种柔性材料作为基层,拟定路面结构如下表2所示。
3 路面结构方案对比分析
沥青路面结构及材料设计参数如表3所示。路面设计累计轴载作用次数为500万,等级为中等交通等级。城市道路类型为大城市主干路,道路分类系数为1,面层类型系数为1,路面结构系数为1.6[4~5]。
对拟定的路面结构进行了力学分析计算路面结构适宜厚度和各层应力应变分析如下表4所示[6]。
表2路面结构组合方案拟定
表4路面结构厚度和各层应力应变计算
从表4中路面应力应变计算结果对比分析可以看出,路面结构厚度上,方案I最小,方案II最大;方案III的路表路面弯沉(一定程度上代表了路面结构抵抗竖向形变的能力)最小,方案II的弯沉最大;方案I各层层底拉应力均小于其他方案,需要特别指出的是,方案II由于采用的级配碎石基层,故该层产生的拉应力会在级配碎石层内自行消散,对面层几乎没有影响,方案II是解决半刚性基层反射裂缝最为彻底的方法。由于市政道路标高和道路用地限值是路面结构和线性选择的决定性因素,综合三种方案优缺点并考虑经济性,选择方案I作为市政道路最终方案。
4路面结构剪应力分析
由于市政道路车流量密集,车辆变速、制动频繁,路面会受到频繁的剪切作用,为了保证路面在使用时不会发生剪切破坏,有必要对剪应力做详细的分析[7]。
路面结构研究以现行《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)和《城市道路设计规范》(CJJ 37-90)为依据。路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算,路面荷载及计算点如图1所示。
图1弹性层状体系计算图式
计算坐标点为A(0,0.1598)、B(0,0.1065)、C(0,0.0533)、D(0,0.2663)、E(-0.0959,0.1598)、F(0.0959, 0.1598)、O(0,0)。
沥青路面设计方案范文第4篇
【关键词】城市道路;道路路面结构层;设计
1 道路工程技术标准
1.1 主线及地面辅道道路等级
主线(SA路):城市I级主干路
SA路(地面辅道):城市I级次干路
1.2 计算行车速度
主线(SA路):50km/h
SA路(地面辅道):40km/h
地面道路SC路:红线宽度36m,双向两车道
SA路:红线宽度60m,双向四车道
1.3 车行道宽度
小型汽车专用道:3.50m
大、小型汽车混行:3.75m
1.4 荷载等级
土基回弹模量:30Mpa
路面设计荷载:BZZ-100标准轴载
最大填土高度:从景观方面考虑,为保证立交区比较通透的视觉环境,道路最大填土高度:≤3.0m。
2 道路工程路面结构设计方案研究
2.1 道路路面结构设计原则
(1)根据国内高等级道路使用性能中存在的主要问题,路面结构设计采用“强基、薄面、稳土基”设计理论、以及全寿命成本费用理论,在路面结构设计中采用力学性能、使用性能双控指标设计,优化路面结构和材料。
(2)根据本工程初步地质条件和经济发展情况,从技术、经济角度出发,半刚性路面作为首选路面结构方案。
(3)在进行路用材料选择的过程中,应根据工程交通、气候特征、荷载大小、轮胎压力、车速、交通量等项目条件,开展针对性结构设计。
(4)设计中应根据国内高等级沥青路面初期、早期损害的现状,路面各结构层材料选择必须表现出优良的使用性能,质量稳定。
(5)沥青面层厚度应从力学性能、使用性能、施工质量三个方面综合确定。沥青面层结构厚度与混合料公称尺寸相匹配,使用结构层稳定性好、以不影响施工,具有良好的级配组成,施工时避免离析,加强路面压实质量。
(6)做好路面排水综合设计,克服高等级道路中的水破坏问题。
(7)在满通功能的前提下,选择环保、降噪路面材料,满足道路沿线的生态、环保要求。
2.2 道路路面结构材料选择
1)沥青上面层
