碎石化技術(shù)論文范文

時(shí)間:2023-03-22 20:22:48

導(dǎo)語(yǔ):如何才能寫好一篇碎石化技術(shù)論文,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

碎石化技術(shù)論文

篇1

關(guān)鍵詞:碎石化;舊水泥混凝土路面;應(yīng)用

1引言

近年來(lái),20世紀(jì)90年代初期修建的水泥混凝土路面,隨著使用年限的增長(zhǎng)和重載車輛的反復(fù)行駛,水泥混凝土路面損壞嚴(yán)重,出現(xiàn)了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害現(xiàn)象,路面技術(shù)狀況日趨下降,直接影響行車安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術(shù)新課題研究,采用傳統(tǒng)的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式,施工周期長(zhǎng),投資大,環(huán)境污染嚴(yán)重,影響車輛通行安全。根據(jù)省公路局要求,對(duì)104國(guó)道臨海境1687K+000-1693K+000路段和35省道臨石線臨海境8K+700-9K+900路段實(shí)施舊泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)試驗(yàn)段,共振碎石化技術(shù)具有施工周期性短、環(huán)境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現(xiàn)的反射裂縫等病害,采用共振碎石化技術(shù)實(shí)施的“白改黑”路段建成通車后,效果良好,有效地改善了路容路貌。

2試驗(yàn)路段概況

104國(guó)道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K+700-9K+900路段,分別于1991年11月和1992年9月建成通車,2006年104國(guó)道平均日交通量6323輛/日、35省道臨石線9926輛/日,原路面結(jié)構(gòu)組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩(wěn)定基底+15cm級(jí)配碎石底基層,水泥混凝土設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、脫空、唧泥、接縫料散失等。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)104國(guó)道水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到50.49%;臨石線水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到49.3%。近幾年多次進(jìn)行挖補(bǔ),局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板,部分路段采用了瀝青混合料修補(bǔ)板塊、瀝青混合料修補(bǔ)板塊長(zhǎng)度數(shù)十米至百米左右不等,但板塊修補(bǔ)效果不佳,影響行車安全?,F(xiàn)路面結(jié)構(gòu)改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后,碾壓密實(shí),作為路面基層,直接鋪筑4㎝細(xì)粒式瀝青混凝土+5㎝中粒式瀝青混凝土+6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

3共振碎石化施工工藝

3.1機(jī)械設(shè)備選擇

共振破碎機(jī)械,選用美國(guó)共振機(jī)器公司生產(chǎn)的RB500系列共振破碎機(jī),設(shè)備具有獨(dú)特的共振技術(shù)可以持續(xù)產(chǎn)生高頻低幅的振動(dòng)能量,通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動(dòng)梁偏心軸驅(qū)動(dòng)下,產(chǎn)生振動(dòng)諧波,支點(diǎn)與配重點(diǎn)振幅為零,破碎頭以高頻低幅(2㎝)敲擊路面,混凝土路面產(chǎn)生裂紋,并隨著振動(dòng)迅速有規(guī)律地?cái)U(kuò)展到材料邊界,由于沖擊力很小,且裂紋只擴(kuò)展到邊界,所以對(duì)基層沒(méi)有任何損害。壓實(shí)機(jī)械選用重型鋼輪壓路機(jī)。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

共振碎裂技術(shù)產(chǎn)生的高頻低幅振動(dòng)能量,通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里,使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機(jī)動(dòng)量高,和板塊接觸時(shí)間短,將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴(kuò)展”到板塊底部,作用于水泥板塊內(nèi)部的高頻振動(dòng)力使得整體碎裂均勻,碎塊大小和方向極其規(guī)律,水泥板塊產(chǎn)生斜向裂紋,與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小,較松散;下層粒徑較大,嵌鎖良好,使碎石層下部形成“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu),具有良好的“拱效應(yīng)”,能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏?,利于從根本上減小或避免反射裂縫的發(fā)生,對(duì)基層、路基及周圍的結(jié)構(gòu)設(shè)施無(wú)損傷。

