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关键词:路基回弹模量;回弹弯沉;现场检测;回归分析
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:2095-0802-(2011)10-00-00
Abstract: this paper analyzed a highway embankment bearing plate test data in Guangdong Province, put forward a relationship between suitable measured roadbed resilient modulus and the Deflection, compare with the formula recommended in the specification at the same time, and calculated according to the design subgrade resilient modulus subgrade hand over the acceptance of deflection standard values, improve the quality control of the subgrade.Key words: resilient modulus of the roadbed; Elastic Deflection; field testing; regression analysis
引 言
路基作为路面结构的基础,它应具有足够的强度、刚度、整体稳定性和水温稳定性,才能承受由路面传递下来的行车荷载。我国《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)和《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中规定在路面结构设计时,路基力学性能设计参数采用土基抗压回弹模量,而在路基交工时则采用路基回弹弯沉进行验收。但目前在路面结构设计时,多采用土基回弹模量经验值作为结构计算所用参数,此缺乏针对项目所用土质类型、含水量等具体情况的相关指标试验,这样提出的路基弯沉验收值也会与实际工程状况存在较大偏差,从而影响路面结构的整体可靠性。因此,对路基回弹模量的检验,是控制路基施工质量的重要措施之一。在高等级公路施工中,作这种检验是硬性要求。我国现行的路面设计规范规定,路基回弹模量以承载板法测得的值为标准,但承载板法所耗用时间较长,不能作为施工控制的手段,而弯沉值的测定则快速简便,便于施工控制。建立土基回弹模量和土基顶面回弹弯沉之间可靠的相关关系,通过回归出的关系式确定土基回弹模量。
根据《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)给出的土基顶面回弹弯沉与土基回弹模量关系式,此公式是针对当时的路基施工工艺提出的经验公式,加上我国地域广阔,地质条件复杂,该公式不可能对任何地区,任何土类都适用。因此,针对具体项目,应按土质类型、地基处理措施等分段实测路基压实度、含水量,并采用承载板和贝克曼梁对同一位置分别实测回弹模量和弯沉值。对土基设计参数取值的合理性及结构的可靠性进行评价,通过建立路基回弹模量与弯沉值的相关关系,提出适合具体项目特点、不同土质变化和地基处理措施路段的路基交工验收弯沉标准,从而便于路基施工的质量控制。
1 工程实例
1.1 概况
本文选取广东省新建高速广(广州)河(河源)高速惠州段某标段作为工程实例进行分析。
广州至河源高速公路(惠州段)位于珠江三角洲平原微丘与粤北重丘区。路线走廊区及附近主体属于新构造相对隆起区,地貌构成为九连山山脉西南段和罗浮山山脉的一部分。丘陵地貌在该公路选线地段中分布最广,面积占60%。其海拔标高一般变化在150~500m之间,相对高差一般在200m左右。地势波状起伏,山坡坡度一般为15~25°。盆地与河流谷地分别面积约占30%,其中往往有河流阶地、边滩、心滩和沙洲等堆积地貌,而且剥蚀、溶蚀残丘发育。这种地形地貌决定了本项目沿线存在许多高填方、深挖方和很多填挖交错的路基状况。路基土主要取自本项目路段的挖方土,路基土成分主要为第四系的冲洪积亚粘土、砂、砾、卵石及及其下部的灰岩、粉砂岩、砂岩、页岩等。