目前常用的沥青混合料按级配类型分主要有三大类:密级配沥青混凝土(AC),开级配沥青混凝土(OGFC),间断级配沥青混凝土(SMA)不同级配类型的沥青混合料其路用性能差别较大。由分析得出,OGFC类沥青混合料抗老化性能和疲劳耐久性能较差,为改善OGFC类沥青混合料的抗老化性能和疲劳耐久性能,国外通常采用价格非常昂贵的高粘沥青拌制沥青混合料,本工程所处地区的雨水量不大,但是黄土等风沙较大,易造成OGFC的空隙堵塞,加剧路面的损坏;AC类沥青混凝土高温性能尚可,低温、水稳定性能等综合性能较好,成本较低,但抗车辙性能和抗滑性能较差;近些年来AC类沥青混合料在高等级道路路面结构中应用较为广泛,其施工质量控制也得到了较大提高。SMA沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗裂性能都比较好, SMA类沥青混合料的施工质量控制方面要求比较严格,其单位成本高。但具有较好抗滑性能和降噪功能,其综合技术性能最好。
综合考虑本项目引桥纵坡较大,对抗滑要求较高的特点,经技术经济指标比较,本工程主线道路均采用SMA -13作为上面层,地面辅道采用AC-13作为上面层。
2)沥青中、下面层
中面层应具有很强的高温稳定性和耐久性。因此,中层必须满足以下要求:
(1)具有很强的高温抗变形能力;
(2)具有很高的强度,以抵抗荷载的重复作用;
(3)具有很强的抗水作用能力。
下面层在一般情况下极少出现可计量的永久变形,其主要作用是具有足够的耐久性,抗疲劳性能。所以下层必须满足以下要求:
(1)具有很高的强度,以抵抗荷载的重复疲劳作用;
(2)较好的抗低温开裂性能;
(3)较好的变形协调能力和抗反射裂缝性能。
沥青混合料中面层、沥青混合料下面层力学性能和路用性能要求较上面层弱较多,在满足技术要求的基础上,从经济角度出发,选择AC类密级配沥青混凝土为中、下面层。
3)下封层
对于高等级道路增设下封层可以起到以下作用:
(1)加强沥青面层与基层之间的紧密结合,使各结构层之间不产生层间滑动,提高路面结构整体性。
(2)当基层铺筑后不能及时铺筑面层而需要通行车辆时,铺筑下封层可以避免车辆污染基层,减少基层的损坏。
(3)避免沥青面层由于孔隙过大或后期沥青面层开裂后路表水渗入路面结构而长期积滞在基层表面,造成基层冲刷、松散、和唧浆现象。
(4)避免由于层间滑动而造成底拉应力过大的不利情况。
本工程采用改性沥青应力层铺法表面处治,即为改性沥青应力吸收膜。
4)基层
用不同试验方法测得半刚性基层强度指标分歧较大;水泥碎石劈裂强度远大于二灰碎石劈裂强度。
从以上数据分析表中可以得出,无论是早期强度、力学性能,还是抗裂性能,水泥稳定类均较二灰稳定类好,长期使用情况表明,水泥稳定类路段的反射裂缝数量和比例均小于二灰稳定类。因此,本工程结合地方特性、综合经济指标,推荐水泥稳定砂砾作为本工程基层材料。
2.3 道路路面结构设计方案
1)新建道路路面结构设计
(1)主线行车道设计
上面层:4cm,SMA-13,SMA改性沥青混凝土
中面层:5cm,AC-20,中粒式沥青混凝土
下面层:7cm,AC-25,粗粒式沥青混凝土
改性沥青应力吸收膜设计:
基层:30cm,5%水泥稳定砂砾(分两层)
垫层:30cm,天然砂砾
总厚度:76cm
(2)地面辅道行车道设计
上面层:4cm,AC-13,细粒式沥青混凝土
下面层:7cm,AC-25,粒式沥青混凝土
改性沥青应力吸收膜设计:
基层:30cm,5%水泥稳定砂砾(分两层)
垫层:30cm,天然砂砾
总厚度:71cm
(3)非机动车道设计(下转第322页)
(上接第302页)面层:4.5cm,AC-13,细粒式沥青混凝土
基层:20cm,5%水泥稳定砂砾
垫层:20cm,天然砂砾
总厚度:44.5cm
(4)人行道设计
上面层:6cm,预制混凝土透水砖
下面层:3cm,M10水泥砂浆
基层:15cm,5%水泥稳定砂砾
垫层:15cm,天然砂砾
总厚度:39cm
2)改建道路路面结构设计
SC路需拓宽改建,大部分路面结构均翻挖,因此采用老路路面结构挖除,新建路面结构的方案。
(1)车行道路面结构设计
上面层:4cm,AC-13,细粒式沥青混凝土
下面层:7cm,AC-25,粗粒式沥青混凝土
(2)改性沥青应力吸收膜设计
基层:30cm,5%水泥稳定砂砾(分两层)
底基层:30cm,天然砂砾
3 结语
道路工程设计中,在对道路的路面等级、面层类型、基层类型选定后,就应考虑各结构层如何安排的问题。路面结构层的组合设计是按行车和环境因素对不同层位的要求,结合各类结构层本身的性能,进行合理的安排和设计。通过道路结构层的组合设计,使整个路面结构既能承受行车荷载和自然因素的作用,又能最大限度地发挥各结构层的效能。
【参考文献】
[1]JTG E40-2007 公路土工试验规程[S].