3.3施工程序

舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)施工程序:路況調(diào)查——清除瀝青修補(bǔ)層——灑水濕潤(rùn)——試振——檢測(cè)驗(yàn)證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實(shí)——技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)——鋪筑瀝青混合料——壓實(shí)——保養(yǎng)——開放交通。

3.4試振

舊水泥混凝土路面共振破碎質(zhì)量主要受到破碎機(jī)施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強(qiáng)度、剛度條件、對(duì)破碎機(jī)調(diào)整要求等,均對(duì)破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質(zhì)量,實(shí)施共振破碎豢必須進(jìn)行破碎試振。試振后,通過(guò)開挖坑穴,檢驗(yàn)破碎粒徑分布情況,以及均勻程度,確定破碎機(jī)施工參數(shù)及施工組織措施等。

3.5破碎施工順序

破碎前,應(yīng)對(duì)破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤(rùn),防止破碎時(shí)揚(yáng)塵飛揚(yáng),污染環(huán)境。破碎順序一般由水泥路面外側(cè)車道開始,從邊緣向中間破碎,每次間隔20cm進(jìn)行往復(fù)破碎。如果縱向車道作了縱向切割,也可由中向邊順序破碎。破碎一個(gè)車道的寬度,實(shí)際破碎寬度應(yīng)超過(guò)一個(gè)車道,與其相鄰車道搭接至少15cm。

3.6壓實(shí)

壓實(shí)前,應(yīng)清除舊水泥混凝土路面接縫內(nèi)大于5cm的碎石塊,并對(duì)凹陷的路段采用級(jí)配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

3.7技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)

舊水泥混凝土路面實(shí)施共振碎石化后,采取外觀鑒別和實(shí)地檢測(cè)相結(jié)合的方法,選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗(yàn)、檢測(cè),一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開挖1㎡左右的坑穴,深度至路面基層頂面,分析共振破裂效果。鑒別板塊內(nèi)是否產(chǎn)生斜向受力和嵌緊結(jié)構(gòu),判斷、分析、評(píng)價(jià)共振碎裂技術(shù)作用力擴(kuò)展到板塊的何位置完成了能量的傳遞,以及對(duì)板塊周圍的結(jié)構(gòu)物和基層是否會(huì)造成損壞。同時(shí),定點(diǎn)檢測(cè)沉降量,回彈彎沉值測(cè)定、破碎狀況檢測(cè)、縱橫坡度檢測(cè)等。結(jié)果表明:共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發(fā)生變化較小;沉降量和側(cè)向位移相對(duì)較??;回彈彎沉值測(cè)定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小,共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大,符合充當(dāng)基層的回彈彎沉值,鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測(cè)定小于路面容許彎沉值,符合設(shè)計(jì)要求。

4效果分析

共振碎石化技術(shù)鋪筑瀝青混凝土路面能夠快速、有效地修建路面工程,施工周期短,環(huán)境污染少,節(jié)省投資,節(jié)約資源。共振破碎機(jī)正常作業(yè)每臺(tái)班破碎一條車道1600-2700m,采用流水作業(yè)法施工3-5天即可完成單車道鋪筑瀝青混凝土路面,開放交通。若采用挖除舊水泥混凝土路面板塊,重新修筑基、面層,施工周期長(zhǎng),挖除的水泥混凝土板塊廢棄,造成環(huán)境污染。遇雨、雪天氣,造成路基排水不暢、積水,路基松軟、強(qiáng)度降低,直接影響車輛通行安全。104國(guó)道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K+700-9K+900路段實(shí)施共振碎石化技術(shù)鋪筑的瀝青混凝土路面表面平整密實(shí),建成通車后,路面未出現(xiàn)網(wǎng)裂、裂縫和坑洞病害現(xiàn)象,共振碎石化技術(shù)應(yīng)用有效地控制和延緩了反射裂縫的發(fā)生,路面技術(shù)狀況良好。

篇2

關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面,加鋪改造,碎石化,耐久性,AASHTO

Abstract: this paper through the absorbs the domestic and foreign existing advanced achievements and experience, around the old cement concrete road reconstruction work to specific engineering for example, puts forward that add a store of the modification process all stages of the points, to solve the actual problem, to improve road of cement concrete pavement in the use of quality.