1.2 测试方法和检测路段选择
广河高速公路设计文件,按照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)规范提出了路基弯沉的验收标准,为了查明该公式在该地区的的适应性,我们用30.4mm承载板与标准黄河牌汽车进行与值测定。试验检测过程严格按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中“承载板测试土基回弹模量试验方法”进行,其中加载车标准黄河车的相关参数见表1。
项目所用路基土质大致可分为两大类:砾类土和细粒土。由于本次试验中大部分路基尚未完成施工,无法进行全面检测,因此仅选取了已完成路基施工中具有代表性路段进行检测。检测路段土质类型、最大干容重
及最佳含水量见表2。
2 路基回弹模量与弯沉关系分析
本次检测采用了承载板、贝克曼弯沉梁进行路基回弹模量和土基顶面弯沉实测,以此建立路基回弹模量与弯沉之间的相关关系。路基回弹模量采用承载板法实测,并在对应承载板测点处测其弯沉值。试验段测得的路基顶面回弹模量值、弯沉值如表3所示。
表3 广河高速惠州段某标段路基回弹模量与弯沉汇总表
根据回弹模量与弯沉的数据,可以回归出以下关系式:
(公式1)
(相关系数R2=0.8997,测点数n=37)(1)
由此得出回弹模量与弯沉关系图,如见图1所示。
图1 广河高速惠州段某标段路基回弹模量与弯沉关系图
由前述可知,我国现行《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)规范中提出了一个路基回弹模量和路基回弹弯沉之间的换算公式:,从而可推导出。为了检验本项目通过实测结果回归计算的路基回弹模量与弯沉相关关系的准确程度,利用两个公式分别计算路基回弹模量值,并对计算结果进行对比分析,结果如表4与图2所示。
表4 规范公式和试验回归公式计算值对比
桩号 对应弯沉值(0.01mm) 实测路基回弹模量(Mpa) 规范公式计算回弹模量值(Mpa) 规范公式与实测值偏差(%) 回归公式计算回弹模量值(Mpa) 回归公式与实测值偏差(%)
图2 广河高速惠州段某标段回归公式与规范公式计算模量比较
由表4数据对比分析和图2可以看出,规范推荐公式计算出来的路基回弹模量值与实测值相比,最大偏差绝对值为32.8%,最小偏差绝对值为0.6%,平均偏差值为17.6%,大部分数据比实测回弹模量值大;使用本次试验回归得到的公式计算出来的路基回弹模量值与实测值相比,最大偏差绝对值为29.7%,最小偏差为0,平均偏值为-0.6%,基本符合实测路基回弹模量值,而规范推荐公式不能合理反映出该高速公路路基回弹模量与回弹弯沉之间的关系。
由设计规范知,路基回弹模量与弯沉的关系常用来作为路基验收的标准,而各等级公路根据交通量情况、路基干湿类型对路基回弹模量有基本的要求,比如在30Mpa~60Mpa,回归公式与规范公式对比如表5。
从上表可知,规范公式不是对任何土类都适用,而且针对本项目规范所提供的验收弯沉值偏大,也是偏危险的。
3 结论
以广河高速公路惠州段某标段为例,其回弹弯沉间与路基回弹模量换算公式可由公式1转换为:(R2=0.8997,N=37),由于本项目路基回弹模量验收标准为不小于35MPa,因此,根据上述换算公式可以得出路基回弹弯沉验收标准为不大于264(0.01mm)。
本文对路基回弹模量与回弹弯沉间相关关系的分析结果表明,施工图设计中提出的经验性路基弯沉验收标准值不适宜作为路基的验收标准,应结合具体项目建立路基回弹模量和路基回弹弯沉之间可靠的相关关系,通过回弹弯沉估算路基回弹模量,作为路基施工过程中的质量控制标准。
参 考 文 献
[1]公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)
[2]公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)
[3]公路路基路面现场测试规程(JTG E60-2008)
关键词:煤矿沉陷区;沉降观测;地表稳定性评价;设计方案;钢波纹管涵洞
中图分类号:X752文献标识码: A