沥青路面设计方案范文第5篇
关键词:公路;沥青;混凝土;优化设计
中图分类号:U418.6文献标识码:A文章编号:1006-8937(2012)08-0146-02
公路工程是维持社会交通运输的主要项目,政府投资当地公路建设可带动区域经济的发展,满足了区域交通线路正常行驶的需求。早期公路路面只利用混凝土材料铺设施工,长期勘测发现这种方案在雨水或潮湿季节易引发公路病害,公路路面层会出现裂缝、沉降等病害。这不仅降低了公路沥青层面的结构性能,也破坏降低了工程投资的经济收益。
1沥青混凝土材料的推广运用
沥青混凝土俗称沥青砼,经人工选配具有一定级配组成的矿料与一定比例的路用沥青材料,在严格控制条件下拌制而成的混合料。沥青混凝土是公路项目施工的新材料,其能摆脱传统施工工艺及路面结构存在的诸多不足,显著改善了沥青路面各层面的综合性能。现场施工人员结合沥青路面层性能要求,应从配料组合及制作工艺两方面加以控制。
1.1配料组合
沥青混合料的强度主要表现在两个方面。一方面是沥青与矿粉形成的胶结料粘结力;另一方面是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒的巨大表面积使沥青材料形成薄膜,从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性。选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者,以达到加入适量沥青后混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。沥青混合料中的沥青适宜用量,应以试验室试验结果和工地实用情况来确定。
1.2制备工艺
热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂,在线路较长时宜选用移动式热拌机。沥青拌和厂的主要设备包括:沥青加热锅、砂石贮存处、矿粉仓、加热滚筒、蒸汽锅炉、除尘设施等。拌和机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上,过去多采用先将砂石料烘干加热后,再与热沥青和冷的矿粉拌和。为了防止残留在混合料中的水分影响沥青混凝土使用寿命,最好能同时采用沥青抗剥落剂,以增强抗水能力。
2公路沥青路面主要的病害形式
社会经济的快速发展促进了交通行业的改革,随着城市与农村地区的经济往来日趋频繁,公路成为了交通网络运行的主要载体。车流量增多对沥青路面造成的破坏作用也日趋明显,尤其是交通主干要道的沥青路面更容易受到损坏。经专家实地勘测总结,沥青路面层常见的病害包括:裂缝、车辙、沉降等。设计人员在规划沥青路面层时要考虑到各种病害的防范。
2.1裂缝
对于公路工程而言,裂缝是项目施工期间常见的通病,也是路面层设计控制的难点。比较常见的裂缝是温度差异过大所致,沥青路面混合料凝固阶段,由于温度高低变化幅度超出标准范围,破坏了沥青路面结构的牢固性。另外,沥青原始材料的质量及混合料的性能,也容易导致裂缝的出现,严重损坏了沥青路面层的完整性,不利于公路交通的安全行驶。
2.2车辙
车辆行驶时沥青路面外部产生力作用,地面荷载超标会造成路面层结构材料发生异向偏移,经过一段时间的冲压会形成“车辙”。引起车辙现象的因素包括:一是混合料凝固不完全,路面层的强度性能弱而难以抵制外力荷载的破坏;二是渗水量过多,沥青路面在雨水季节的渗入量增大,混凝土内水分过多使材料变得松散,难以承受路面荷载而产生变形。
2.3沉降
地理环境对公路沥青路面层也会造成不利的影响,特殊区域的路基形式复杂多变,地下水流的冲蚀极易损坏路基结构的牢固性。沉降病害多数由于公路的地基构造不稳定所致,如:施工单位开挖路基的面积、深度、坡度等参数与工程图纸的标准不一致;道路基坑未设置加固或支护体系,这些都不利于沥青路面层的结构要求,给上层路面造成一定程度的破坏。
3沥青路面层结构加固设计的重点
新时期国家对道路工程的监管力度更严,沥青路面层的作业质量、结构性能、日常病害等已成为竣工考虑的重要内容。沥青混凝土材料已逐渐取代土石材料,在水利工程建设中的运用范围越来越广。为了避免渗漏病害对沥青路面造成的破坏作用,施工单位应根据渗漏的实际情况制定加固方案,及时控制沥青路面病害。沥青路面加固设计要从基坑处理、路面支护、材料配制等方面进行。
3.1基坑处理
公路结构大体分为上部、中部、底部等三个层面,而基坑是沥青路面的最底层结构,也是承受水流冲击力的重点位置。水利施工初期,要对基坑实施综合性的加固处理。如:设计人员可按照基坑面积的大小,设计钢筋加固、坡面加固等形式,改善基坑的抗病害能力。设计人员应按照沥青路面层的结构状况,合理编制基坑处理方案。
3.2路面支护
设计支护结构是防范或处理公路病害的最佳方式。首先,对未发生病害的路段设置支护结构,可增强其抵抗病害的能力;若沥青路面已经出现渗漏病害,施工单位需及时安排技术人员修补处理,以免渗漏问题进一步扩大。设计人员根据材料体渗漏的程度,制定结构加固方案。小范围渗漏可用土工膜材料摊铺,大范围渗漏要利用钢筋混凝土整体加固支撑。
3.3材料配制
沥青材料与混凝土材料混合使用,其配制工艺的科学性决定了后期材料使用的性能。因此,优化设计混合料的调配方案也是很关键的。施工单位设计混合料的配合比时要考虑路面层的“抗病害”要求,除了对水泥、砂石、水等基本要素加以控制外,可适当添加化学试剂增强材料性能。抽样检测沥青混凝土材料的性能,符合要求后再正式运用于路面施工。
4路面层设计需注意的其它问题
除了对公路沥青路面层的主体结构进行优化设计外,还需考虑结构之间的配合问题。如:公路沥青道路的排水系统、路面层的摊铺厚度等,这些方面经过优化设计后可显著改善沥青路面的耐久性。结合长期积累的设计经验,笔者总结了沥青路面层优化设计中需要注意的其它内容。
4.1排水系统
给排水系统的功能是及时调配路面聚集的水分,以免积水时间过长浸入路面层。设计排水系统的具体方法:一是吸水,为防止下雨时期路面水量聚集过多,在沥青道路的土层结构里铺设过滤层及吸水管道;二是排水,排水管道的设计要防止阻塞现象,应尽量布置大管径的水管,保持路面排水畅通无阻。
4.2层面厚度
沥青道路各层面之间的厚度大小需严格控制,设计人员要掌握公路所处区域的地质环境,确定层面厚度的尺寸大小。正常情况下,层面厚度最基本的要求是达到实用性、耐久性、抗灾性等要求,可参照这些要求适当调整路面层的构造。如:公路沥青道路的基层、底基层的厚度标准分别为15 cm、20 cm,也可适当扩大层面的尺寸。
5结语
总之,沥青混合料用于路面层施工可大大改善道路的结构性能,避免外界因素造成的各种病害。设计人员在规划沥青路面层结构时要充分考虑材料、结构、支护等因素,设计出更加完善的公路沥青建设方案。此外,对于沥青路面层的辅助结构也应详细地设计安排,及时排出路面聚集的雨水。
参考文献:
[1] 徐艳茹.公路沥青路面引入沥青混合料的性能分析[J].西 安公路交通大学学报,2010,19(6):44-46.
[2] 尚泽平.研究新时期道路工程建设的技术要点[J].南通建 筑科技,2011,34(12):72-74.
[3] 仇磊.RH温拌沥青技术在隧道路面工程中的应用[J].公路 交通科技,2011,33(10):55-56.
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