Keywords: cement concrete pavement, add a store transformation, broken petrochemical, durability, AASHTO

中圖分類號(hào):TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):

1前言

就路面結(jié)構(gòu)而言,水泥混凝土路面約占我國(guó)高速公路的路面類型的23%。水泥混凝土路面以其特有的使用性能和良好的耐久性在公路上占有重要的地位。目前我國(guó)的水泥混凝土路面有相當(dāng)一部分正面臨著修復(fù)、改造工作。

舊水泥混凝土路面的修復(fù)、改造工作中,在舊水泥混凝土路面上鋪設(shè)加鋪層,是一項(xiàng)有效的技術(shù)措施。盡管我國(guó)的水泥混凝土路面加鋪改造已經(jīng)在全國(guó)各地區(qū)進(jìn)行了一些實(shí)踐并積累了一定經(jīng)驗(yàn),但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,由于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、工程投資限制等因素,使最后設(shè)計(jì)出的路面結(jié)構(gòu)偏于保守而不經(jīng)濟(jì),或?yàn)榱斯?jié)約工程造價(jià)而使路面結(jié)構(gòu)不安全,提前產(chǎn)生病害。

本文就泰安水泥混凝土路面的加鋪改造工作的開展進(jìn)行了歸納總結(jié),為其他水泥混凝土路面加鋪改造工作提供參考依據(jù),使加鋪改造工作規(guī)范化進(jìn)行,減少不必要的工作量。

2目前常用的水泥混凝土路面加鋪改造方法

目前國(guó)內(nèi)外常用的加鋪改造措施主要有兩種:第一種為加鋪瀝青混凝土面層,即“白+黑”路面;第二種為加鋪水泥混凝土面層,即“白+白”路面。瀝青加鋪層是一種典型的補(bǔ)強(qiáng)方法,這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸收兩種材料的優(yōu)點(diǎn)“剛?cè)嵯酀?jì)”,大大改善了路面的使用性能。然而由于材料的差異,會(huì)導(dǎo)致反射裂縫的出現(xiàn)。因此,采用何種加鋪改造方法需要根據(jù)路面破壞情況進(jìn)行具體分析,不能照葫蘆畫瓢,更不能生搬硬套。

3加鋪改造過(guò)程

3.1調(diào)查工作

通過(guò)大量的水泥混凝土路面路況調(diào)查,對(duì)路面進(jìn)行全面的檢測(cè),調(diào)查清楚路面病害的類型及成因,然后對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行分析和評(píng)定,掌握路況發(fā)展變化趨勢(shì),為改造設(shè)計(jì)提出針對(duì)性的處理意見(jiàn)和對(duì)策。

(1)調(diào)查工作

在全面普查的基礎(chǔ)上,選擇有代表性的舊水泥混凝土路面典型路段,對(duì)交通荷載組成、氣象數(shù)據(jù)(包括歷史數(shù)據(jù))、原路面結(jié)構(gòu)和材料組成、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、破損狀況以及養(yǎng)護(hù)歷史等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查,同時(shí)以FWD測(cè)定彎沉反算模量和取芯測(cè)定抗壓強(qiáng)度與模量方式,收集路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

(2)實(shí)施碎石化或人工破碎技術(shù)后的調(diào)查工作

調(diào)查目前實(shí)施碎石化、人工破碎技術(shù)的舊水泥混凝土路面各路段的力學(xué)參數(shù)和施工參數(shù),包括碎石化后的頂面當(dāng)量回彈模量、破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量等數(shù)據(jù)。

3.2初選舊水泥混凝土路面改造方案

(1)舊水泥混凝土路面破損較輕,改造后原有路面的交通量等級(jí)不變,考慮采用直接加鋪瀝青混合料的改造方案。

① 高粘瀝青混合料“白+黑”方案。

方案1:舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+高粘瀝青混合料(AC-16或AC-20)+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層。