1、概述
S333蒙馆线磁窑至宁阳城区段改建工程为泰安市干线公路升级改造的重要组成部分。2012年9月,该工程的K29+950~K31+150段范围内路基和桥涵出现了不同程度的沉陷。沉陷路段影响长度1200米,包含3-13米中桥1座,盖板涵1道。
经调查,本次沉陷为宁阳县亨达煤业公司煤层回采造成。沉陷发生后,泰安市公路局立即安排宁阳县公路局修建临时便道,铺筑了沥青路面,为道路畅通和沿线群众安全出行提供了保障。同时安排本项目承建单位山东泰山路桥工程公司自2012年11月起对原地表沉降进行观测和记录。
2、沉降观测情况
施工单位自2012年11月24日开始进行沉降观测,并扩大观测范围至k29+800-k31+400。沉降观测基本情况如下:观测点沿老路左侧硬路肩设置,每50米设置一个观测点,观测水准点使用原始水准点E45,闭合水准点S36,闭合误差满足规范要求。
截止2014年2月24日,沉降观测情况汇总如下:
2.1自观测以来,累计沉降量大于3cm的段落为k30+200-650,最大沉降点位于k30+500,累计沉降量74.6cm;观测范围内累计沉降量小于2cm的段落为k29+800-k30+200,k30+650-k31+400。
2.2观测点沉降速率不均一。最大沉降点k30+500最大沉降月份在2013年2月24日至3月24日,沉降量76mm,最小沉降月份在2014年1月4日至2014年1月24日,沉降量0mm,且该点附近100米内沉降速率变化较大。
2.3观测范围内原地表高程变化不规范。有地表下沉形态,有地表上升形态,总体呈现高程下降形态。
2.4保安中桥桥台位置沉降情况如下:0#、3#桥台位置累计沉降量分别为:0#桥台累计沉降44cm,3#桥台累计沉降19cm。
3、前期专家意见及处治范围的确定
2012年10月,宁阳县政府及宁阳县煤炭局组织有关专家对该段病害进行了专题论证,并形成了“采煤工作面预计于2013年8月份开采结束,因采煤引起的地表移动预计到2014年底基本结束”的专家论证意见。
根据以上专家论证意见,结合实际观测资料,参考查阅的相关规范、规程及科技文献等资料,以公路采空区地表稳定性评价标准中“地表年沉降量小于24mm为稳定性地表,不经治理即可进行公路建设”为依据,以煤炭行业相关科技文献中“地表下沉10mm为地表下沉开始时间,连续6个月地表累计下沉小于30mm为地表移动延续时间的结束时间”为参考。拟定K30+200~K30+700为沉陷路段。沉陷段路段两侧的K29+950~K30+200及K30+700~K31+150为沉陷影响路段。其余路段为沉陷未影响路段,按照正常路段开展下一步工作。
4、设计方案的确定
4.1 K30+200~K30+700沉陷路段处治方案:
(1) 路基路面:因道路发生沉陷,原老路路面加宽利用方案不再适用,做临时路面结构维持通行。在沉降最严重的K30+200-K30+540段原基层和底基层由半刚性的水泥稳定碎石优化为柔性的级配碎石。
设计方案变更为:挖除旧路路面结构层后路基按照加宽路段施工,路面面层采用4cm AC-13沥青混凝土+6cmAC-20沥青混凝土。K30+200-K30+540段基层采用10cm LSPM-25+2×16cm级配碎石基层+18cm级配碎石底基层;K30+540-K30+700段基层采用10cm LSPM-25+2×16cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥稳定碎石底基层。两段的垫层均采用20cm级配碎石垫层。沉陷稳定后加铺一层与全线路面结构相同的上面层。
施工后继续进行进行观测,并整理形成书面资料,为以后类似工程提供设计经验。临时工程养护费用按照两年中每年挖补路面的10%考虑。
(2)桥涵:保安中桥变更为4-φ300cm波纹钢管涵洞临时代替,为防止调治构造物开裂,洞口采用边坡洞口,护坡采用干砌片石。涵洞基础形式采用厚50cm的砂垫层基础。波纹管两侧1米范围内土方填筑时禁止采用重型压实设备,禁止填筑砂砾、石方等材料。涵顶填土厚度小于1米时禁止重型压实设备及车辆通行。施工后继续加强桥位处的沉降观测,待沉陷稳定后择期实施原中桥设计。
4.2 K29+950~K30+200及K30+700~K31+150沉陷影响路段处治方案