此方案具有良好的防反射裂縫和抵抗車轍能力,因此以該方案評(píng)價(jià)高粘瀝青混合料在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用效果。

② 橡膠瀝青混合料“白+黑”方案。

方案8:舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+橡膠瀝青混合料(AC-25或AC-20)+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層

舊水泥混凝土路面病害處治后,其上加鋪橡膠瀝青混合料(AC-25或AC-20),然后加鋪SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料。該方案主要考慮橡膠瀝青混合料良好的防反射、抗開裂和抗車轍能力,同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

③ 應(yīng)力吸收瀝青層“白+黑”方案

方案2:舊水泥混凝土路面病害處治+應(yīng)力吸收瀝青層+1~2層瀝青混合料加鋪層

(2)舊水泥混凝土路面破損程度為中等,或承載能力不足,或改造后交通等級(jí)明顯提升的,考慮對(duì)原有路面進(jìn)行打裂壓穩(wěn)處理后,再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層的改造方案,若舊水泥混凝土路面等級(jí)為二級(jí)或二級(jí)以下,也可以將舊路打裂壓穩(wěn)的處理措施改為舊路病害處治,再進(jìn)行加鋪;若舊水泥混凝土路面破損嚴(yán)重、無(wú)法直接利用,則將舊水泥混凝土路面碎石化處理后,再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層。據(jù)此提出以下幾種改造方案:

① 設(shè)置貧混凝土補(bǔ)強(qiáng)層的“白+黑”方案

方案3:舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后,加鋪級(jí)配碎石層和貧混凝土補(bǔ)強(qiáng)層,再加鋪2層瀝青混合料,如圖所示。

② 普通水泥混凝土或連續(xù)配筋水泥混凝土“白+白”方案

方案4:舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后,加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石,其上鋪筑普通水泥混凝土面層或連續(xù)配筋水泥混凝土面層。

③ 高性能水泥混凝土“白+白”方案

方案5:舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后,加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石,其上鋪筑高性能水泥混凝土面層。

利用摻加高效減水劑和礦物細(xì)摻料的高性能水泥混凝土,可實(shí)現(xiàn)舊水泥混凝土路面改造的耐久性、工作性和較高的強(qiáng)度要求。

④ 復(fù)合結(jié)構(gòu)“白+黑+白+黑”方案

方案6:舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后,鋪瀝青混合料層,其上鋪筑普通水泥混凝土,再加鋪瀝青混合料面層

(3)初選改造方案及原材料試驗(yàn)

結(jié)合舊路的檢測(cè)評(píng)定,考慮本地區(qū)施工水平以及各方案的適用性和經(jīng)濟(jì)性,從充分利用原有路面殘余承載能力、減少?gòu)U棄物的角度出發(fā),在擬增加的備選改造方案中初步篩選出幾種適合本地區(qū)的改造方案。

室內(nèi)試驗(yàn)主要包括:

① 瀝青的針入度試驗(yàn)、粘度試驗(yàn)及PG性能分級(jí)等試驗(yàn);

② 集料的密度、級(jí)配和力學(xué)性能等試驗(yàn);

③ 瀝青混合料車轍試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、凍融循環(huán)劈裂試驗(yàn)等路用性能試驗(yàn),以及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的動(dòng)態(tài)模量主曲線試驗(yàn)和疲勞性能試驗(yàn);

④ 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料的回彈模量和抗折強(qiáng)度等試驗(yàn);

⑤ 無(wú)粘結(jié)材料的回彈模量等試驗(yàn);

⑥ 水泥混凝土的彈性模量、抗折強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)等試驗(yàn)。

室外試驗(yàn)主要包括:

① FWD測(cè)定彎沉反算路基模量;

② 碎石化后的頂面當(dāng)量回彈模量;

③ 破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量測(cè)定等工作。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析,提出本地區(qū)改造方案材料設(shè)計(jì)參數(shù)的取值范圍。

3.3利用AASHTO力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行驗(yàn)證

目前我國(guó)路面設(shè)計(jì)方法采用累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)的方法,不能如實(shí)反映路面的交通特征和路面結(jié)構(gòu)的受力狀況。相比之下,AASHTO提出的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法更具優(yōu)勢(shì):

利用AASHTO力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法及試驗(yàn)確定的路面結(jié)構(gòu)材料物理、力學(xué)參數(shù),逐一對(duì)初選改造方案進(jìn)行力學(xué)性能分析,并進(jìn)行路面損壞發(fā)展趨勢(shì)的分析和預(yù)測(cè)。對(duì)于“白+黑”路面,預(yù)測(cè)溫度開裂、疲勞開裂、車轍和平整度指數(shù)等病害和指標(biāo)的發(fā)展規(guī)律;對(duì)于“白+白”路面,預(yù)測(cè)開裂、錯(cuò)臺(tái)和平整度指數(shù)等病害和指標(biāo)的發(fā)展規(guī)律;通過(guò)預(yù)測(cè)分析結(jié)果確定各個(gè)改造方案路面結(jié)構(gòu)及厚度范圍。

(2)試驗(yàn)段鋪筑和傳感器埋設(shè)

選取幾種代表性的改造方案,鋪筑試驗(yàn)段。以在試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)層內(nèi)埋設(shè)應(yīng)力、應(yīng)變和溫度傳感器等手段,實(shí)測(cè)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的數(shù)據(jù),分析氣溫變化條件下路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律,以及路面結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)隨溫度、車速、荷載大小及作用位置、路面結(jié)構(gòu)組合的變化規(guī)律,結(jié)合AASHTO力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的性能預(yù)測(cè),并通過(guò)試驗(yàn)段病害發(fā)展規(guī)律調(diào)查以及彎沉、平整度等的跟蹤檢測(cè),評(píng)價(jià)改造方案的效果,修正設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4結(jié)論

本文以具體的加鋪改造工程為例,從路面調(diào)查開始,到初擬改造方案,經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及AASHTO計(jì)算驗(yàn)證的手段,確定改造方案,對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪改造過(guò)程進(jìn)行歸納總結(jié),為其他水泥混凝土路面加鋪改造工程的開展提供可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 姚祖康.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)[M].合肥:安徽科學(xué)技術(shù)出版社,1999

[2] 薛忠軍,張肖寧,王佳妮,詹小麗.舊水泥路面改建、加鋪決策體系初步研究[J].中外公路,2008,28(3)

[3] 劉滎,劉效堯.黃曉明.《水泥混凝土路面改建技術(shù)》[M] 北京:人民交通出版社,2006

[4] 王永安,符冠華,張善,曹榮吉.舊水泥混凝土路面加鋪改造實(shí)踐研究[C].第一屆全國(guó)公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集,2002

篇3

Abstract: Aiming at the problem of main disease of old cement concrete pavement structures of the arterial highway in Xi'an city, by using these indicators such as pavement condition index (PCI), pavement damage ratio (DR), structure adequacy index (SAI) and pavement strength coefficient (SSI), survey and evaluation have been done for existing usage condition of old asphalt concrete pavement. Combined with the economical analysis conclusion of different overlay structures for old asphalt concrete pavement, the typical overlay structure for old asphalt concrete pavement of the arterial highway in Xi'an city have been recommended, it plays an important role in the design and construction quality of the reconstruction project.