本路段为发生沉降但已经稳定路段,旧路路面高程较原设计高程发生1~6cm不等的沉降,原旧路挖补罩面范围设计方案变更为:铣刨旧路原4cm 沥青混凝土,加铺5~10cm厚度不等的AC-20沥青混凝土找平层及4cm 上面层。
5、结束语
沉降未稳定区域的处治往往造价很高,本文通过沉降观测确定了处治范围,通过采用级配碎石柔性基层及钢波纹管涵洞等方案处理沉降趋于稳定区域,兼顾了工程造价、施工工期及材料的再生利用,为类似工程提供参考。
参考文献:
[1]《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)
[2]《公路路线设计规范》(JTG D20-2006);
[3]《公路路基设计规范》(JTG D30-2004);
[4]《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);
[5]《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007);
[6]《公路涵洞设计细则》(JTG/T D-02-2007);
关键词:二灰碎石基层:冷再生:利用率
1 废旧二灰碎石基层混合料级配的确定
原二灰碎石混合料中,石灰和粉煤灰结合料约占总质量的20%—25%,在现行技术标准中,路面基层、底基层集料的级配范围并不包括结合料,在破碎的二灰碎石废旧混合料中主要包含完全脱离结合料的石子、裹附少量结合料的石子、结合料与细集料混合颗粒以及破碎中产生的少量结合料粉粒。在整个混合料中,涉及结合料的不同粒径的颗粒在破碎废旧混合料中如何划定,将直接影响破碎废旧混合料的筛分结果和废旧混合料的利用率。
为了确定废旧混合料中结合料颗粒的存在的状态,分别对废旧混合料进行了干筛、水筛、击实后筛分、压碎值试验和压碎值试验后筛分,并对各种条件下的试验结果进行对比,试验结果如下:
根据对上述试验结果的分析,可以得出以下结果:
1.1通过击实前干筛和水筛的试验结果对比可以看出,废旧二灰结合料颗粒经过水浸后分解的颗粒集中在9.5mm—2.36mm。
1.2通过击实前水筛和击实后水筛试验结果对比可以看出,击实后19mm以上筛孔通过率与击实前基本相同,而9.5mm—2.36mm筛孔的通过率明显增多,2.36mm以下筛孔的通过率增长幅度逐渐减少,证明废旧混合料破碎后二灰结合料主要是以裹附少量结合料的石子和结合料与细集料混合颗粒存在,粒径主要集中在4.75--16mm的范围,而且比较容易被击碎。2.36mm以下的颗粒在废旧二灰碎石混合料中,由于颗粒较小,相互间的作用力比较分散,因而比较难击碎。
1.3压碎值试验结果为15.5%,远小于基层集料对压碎值的要求,因此,可以将废旧混合料中的二灰结合料颗粒当成集料看待。
2 再生混合料级配的选择
根据《公路路面基层施工技术规范》JGJ034--2000、《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41--2008、《公路沥青路面设计规范》JTG D50--2006中关于基层和底基层级配范围的不同要求,列表如下:
《公路路面基层施工技术规范》JGJ034--2000、《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41--2008都规定底基层材料选取1号级配,属于悬浮密实结构。从试验结果看出,击实前4.75mm筛孔通过率为17.35%、0.6mm筛孔通过率为4.7%;击实后4.75mm筛孔通过率为35.8%、0.6筛孔通过率为9.4%,都远小于1号级配要求的4.75mm、0.6mm筛孔的最小通过率50%、17%的要求,需要掺入大量的细集料进行级配调整,不利于废旧材料的利用。同时,因为掺入大量的细集料,新混合料的级配更加接近细粒土,使同等水泥剂量的再生材料整体强度降低,因此,采用含有粗粒、中粒碎石较多的废IB--灰碎石进行底基层冷再生时选用1号级配是不合适的。
在《公路路面基层施工技术规范》JGJ034--2000、《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41--2008中2号级配用于二级公路的基层;4号级配用于二级或二级以下公路的普通材料和冷再生基层,级配范围比较宽泛。《公路沥青路面设计规范》JTG D50--2006规定6号级配用于底基层。从级配范围来看2号级配基本包含在4号级配范围内,级配要求比较严格;6号级配与2号级配接近,在19mm筛孔以上的级配范围较2号级配更加严格。上述2号、4号、6号级配用于冷再生时,对于二级公路基层宜采用2号级配或接近4号级配范围的下限,底基层或二级以下公路基层宜采用4号级配,底基层级配要求比较严格时采用6号级配。
在《公路路面基层施工技术规范》JGJ034--2000、《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41--2008中3号级配用于高速公路、一级公路的普通材料和冷再生基层,偏于密实悬浮结构。室内实验掺入4.5%--5.0%水泥时试件强度能过达到3.0--3.5MPa,能够满足基层材料无侧限抗压强度的最低要求,但考虑到室内试验与现场施工在试样均匀性和养护条件差异较大,以及废IB--灰碎石中二灰结合料颗粒的抗压强度较差,在施工压实中易将4.75mm—16mm间的二灰结合料颗粒压裂或压碎,使冷再生材料整体强度有所降低,难以达到室内试验强度。因此,在一般条件下,原二灰碎石基层进行冷再生不宜用于高速公路、一级公路的基层。
【关键词】水稳;配合比;设计;研究
中图分类号:TQ177.6+2 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)01-0087-3
1.工程概述
克拉玛依至塔城高速公路是克拉玛依和塔城地区的主要交通线路,是两地联系内地和乌鲁木齐及新疆南、北疆最主要的便捷通道,对两地的经济发展起着至关重要的作用。第一合同段所处克拉玛依市区三坪水库至铁厂沟,路线全长79.822公里,共设有特大桥1000m/1座,大、中桥5984.5m/30座,小桥237m/17座,主线桥梁总长7221.5m(含分离式立交、互通范围内主线桥),涵洞153道,互通式立体交叉3处,通道18道[1]。所处地理位置主要以角砾混合土、新生代沉积岩为主,其岩性主要为砂岩、砾岩和泥岩。项目部根据地质条件,因地制宜,自采碎石用于路面基层填料。
为了最大程度减低水泥稳定砂砾基层的反射裂缝,水泥稳定砂砾基层采用骨架密实级配,砂砾构成骨架,水泥作为填充结合料的嵌挤型结构。基层在施工碾压时应分上基层、下基层两层分别碾压,下基层碾压完后立即摊铺上基层。为减少基层裂缝在沥青面层上引起反射裂缝或对应裂缝,应严格控制碾压时含水量在±1%~±2%范围内,碾压完成后,要及时养生,保护混合料含水量不受损失,绝不能让基层暴晒变干开裂。基层要具有足够的强度和适宜的刚度,具有良好的稳定性,干缩和温度收缩变形较小。
2.试验步骤
参考文献
[1]中交第二勘察设计研究院,G3015克拉玛依至塔城高速公路路基路面施工图纸设计.
[2]王旭东,李美江等.公路工程无机结合料稳定材料试验规程,JTGE51-2009,人民交通出版社,T0804-1994,T0843-2009,T0845-2009,T0805-1994,T0809-2009.
关键词:高速公路;路面;分期修建;结构;技术
1影响高速公路路面分期修建方案的关键因素
路面分期修建是相对于一次性修建而言的。分期修建路面结构各层次(包括面层、基层、底基层)的材料和厚度与一次性修建方案原则上应基本相同,只是将路面上面层或中面层以上部分作为二期工程,在过渡期后铺筑。
1.1影响一期路面结构的主要因素
一期工程的路面面层应较薄,也称"过渡期路面"。在确定一期路面结构时,应考虑以下因素:
(1)地基沉降量。过渡期内沉降量的大小是决定过渡期路面结构的根本因素。若沉降量较小,可以选用接近使用年限的路面结构;相反,选用满足过渡期内累计当量轴次的路面结构即可。(2)近期累计交通量。近期累计交通量是指过渡期年限内路面将要承受的标准轴载累计作用次数。一期路面结构应按近期累计交通量进行设计和验算。过渡期的时间范围选择3~7年较为合适,小于3年就没有实际意义了,大于7年则可能导致一期路面投资过大。(3)路面结构层的最小厚度。路面结构层的最小厚度是指各结构层的设计最小厚度和施工厚度。二期修建时,在不挖除原有路面结构厚度或仅挖除过渡路面面层的情况下,各结构层的厚度应满足其最小厚度的要求。
1.2二期路面铺筑时间的确定