關(guān)鍵詞:道路工程;舊瀝青混凝土路面;抽提試驗(yàn);加鋪層;典型結(jié)構(gòu)

Key words: road engineering;old cement concrete pavement;extraction test;overlay;typical structure

中圖分類號(hào):U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)34-0056-03

0引言

路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)與評(píng)價(jià)是制定道路養(yǎng)護(hù)維修和改(擴(kuò))建計(jì)劃的依據(jù),利用它可以正確判別路面狀況是否適應(yīng)目前的交通狀況和使用要求,研討和尋求路面破壞的機(jī)理與原因,確定路面需要采取的改(擴(kuò))建措施,并指導(dǎo)改(擴(kuò))建設(shè)計(jì)。因此,對(duì)現(xiàn)有路面的使用性能進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)是道路改(擴(kuò))建設(shè)計(jì)中一項(xiàng)必不可少的基本工作,也是道路經(jīng)濟(jì)分析重要組成部分,對(duì)于分析路面病害的成因,改進(jìn)和提高工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量有著重要的指導(dǎo)意義。

1項(xiàng)目概況

西安市北橫線二級(jí)公路改建工程,起點(diǎn)位于高陵縣涇河工業(yè)園區(qū)涇渭路與陜汽路交叉十字,終點(diǎn)位于渭南辛市鎮(zhèn)西接G108 K1228+520處。全長(zhǎng)61.140公里。全線路面結(jié)構(gòu)包括瀝青混凝土路面(34.754km)和水泥混凝土路面(15.636km)。為了選擇合理可行的路面設(shè)計(jì)方案,按調(diào)查需求和路面狀況的不同,分別選擇不同的調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查深度,采用不同的評(píng)定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。在路面檢測(cè)與評(píng)定過(guò)程中,本著全面調(diào)查與局部檢測(cè)相結(jié)合,外業(yè)實(shí)地調(diào)查與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理相結(jié)合,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定與查閱資料相結(jié)合,既有廣泛性又相對(duì)集中的原則,路況調(diào)查分全面普查與典型路段調(diào)查兩方面進(jìn)行,并對(duì)路面設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)資料進(jìn)行較為詳細(xì)的調(diào)查。試驗(yàn)方法和測(cè)點(diǎn)頻率按相應(yīng)規(guī)范確定,并考慮測(cè)點(diǎn)、溫度、天氣、季節(jié)變化的影響,檢測(cè)數(shù)據(jù)要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,使檢測(cè)結(jié)果全面、真實(shí)、客觀地反映路面實(shí)際情況,為路面設(shè)計(jì)提供可靠的資料與科學(xué)依據(jù)。由于本項(xiàng)目檢測(cè)涉及到路面病害、路面結(jié)構(gòu)參數(shù),所以采用人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式,分別對(duì)每個(gè)路段的各類病害進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別和記錄,及時(shí)填寫路況調(diào)查原始記錄表。

2舊瀝青混凝土路面路況調(diào)查與評(píng)定

2.1 路面破損狀況瀝青混凝土路面檢測(cè)內(nèi)容[1,2]主要包括路面破損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力,此外還對(duì)舊瀝青路面混合料進(jìn)行了抽提試驗(yàn)。

2.1.1 檢測(cè)方法、頻率瀝青路面破損狀況應(yīng)結(jié)合病害類型、輕重程度和出現(xiàn)密度或范圍,采用人工目測(cè)和儀器測(cè)定。以公里為單位,逐公里人工檢查。路面破損狀況通常由損壞類型、嚴(yán)重程度和損壞密度等三個(gè)方面表征。一般采用路面狀況指數(shù)PCI對(duì)路面損壞狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)??鄯址ㄊ谴_定PCI的常用方法(見(jiàn)下式)。

PCI=C-DPωω

PCI=C-DPF(t,d)

式中:C――初始評(píng)分?jǐn)?shù),常用百分制C=100;

i,j――相應(yīng)為損壞類型數(shù)(共n種)和嚴(yán)重程度等級(jí)數(shù)(共m種);

DPijk――i種損壞、j級(jí)程度和k范圍的扣分值;對(duì)于損壞面積的計(jì)算規(guī)定如下:縱、橫向裂縫,其破損面積為:裂縫長(zhǎng)度(m)×0.3(m);車轍破損面積為:長(zhǎng)度(m)×0.4(m)。

ω,ω――各種損壞類型和嚴(yán)重程度的權(quán)函數(shù);

F(t,d)――多種損壞的修正函數(shù),是累計(jì)扣分?jǐn)?shù)t和扣分次數(shù)d的函數(shù)。

扣分法能夠精確計(jì)算和折算多種損壞所導(dǎo)致的路面總體損壞程度,在理論上是比較完整的,但是扣分值和修正值的準(zhǔn)確估計(jì)是該方法的困難之處。而且扣分值或者扣分曲線只是針對(duì)一特定系列的損壞類型和嚴(yán)重程度,如果損壞嚴(yán)重程度的臨界值改變,那么必須修改扣分曲線或者扣分值。直接建立PCI與路面綜合破損率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系是另一種評(píng)價(jià)路面狀況的常用方法。通常表現(xiàn)為:

PCI=f(DR,IRI,…)

PCI=100-15.0DR0.412

式中:DR為綜合破損率。

PCI是評(píng)價(jià)路面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,瀝青路面使用質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]見(jiàn)表1。

2.1.2 檢測(cè)結(jié)果此次檢測(cè)以各路段為單位,除K54+570~K55+275完全砂石化路路段之外,其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面狀況指數(shù)(PCI)、路面綜合破損率(DR)檢測(cè)與評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2及圖1。

由表2及圖1可知:除K54+570~K55+275完全砂石化路路段之外,其他路段舊瀝青混凝土路面的路面狀況指數(shù)PCI、路面綜合破損率DR評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”,由于高陵涇開區(qū)經(jīng)西安北橫線至渭南關(guān)中環(huán)線公路全線瀝青路面剛剛罩面不久,所以舊瀝青路面的路面狀況指數(shù)PCI、路面綜合破損率DR評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況是相符的。

2.2 結(jié)構(gòu)承載能力

2.2.1 檢測(cè)方法、頻率路面結(jié)構(gòu)的承載力是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前能承受的行車荷載作用次數(shù)[1,3]。對(duì)于瀝青路面,通常采用路表面無(wú)破損彎沉測(cè)定方法評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載力,即依據(jù)彎沉值的大小確定其剩余壽命。所謂路面的剩余壽命是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前還能使用的年數(shù)和能承受標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)。依據(jù)剩余壽命的長(zhǎng)短,可以判斷路面結(jié)構(gòu)的完好程度及損壞發(fā)展的速率,可以確定是否需要采取改建加鋪措施、確定采取什么樣的加鋪型式并進(jìn)行加鋪層設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)承載能力一般通過(guò)路段代表彎沉與設(shè)計(jì)彎沉的關(guān)系變化進(jìn)行評(píng)價(jià)[1,3]。我國(guó)對(duì)現(xiàn)有路面的承載能力可用結(jié)構(gòu)能力指數(shù)SAI(Structure Adequacy Index)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。SAI主要與設(shè)計(jì)彎沉值ld、路段代表彎沉值l0和年平均日交通量AADT有關(guān)。路面ld與l0的比值被稱為路面強(qiáng)度系數(shù)SSI(見(jiàn)下式)。

SAI=f(l,l,AADT)

SSI=l/l

不同的公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的SSI和SAI(如表3所示)。

利用瀝青路面設(shè)計(jì)彎沉公式,可以確定當(dāng)l0與ld相等時(shí)路面所能承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne(見(jiàn)下式)。通過(guò)交通調(diào)查,可分析得到彎沉評(píng)定之前路面己經(jīng)承受過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)N0,以Ne與N0相比,便可確定路面的剩余壽命(以標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)計(jì))。按當(dāng)時(shí)的交通量和對(duì)今后交通量增長(zhǎng)的預(yù)估,便可估計(jì)出路面剩余壽命,相反由剩余壽命可判斷路面結(jié)構(gòu)的潛在承載能力。

Ne=

式中:AC――公路等級(jí)系數(shù),二級(jí)公路為1.1,三、四級(jí)公路為1.2;

AS――面層類型系數(shù),瀝青混凝土面層為1.0,熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面(含上拌下貫式路面)、瀝青表面處治為1.1;

AB――路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù),半剛性基層瀝青路面為1.0,柔性基層瀝青路面為1.6。