路面分期修建方案中,二期路面铺筑时间的确定是一个技术经济问题,不仅要考虑路面结构的寿命、路面的使用性能、地基沉降等因素,同时也应考虑经济效益。
具体方法如下:(1)确定一期实施的路面结构,计算使用年限(用I表示)。根据设计预测交通量和一期实施的路面结构,确定一期实施的路面结构或原设计路面结构的中下面层的最大使用年限,此理论计算使用年限可作为二期路面实施的最终期限,即二期路面的实施必须在一期实施的路面结构最大使用年限之前完成。(2)根据实际运营交通量确定二期路面需要实施的时间。一期工程竣工通车后,根据交通量观测结果,计算出通车年限内的累计交通量N,自运营第二年起,将实际运营交通量N与设计预测交通量Ni(第Ii年末)进行比较,若N<Ni,则不需计算;若N>Ni,则应计算累计当量轴次,并根据一期实施的路面结构,计算实际路面结构参数,确定是否实施二期工程,若满足路面设计指标要求,可继续使用,否则应立即实施二期工程。(3)按地基等载预压固结理论计算沉降时间Ij。一般Ij应小于Ii与I的较小值。否则,在工程实施时,应考虑地基加固处理。二期工程实施的最佳时间It为:
Ij<It<min(Ii,I)
若Ij>min(Ii,I),则应根据固结理论计算沉降时间,反算一期实施的路面厚度,确保在路基固结完成前,路面具有足够的强度和良好的服务性能。
2高速公路路面分期修建关键技术与措施
2.1分期修建方案的路面设计标高问题
分期修建方案要求桥梁、涵洞等主线构造物按第一期路面竣工时的标高控制。二期路面修建时,通过局部的纵坡调整,使二期主线路面标高与主线桥梁标高连接平顺。跨主线的天桥、分离式立交等则必须按二期路面竣工时的标高进行控制。过渡期内地基发生固结沉降,可通过调平层进行调平,以保证二期面层竣工时能够达到设计标高。
2.2路面层间处理
一期和二期路面层间的结合问题是保证二期工程实施效果的关键,处理的好坏直接关系到二期工程的成败,处理措施如下:
(1)原路面面层设计厚度在15cm以上时,在保证抗滑表层厚度的前提下,一期实施的面层厚度建议控制在10cm以上,以满足现行规范要求的高速公路沥青混凝土路面面层最小厚度要求。(2)保证中面层的平整度至关重要。当沥青混凝土路面为三层时,基层的平整度对面层影响相对较小,但分期实施时基层的平整度对面层平整度指标的影响相对较大。因此,采用分期实施时必须加强包括路基、底基层、基层等在内的各结构层的平整度、压实度指标控制,以确保一期工程具有良好的服务性能。(3)二期路面面层与一期路面的层间结合的处理极为重要。设计时需根据一期路面病害情况及其原因进行相应进行如下处理措施:
①标线清除:原路面标线如采用热熔型反光标线,应采用小型标线铣刨机对原标线进行彻底的清理;
②路面污染的处理:在二期工程施工前,应对原路面进行彻底的清扫和冲刷,施工前再用大型吹风机械清理路面缝隙中的杂物;
③压浆孔的处理:在过渡期或二期工程水泥灌浆施工中,对灌浆孔要单独处理,以保证路面质量;
④洒布粘层油:为使新老路面更好地结合,应在层间洒布粘层沥青。
2.3补强层的设置条件与材料
若出现交通量增长特别快等意外情况,在二期路面设计验算时,一期路面结构层的强度不足,则要考虑设置一层补强层。对于原有水泥混凝土路面,补强层材料有钢纤维混凝土、连续配筋水泥混凝土(CRCP)以及素混凝土可供选择,补强层厚度应通过计算确定。
2.4防止反射裂缝的技术措施
铺筑沥青混凝土路面必须考虑防止反射裂缝的技术措施,防反射裂缝的方法主要有三种:改善加铺层材料和增加加铺层厚度、设置夹层和沥青加铺层上锯切横缝。
增加加铺层厚度使裂缝要经过较长时间才能到达加铺层表面,同时减小了温度对旧面板的影响。研究资料表明,沥青混凝土的厚度与防止反射裂缝能力成正比关系,单层改性沥青混凝土的裂缝率较两层改性沥青混凝土高。
设置中间应力吸收层。目前采用较多的材料有土工织物夹层和格栅夹层。利用土工格栅或玻纤格栅做应力吸收层主要是利用其高抗拉强度和弹性模量高的特点,格栅的主要作用为均匀传递荷载,分散反射裂缝的应力,同时增强沥青混合料的整体抗拉强度。但土工格栅的高温稳定性稍差,施工难度大。
沥青加铺层上锯切横缝或设置毛勒缝作为一种补充方式,可在桥梁伸缩缝、变坡点和长距离分断处局部采用。
2.5排水系统的合理设置与衔接