路面結(jié)構(gòu)承載能力同路面損壞狀況之間存在一定內(nèi)在關(guān)系。承載能力足夠的路面,出現(xiàn)的裂縫和變形損壞很少;而承載能力不足的路面,經(jīng)常伴隨嚴(yán)重的開裂和變形。因此路面破損狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)PCI可以與路段代表彎沉建立回歸關(guān)系式,即PCI=f(l0)。通過(guò)路面損壞狀況來(lái)評(píng)價(jià)路面的結(jié)構(gòu)承載能力,免去了彎沉測(cè)定。但是這種損壞狀況評(píng)價(jià)帶有主觀性,所建立的關(guān)系式具有地區(qū)局限性。此外,它只能判斷路面承載能力是否足夠,而無(wú)法估計(jì)路面剩余壽命。

2.2.2 檢測(cè)結(jié)果此次檢測(cè)以各路段為單位,除K54+570~K55+275完全砂石化路段之外,其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面強(qiáng)度系數(shù)SSI檢測(cè)與評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4及圖2。

由表4及圖2可知:K15+850~K19+050路段路面強(qiáng)度系數(shù)SSI評(píng)定為“良”,K0+000~K2+070、K2+070~K2+720、K2+720~K3+993、K35+453~K39+780路段評(píng)定為“中”,K4+560~K15+720、K30+818~K34+020、K56+147~K61+080路段評(píng)定為“次”,此外其他路段均評(píng)定為“差”。由此可見(jiàn),由于路面結(jié)構(gòu)承載力普遍不足,全線舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

2.3 舊瀝青路面混合料抽提試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)方法采用瀝青混合料中瀝青含量試驗(yàn)[5,6](即離心分離法)方法。

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析離心分離法適用于舊路調(diào)查時(shí)檢測(cè)瀝青混合料的瀝青含量,用此法抽提的瀝青溶液可用于回收瀝青,以評(píng)價(jià)瀝青的老化性質(zhì)[6]。該項(xiàng)目對(duì)以下三處舊瀝青路面混合料進(jìn)行了抽提試驗(yàn):①北橫線42#孔K57+600、44#孔K60+646;②北橫線28#孔K38+150、31#孔K43+370、30#孔K41+757;③北橫線36#孔K48+603、38#孔K51+913。由抽提試驗(yàn)所得舊瀝青路面混合料的級(jí)配曲線見(jiàn)圖3,瀝青含量、油石比見(jiàn)表5。

由圖3和表5可知:通過(guò)與AC-16C級(jí)配范圍相比較,路段1的舊瀝青路面混合料級(jí)配曲線在AC-16C級(jí)配范圍之內(nèi),路段2、路段3的舊瀝青路面混合料級(jí)配曲線均超出了AC-16C級(jí)配范圍。由此可見(jiàn),為了適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)公路交通的迫切要求,西安市北橫線公路舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

3舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)推薦

3.1 不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析表6為不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)比較,本表僅做較為粗略的經(jīng)濟(jì)分析,即僅考慮西安市北橫線二級(jí)公路改建工程的工、料、機(jī)等直接費(fèi)用,其他間接費(fèi)用均未考慮在內(nèi)。根據(jù)該項(xiàng)目改建工程的具體情況,主要的比較指標(biāo)有每公里加鋪層造價(jià)、設(shè)計(jì)使用壽命期內(nèi)年平均造價(jià)兩項(xiàng),以此來(lái)對(duì)比評(píng)價(jià)各加鋪層結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)推薦通過(guò)前面對(duì)西安市北橫線二級(jí)公路舊瀝青混凝土路面性能的檢測(cè)及分析,并綜合考慮不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)[7,8]的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析,推薦該項(xiàng)目舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)如下(見(jiàn)表7)。

參考文獻(xiàn):

[1]JTJ 073.2―2001,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG F80/1―2004,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]JTJ 059―95,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[4]JTG D40―2004,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JTG D50―2006,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]JTJ 052-2000,中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部:公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].