按照“上封下排”的原则设置排水系统。充分利用原有的排水设施,对局部破坏而造成路基积水的地方,增设盲沟排出路基积水;对于路基已稳定的路段,可以采用漫流的形式排出路面雨水,不破坏原有稳定的植被;对于因沉降量较大,路面结构层形成反坡,结构层内的水不能汇入原有盲沟排出,聚集在基层或底基层,导致基层或底基层的强度降低的情况,过渡期内预测沉降量较大时,路面结构需采用水稳性较好的基层或底基层,同时路面基层底部设置纵横向盲沟排除路面结构内部水。路肩部分亦要沿路面结构外侧设置纵向边缘排水系统。
2.6中央分隔带设置
中央分隔带设置最终应满足一次性修建成路面的使用性能。二期路面设计时应结合原有设计,确保原设置的中央分隔带纵横向排水系统与超高路段排水系统安全畅通。中央分隔带开口部位的路面结构宜采用与主线路面相同的结构。
2.7.构造物
高速公路路面分期修建时,桥梁、涵洞、通道、交叉工程等不宜分期修建,应按二期路面铺筑后的恒载状况,一次设计到位,并一次修建完成。
3高速公路路面分期修建关键技术结构设计
3.1沥青铺面设计(1)设计步骤。
①根据设计任务书的要求,确定路面等级和面层类型,计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值;②按路基土类与干湿类型,将路基划分为若干个路段,确定各路段土基回弹模量值;③参考推荐结构,拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案,根据选用的材料进行配合比试验,测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度,确定各结构层材料设计参数;④根据设计弯沉值计算路面厚度;⑤进行技术经济比较,确定新建高速公路采用的路面结构方案。
(2)验算一期路面的结构设计是否满足设计要求。
验算一期路面的结构设计,即按照新建公路的设计步骤,验算拟建的一期路面结构方案是否满足在过渡期年限内累计当量轴次作用下的结构强度要求。如果拟建的一期路面结构方案满足设计要求,可以确定为一期路面的结构方案。
(3)一期路面结构验算。
一期路面结构的设计应充分为最终路面结构设计利用,因此,一期路面结构的设计应利用最终路面结构的底基层和基层作为其底基层和基层,其上修建一层至两层较薄的沥青混凝土或沥青混合料的过渡期面层。过渡期路面结构应满足过渡期内累计当量轴次的要求,即路面结构厚度应保证路表弯沉和沥青及半刚性层拉应力能够满足过渡期内相应指标的要求,即:
ls1≤ld1
σm1≤σR1
式中:ls1,ld1,σm1,σR1分别为一期路面验算时,过渡期路面的实际弯沉值(0.01mm)、路面设计弯沉值(0.01mm)、层底最大拉应力(MPa)、路面结构材料的容许拉应力(MPa)。ls1,ld1,σm1,σR1的计算方法与ls,ld,σm,σR一致。
3.2混凝土铺面设计
(1)设计步骤。①收集交通资料,包括初始年日平均交通量和交通组成,方向分配系数和车道分布系数,交通量的年平均增长率;②计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne;③初拟路面结构,包括路基类型和土质、垫层类型和厚度、基层类型和厚度、面板初估厚度和平面尺寸;④设计混凝土混合料组成,并确定混凝土的设计弯拉强度fcm和弹性模量Ec;⑤确定基层顶面计算回弹模量Etc;⑥计算荷载疲劳应力σ和温度疲劳应力σt;⑦检验是否满足下列要求:0.95fcm≤σp+σt≤1.03fcm。⑧对多个方案进行技术经济比较,确定新建高速公路采用的水泥混凝土路面结构方案。
(2)验算一期路面的结构设计是否满足设计要求。验算一期路面的结构设计,即按照新建公路的设计步骤,计算拟建的一期路面结构方案是否满足过渡期年限内结构承载能力要求。如果拟建的一期路面结构方案满足设计要求,可以确定为一期路面结构设计方案。设计时应拟定多个设计方案,并进行技术经济比较,选用较优的设计方案。
(3)一期路面结构方案及验算。①将新建路面结构的面层去掉,在基层上适当加铺一定厚度的沥青面层,拟定一期路面结构方案:
②一期路面的验算与沥青铺面设计的一期路面的验算方法相同;
③二期路面设计可参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)。
参考文献: