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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:
一、概况
1、概述:环保要求在公路工程建设地位日益提高的今天,对建筑废料的回收利用日益显得重要。特别是对老砼路面或沥青路面的拆除重建,将面临着大量路面废料的废弃问题。以一级公路为例子,宽按8×2m,沥青10,基层按40计,每公里废料达8000m3。如果能把此部分路面废料重生使用,按每400元/m3计,每公里路可节省材料费320万元,经济效益诱人。本文就是基于上述考虑,在省局的关心支持下,在县道672线廉江至石角公路老沥青路改造上,采用老路面材料重生技术,变废为宝,既可节省投资,又减少老路废弃材料废弃带来的环保问题。此举一举两得,意义重大。
2、廉石路损坏基本情况
县道672线改建工程全长39.1km,采用二级公路标准设计,行车速度为80km/h,路基宽12m,沥青面层宽9米。该工程2002年9月28日动工,2003年11月26日全线主体工程完工,2004年9月28日通过交工验收,交付使用。项目到交工验收时,路面已开裂长达2345米。自04年开通以来,路面经一个雨季后,路面出现下沉、坑槽、开裂、沥青面层脱离及拥包等损坏现象,到2006年初,全线出现不同程度的裂缝,沥青面层剥离、松散、坑槽等,路面裂开成5×5~50×50cm不等块状。
二、补强设计
1、补强设计概述
为减少补强费用投入,曾考虑到把原开裂损坏的路面结构层(沥青面层及基层)分别挖除集中、破碎掺加水泥材料再生利用处理,但因全部挖除路面废老材料运往料场集中破碎造价太大,而不采用。后又计划把破碎严重的面层及上基层废弃、下基层灌浆处理,由于灌浆技术难以全面补强下基层,且造价大,且废弃面层及基层材料处理不易,此方案也不可行。最终经过开挖检查下基层压实度及弯沉,认为部分基层及下基层仍可利用,最终采用:k4+660-k38+080老路面有底基层段,铣刨老路面基层10cm,保留底基层15cm及上基层8cm,利用铣刨材料加生料重生废弃料来,再铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面及处理。K5+840-K4+660段,铣刨老路面的沥青层和6cm老基层利用铣刨材料加生料重生废弃料来,再铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面及处理。有关新老路面结构型式详见下图:
2、补强设计过程
老路补强设计前对路面硬损情况进行调查、检测了老基层弯沉(老沥青路面基本全部松散磨损,出露基层),并采用承载板法及开挖路面检测各结构层回弹模量,评价现有路面结构整体强度,并根据有关交通量调查结果对交通量组成进行分析,以预测设计年限内交量,从而确定路面补强结构设计。
3、路面破损状况调查确定损坏等级
1)沥青路面破损分类
路面破损状况评价,按(JTJ073.2―2001)《公路沥青砼路面养护技术规范》对沥青面破损进行分类;
2)破损计算和评价
根据对路面病害调查与检测得到的路面病害类型、轻重程度及密度,计算检测路段的路面状况指数(PCI)。路面状况指数(PCI)是一项反映路面破损状况综合性评价指标,是反映调查路段包括损害在内的路面总破损状况,也是反映路面服务水平的最重要、最复杂的指标。路面状况指数(PCI)由路面破损算系数K、沥青路面破损率DR计算得出。路面状况指数(PCI)按下式进行计算,以100分制表示。
PCI=100-15DR0.412
DR=D/A×100=∑∑Dij・Kij/A×100
式中:
DR―路面综合破损率,以百分数计;
D―调查路段内的折合破损面积(m2);D=∑∑DijKij;
A―调查路段的路面总面积(m2);
Dij―第i类损坏、j类严重程度实际破损面积(m2);如为横、纵向裂缝,其破损面积为:裂缝长度(m)×0.4;
Kij-第i类损坏、j类严重程度的换算系数,可从规范查规范得。
根据路面状况指数(PCI),可将路面破损状况分为优、良、中、次和差五个等级。
根据沥青路面破损状况,结合各调查段的病害类型、轻重程度和密度等基础数据,按照公式计算出各调查路段双向两车道、每1km的路面状况指数(PCI),其评价结果为差(PCI<40)。
4、路面结构类型的确定
因砼路面刚度大、水稳定较沥青路面优良,补强设计采用砼路面。
补强路面结构设计按《公路水泥砼设计规范》(JTGD40―2002)要求设计,有关设计参数根据规范要求及沿线路面材料及结构层现状进行确定,具体数值详见下表:
补强路面结构设计参数
公路等级 设计准期 累计轴次 交通等级
Ⅱ级 20年 1.36×107次 重交通级
补强路面结构材料参数的选用:新铺25cm砼,设计弯拉强度标准值RL=5.0Mpa,其弯拉弹性横量为31000Mpa,新建水泥稳定碎石基层抗压回弹横量E=700 Mpa。抗压强度3.0 Mpa
由于老路基层的模量未测定,对于典型路段铣刨后的老路面基层厚度为8cm时或5cm时,原路面的基层与底基层都是水泥稳定石屑,为稳靠起见,力学验算时,取典型路段铣刨后的老路基层整体模量为649MPa。
X672廉石线水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠度指标和可靠度系数,如表所示:
三、老路路面补强方案
从沥青路面状况指数(PCI)看,全线基本处于“差”级。全线沥青病害主要以龟裂、横列、纵裂和沉陷为主。全线路面在龟裂、纵横裂等综合发生后,形成了块状型裂缝,板体结构性差。同时,从路面现场开挖路段来看,路面各结构层层间分界明显,基层强度较高,已出现不规则的开裂,且贯穿整个基层。部分沥青层顶面完好。而经承载板检测,底基层顶面当量回弹模量代表值为95MPa,说明其整体强度良好。据此,本路面设计方案对典型路段考虑铣刨10cm基层及其以上结构层,然后铺筑一层15cm水泥稳定碎石基层和25cm砼板;对未设置底基层的路段铣刨6cm水泥稳定石屑层及其以上结构层,然后铺筑15cm水泥稳定碎石基层和25cm砼板,其中,将挖除的老水泥稳定石屑料进行再生利用,铺筑水泥稳定碎石基层。
由路面破损状况和基层使用状况的调查结果,结合现行路面设计规范有关要求,通过计算分析,确定代表性路段面典型结构,如下图所示:
结合技术和经济等综合考虑,本段路面补强方案:将老路沥青层全部铣刨和铣刨10cm厚老基层后,铺15cm水泥稳定级配碎石基层,喷洒1cm乳化沥青封层,再铺设25cm砼面。为保证路面补强质量,在铣刨老路沥青层和10cm老路基层后,采用12t或以上的钢轮压路机进行碾压,达到一定密实性后,对其顶面进行弯沉检测,符合要求后,方可加铺基层,同样,对新加铺的基层 在养护期满后也必须进行弯沉检测,符合要求后方可加铺砼面层。老基层和新建基层顶面弯沉控制建议值如下表所列。对不符合要求的部位应按规范要求进行处理,并经检测合格后方可进行上以结构层的铺筑。
2、K5+840-K4+660老路面结构未设置底基层段。
结合现行路面设计规范有关要求,通过计算分析,确定未设置底层路段路面典型结构,如下图所示
结合技术和经济等综合考虑,本段路面补强方案:铣刨老路面的沥青层和6cm老基层,按上图所示的加铺方案进行加铺。为保证路面补强质量,在铣刨老路沥青层和6cm老路基层后,处理要求同k4+660-k38+080段路面结构处理要求,老基层和新建基层顶面弯沉值如下表所列。对不符合要求的部位应按现行技术规范要求进行处理,并经检测合格后方可进行上一结构层铺筑。
四、路面补强施工
1、老路路面铣刨工艺
现有路面结构为3cm沥青碎石表面层,约18cm 6%水泥稳定石屑基层和15cm 4%水泥稳定石屑底层。但由于基层开裂和水损害严重,大部分路段沥青面层已松散、剥落,使基层露于路表。根据老路外观和典型断面开挖情况来看,老路底基层基本完好,开裂程度较轻,因此,先铣刨3cm沥青碎石表面层并废弃,后再铣刨基层总厚约6~10cm老路面材料回收重生使用,铣刨时还应根据现场维护交通要求、老路面实际情况及宽度、各结构层厚度具体确定铣刨参数。铣刨采用维持根冷型铣刨机,铣刨技术参数见下表,路面铣刨工艺流程见下图。
铣刨前,根据设计方案要求,安排测量人员进行高程测量放样,并调整铣刨机基准面、横坡、铣刨厚度。找平仪始终保持正常的工作状态。并对老路表面进行清扫,清除路面尘土、垃圾等。
铣刨机的铣刨速度应根据老路结构状况及混合料破碎后大小确定采用6m/min;铣刨厚度由结构层实测厚度及铣刨机最大铣刨厚度综合决定。。铣刨过程中应随时检查铣刨厚度及速度,以保证经铣刨机铣刨破碎后混合料颗粒的均匀程度。
(4)在铣刨过程中主要控制好三个关键阶段以确保铣刨效果:第一阶段是开始铣刨过渡段以30m为宜,铣刨机深度要从零缓慢调整到计算的铣刨深度;第二阶段是铣刨过程中铣刨厚度调整段,无论是增大还是减小铣刨厚度,都要从原铣刨厚度逐渐调整到新的铣刨厚度,严禁突变,以防出现波浪。这就要求在规定铣刨区间时标内定好调整过渡段的位置;第三阶段是结束铣刨过渡段,铣刨机也要将原铣刨厚度缓慢降低到零,第三阶段铣刨区间宜为60-80m。
(5)在进行铣刨时,要求自卸汽车与铣刨机的行走速度一致,要设有专人站在自卸汽车前指挥。铣刨应由路面前指挥。铣刨应由路面外侧开始。
(6)对铣刨面的缺陷进行及时处理。
(7)铣刨后应彻底清扫铣刨面,用高压气设备将表面浮尘吹净,确保铣刨面洁净、干燥。
(8)对铣刨后的下承层进行外观和弯沉检测,如果下承层开裂、破损严重,弯沉值大于相应结构设计方案的要求值时,应对下承层进行处理,直至满足设计要求。
2、老路面材料再生利用
本项目对水泥稳定石屑基层进行再生利用。铣刨后老路面材料运回拌和场,通过筛分并按比例添加水泥和一定量的新料经拌和设备拌和均匀,最后将拌和的再生混合料铺筑成新的路面基层。
铣刨老路回收老料约64812吨。考虑使用中的损耗,按10%计,即6481吨,铺筑再生水泥稳定碎石基层时可用铣刨老集料约58331吨。铺筑再生水泥稳定碎石基层用料量大约为104450吨,按照混合料中老料所占比例56%计算,拌制再生混合料将利用58492吨回收老料,即铺筑再生水泥稳定碎石基层将完全利用铣刨老集料。
再生利用工艺流程图如下所示:
通过对老集料筛分结果进行矿料级配设计,确定掺入新集料的比例。制备几组新、老集料不同掺配比例的混合料,混合料级配应满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)要求,初步选用几种不同的水泥剂量,并确定最佳含水量和最大干压实密度。制作试件,按标准养生,测其无侧限抗压强度。根据一系列试验结构确定新、老集料最佳掺配比例为60:40及水泥用量为4.7%,水泥选用普硅水泥,终凝时间要求6h以上,水泥强度等级42.5级。再生混合料级配满足规范要求。无侧限抗压强度3.0(MPa),混合料设计步骤下图。
五、结语
【关键词】:沥青路面;路面设计;结构设计;设计原则;发展方向
引言
近年来,随着国家对公路建设投资力度的加大,我国的公路工程建设十分迅速。但是,随着公路的建成并投入运营,高等级沥青路面出现早期破损比较严重,道路通行能力和使用性能下降,养护维修工作量和运营成本超出预期,综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆管理不严等几个方面。本文结合实际主要从路面设计的几个方面进行分析论述。
一、影响路面设计的主要因素设计质量是工程质量的基础和前提,路面设计中一定要从实际出发,对当地的地质、水文、气候、材料交通量、载重进行认真调查,应综合各种因素,选择各种路面结构、各种材料、多种配合比、不同结构层进行试验、研究、比选、必要时应铺试验路段。影响设计方面的因素主要有: 1.1路面结构组合不合理
若结构组织不合理就会使整个路面结构既不能承受行车荷载和自然因素的作用,又不能发挥各结构层的最大效能,从而引起裂缝的产生。在做路面结构层组合设计时,若将沥青混凝土混合料面层设计为两层或三层式结构,其中至少必须有一层是I型密级配沥青混凝土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时,沥青面层的下面必须设下封层。 2.2路面厚度偏薄 路面太薄也是造成路面产生裂缝的直接原因。结构层厚度应与公路等级、气候、水文、交通量及材料组成相适应,还要根据材料供应、施工工艺和造价等因素进行综合考虑而确定。面层厚度宜自上而下由薄到厚进行组合。
2.3路面结构整体强度不足
整体强度不足也是引起沥青混凝土面层产生早期裂缝的直接原因,要保证整体强度,就必须先保证各结构层的强度。首先,要保证路基强度。因为路基是路面的依托,路基的强度和稳定是保证路面结构强度和稳定的基础条件,路基压实度达不到标准要求,就导致路面结构层强度不足,致使路面出现沉陷或裂缝等病害。又如,沥青混凝土路面沿纵向裂缝的重要原因就是因路基填土未压实,使得路基产生不均匀沉降而造成的。其次,路面基层强度不足也是路面产生裂缝等病害的原因。路面基层是路面的承重层,基层强度不足出现松散、裂缝、沉陷,致使路面也出现裂缝、沉陷等病害。再次,路面强度不足也是引起路面裂缝等早期病害的主要原因。例如,路面压实度不符合设计及施工规范要求时,易导致路面通车后在车辆荷载反复作用下继续压密,空隙率不断减小,这个过程会产生压实变形,平整度下降,出现车辙、裂缝等病害。再者,如集料质量不好,针片状含量高,含泥量高,造成沥青混合料级配变化大,也直接影响沥青路面的质量;还有,如沥青材料质量的好坏,沥青路面施工时温度的控制,摊铺时的施工工艺,这些都是直接影响路面强度的重要因素。 由于沥青混凝土面层强度不足、压实度过小、面层内部空隙率过大而造成的松散现象,有效预防松散现象的产生,应该做到:①选用合格的原材料,特别严格控制细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的黏结力;②严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化,降低与矿料的黏附性;温度过低会导致混合料压实困难,造成混合料内部空隙率过大;③严格控制沥青混合料均匀性,防止混合料离析。沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的黏聚力,假如混合料密实度不够,集料就轻易从混合料中脱落而形成局部松散。
二、在路面设计工作中应遵循的原则
(1)因地制宜,合理选材。路面各结构层所用的材料,尤其是用量大的基、垫层材料,应充分利用当地的天然材料、加工材料或工业副产品,以减少运输费用和降低工程造价。同时还要注意吸取和应用当地路面设计在选择材料方面的成功经验。
(2)方便施工,利于养护。选择各结构层时还应考虑机具设备和施工条件,在可能的条件下,应尽量采用机械化施工、考虑建成通车后的养护问题。特别是对于高等级公路来说,要求平时养护工作量越少越好,以免影响大交通量的通行。
(3)分期修建,逐步提高。交通量是确定路面等级和路面类型的最主要的因素之一,而交通量是随时间而逐步增长的。当资金不足时,一般应按近期使用要求进行路面设计(高速公路和一级公路除外),先以满足近期需要为主。以后随着交通量的增长,车型的加重和投资的增多,逐步提高路面等级,增加路面厚度。但在建造时必须注意使前期工程能为后期工程奠定基础,即能为后期工程所充分利用。
(4)整体考虑,综合设计。在路面结构设计时,对土基、垫层、底基层、基层和面层都应看做是一个有机的整体。按照土基稳定、基层坚实、面层耐久的要求,充分发挥各结构层的作用,合理选用路面材料,确定适当的结构层厚度,使路面设计既能在整体上满足强度和稳定性的要求,又能做到经济、合理和耐久。
(5)考虑气候因素和水温状况的影响。 路面结构设计要保证在自然因素和车轮荷载反复作用下,路面整体结构具有足够的水稳性、干稳定性、冰冻稳定性和高温稳定性,应预测并要重视当地气候和水温状况可能对路面造成的不利影响。
三、沥青路面设计的发展
随着国民经济的发展,铺筑沥青路面的公路等级、沥青材料和路面结构诸方面均有很大的发展,沥青路面质量不断提高。
近几十年来道路设计应用的沥青材料有过几次质的飞跃。从最初使用煤沥青和道路渣油,逐渐发展到采用200、100、90、70粘稠石油沥青;沥青中的石蜡含量从大于5%到要求小于2%;从1998年使用SBR(丁苯橡胶)胶乳改性,到现今高速公路沥青面层全部采用SBS(苯乙烯一丁二烯嵌段共聚物热塑性弹性体)改性,解决了重载交通条件下沥青路面高温稳定性和低温抗裂性问题,由于5%SBS改性沥青60ºC粘度较普通沥青高30倍以上,因此改性沥青面层常温不易产生开裂、松散、坑槽病害,用作粘层用时,还可有效预防沥青面层分离产生的早期开裂病害。 沥青路面结构有巨大变化,从最初的简易表面处治到多层表处,发展到贯入式面层和上拌下贯式结构,施工工艺逐渐从层铺发展到拌和,80年代开始较多采用沥青碎石面层,并开始采用沥青混凝土混合料(AC),高速公路除沥青混凝土外还采用了掺加了纤维的沥青玛蹄脂碎石(SMA),从而使沥青路面的耐久性、密水性、抗滑性等得到进一步提高。
关键词:农村路面;施工;技术;质量控制
现阶段,伴随农村建设力度进一步加大,农村路面施工建设已进入全新的快速发展阶段。农村道路交通的发展极大地便利了人们的出行,路面建设施工对于加强农村地区与外界的联系,促进农村经济的发展具有重要意义。而作为农村道路工程的主要形式之一,沥青路面工程在实际应用中由于受工程预算、施工组织规划以及施工人员专业素养的影响,易产生路面施工问题,影响施工质量以及沥青道路工程的服务性能,因此对于农村路面的施工需加强施工技术的优化以及质量控制措施的完善,以不断提升路面强度以及行车舒适度,因此,对于农村路面施工的技术及质量控制措施的研究具有重要的现实意义。
1、农村路面施工及质量控制的意义
1.1、农村公路设计特点
社会主义新农村建设是我国当前发展阶段的重要工作,在我国“十一五”发展规划中也明确提出了新农村建设的发展要求,即进一步加强农村的基础设施建设,促进农村交通运输设施的完善,不断改善社会主义新农村建设的物质条件。对于农村公路的建设需依据建管并重原则,注重农村公路的设计工作,其中,在公路的整体参数设计方面,需遵循“因地制宜”原则,设计等级及技术参数的确定依据道路地势、位置以及功能而确定,以公路的改建为主要内容,需综合考虑各种设计因素,在满通荷载需要的基础上设计路面结构如路基宽度等,以保证畅通的交通量,路面的线形标准依据设计速度确定,三级、四级公路的路基宽度、设计速度以及路面宽度等均需区别设计,并在适当位置设错车道,对于不符合设计规定的改建公路工程,可结合路面重载交通承载要求,进行路面结构的设计,原路基宽度可保持恒定,路面各结构层次设计要求如下:农村路面具有线长面广的特点,其技术等级较低,抗灾性能差,但覆盖面较广,设计规划时需综合考虑当地经济发展状况与交通运输量要求,并注意凸显当地历史文化特色,注重当地生态环境的保护,在保证路面的质量以及安全性能的基础上,通过合理的路面规划优化路面施工的成本控制,并结合道路设计经验不断提升农村公路设计质量,提升农村交通运输整体服务水平。
1.2、农村路面施工质量控制意义
(1)有利于确保农村公路工程沥青路面施工顺利进行在公路工程沥青路面施工中,加强施工技术的优化以及质量控制措施的完善可以对于沥青混凝土道路工程施工进行系统化设计规划,及时发现施工过程中存在着的质量问题,并采取相应的处理措施,以防施工过程中质量安全事故的产生,从而保证农村道路工程沥青路面施工的顺利进行。(2)有利于提升农村公路工程沥青路面施工质量与工程建设效益施工中加强施工技术的优化以及质量控制措施的完善可以促进工程要素及资源的合理配置,极大地调动施工人员工作积极性,提升施工组织的规范化、制度化水平,在高效化施工组织配置的基础上,各岗位施工人员各履其职,对于农村道路施工质量及安全事故可以起到较好的预防作用,进而提升农村公路工程沥青路面施工质量与工程建设效益。(3)有利于延长农村公路工程沥青路面使用寿命由于农村道路易受外界不利因素的影响,如高强度负载、恶劣环境因素等,且对农村路面工程也欠于维护保养,造成农村路面工程易出现质量及安全方面的问题。进行路面工程施工技术的优化以及质量控制措施的完善能够及时处理路面工程施工中出现的质量安全问题,保持路面的质量及安全性能处于良好状态,进一步延长农村公路工程沥青路面使用寿命,为农村路面交通运输提供良好保障。
1.3、农村路面设计要点
(1)设计荷载的合理确定路面设计荷载的确定需依据农村当地的地理环境特点进行,如对于农产品生产基地区域,路面的施工应确保农产品运输量的要求。而且在经济社会的高速发展,重载车辆也对于农村路面工程造成较大的破坏,因此在农村路面工程的设计规划中,需在深入公路调研的基础上,获取公路运输量预测指标,并结合技术标准,准确进行公路荷载标准及等级的设计。(2)交通路线的优化设计为保障农村路面工程施工效益,实现当地财政投资的效益最大化,在路面工程设计施工过程中需进行交通路线的优化设计,结合当地交通运输实际要求而合理确定,通常路线的优化中需遵循以下原则:尽量在原有道路的基础上进行,减少耕地资源的占用,做好植被绿化工作,维护当地生态环境;路面工程线路设计应体现便于施工的原则,路面工程施工工艺需满足质量检验评定规范;路面工程线路设计中需考虑与当地自然景观相适应的原则,以促进农村公路建设效益的最大化。(3)路面结构设计路面结构设计中需综合考虑交通运输量、施工建设条件、施工水平以及施工组织条件等因素,实现路面结构高度适用性、经济性与可行性,补强设计中也需参考原路面结构特性进行路面补强厚度的计算,并通过补强厚度的拟合设计纵断面结构,实现路面资源的高效利用。对于旧沥青路面的处理与修复,需在详实的实际考察基础之上,路面面层裂缝较为严重时应及时采取开挖工作,在沥青裂缝较严重部位应增设沥青补块,并敷设玻璃纤维格栅加以保护。当路面出现较大沉陷,需深入剖析其事故原因,并进行翻挖处理。路面代表弯沉值的计算通过实际路面弯沉值实际测试数据确定,然后转换为当量土基回弹模量,计算得到补强厚度。对于旧碎石路面的处理与修复,通常将旧路豁松、打碎并进行掺灰处理,使其成为底基层,然后再根据弯沉情况加铺补强层。对于桥涵的改造设计,需首先进行施工分析,确定故障桥段是采用改造处理还是重建处理。通常包括以下的内容:①分析桥涵的设计荷载标准是否合理,当设计载荷尚未达标时,实际路面工程中需进行结构加固处理;②研究原有桥涵的结构类型、服务年限以及实际应用效果,在分析研究基础上进行使用价值分析;③基于排洪要求进行桥涵结构功能特性分析,再次基础上进行结构性优化,以满足实际桥涵的通航要求;④考察桥涵结构与周围环境的相适应程度,桥涵工程对于路线规划是否有影响,路线指标是否满足技术标准要求以及经济性要求等方面。通过经济技术特性分析,基于实际需求进行改造工作,由于原路面承载能力以及排洪特性均较低,桥面宽度窄及跨径小,通常考虑工程重建,在改造过程中要考虑有足够的农业排灌涵洞,处理好进出水口与农田耕地的关系,保证灌溉需要。在公路交叉设计方面,考虑到路面工程造价的有效控制,在公路交叉设计方面需保证较好的视野范围,以保证交通运输的安全特性,实际施工过程中,为避免彼此污染,需对被交叉道路提前实施路面铺装,而且要多开行人出入口。在沿线设施方面,农村公路应该充分体现以人为本的原则,需合理设置沿线安全标志、路况牌以及地名牌等,以达到保证安全、方便群众的目的。(4)路面工程安全设施的合理设计当前农村路面工程的设计中需依据“保障安全、提供服务、利于管理”的原则进行,工程中体现以人为本的特点,并考虑路面工程交通量以及技术发展现状,合理设计及布置路面工程安全设施,例如防撞设施(分流路口等位置)、路侧护栏(结构及高路堤路段)等安全防护措施以及警示标志灯,不断提升行车安全性。
2、农村路面施工的技术及质量控制措施
2.1关键技术
(1)沥青路面施工材料质量控制农村道路施工开始前,需进行施工材料的合理选型及可靠性能检查。在施工材料的选择方面,需在深层次的市场调研的基础上依据工程实际需求合理选用,综合衡量所购材料的质量以及经济因素,且优先选用大厂家施工材料,在保证材料质量的前提下尽可能降低材料采购成本,以利于工程效益;对于沥青路面施工材料的检查包括沥青材料、矿粉、砂料以及石料等,施工材料进场后需进行原材料的检测及登记,检查合格证是否齐全,并取少量样品进行质量检验,以进一步确保材料质量合格。(2)沥青路面施工运输和摊铺运输过程的质量控制:在车辆的安排上必须满足运力要求,车辆载重量应大于15t,运输前打扫干净车槽,并涂1:3油水混合液,车槽侧面打温度检查孔,备覆盖成品混合的油毡布。在混合料装车时分三堆装料以减少混合料离析,在沥青混泥土摊铺时,运输车辆要在离摊铺机30cm处停车,停车时不能撞击摊铺机。沥青路面的施工摊铺工作需缓慢进行,保证摊铺的均匀性,在摊铺过程中,摊铺机的运行速度需预先设定,一般为2~6m/r,对于路面交叉部位需进行人工找补,或更换混合料以保证摊铺均匀性。摊铺完成后需进行质量检测,若质量不合格则需再次摊铺。(3)沥青路面碾压摊铺施工完毕后进行的碾压施工应在碾压速度为2~4km/h的速度下进行。为保证碾压工程质量及效益,应首先优化碾压方式,对于初压、复压、终压等各碾压区段分别进行红黄绿标注,结合流水排压碾压方式,可防止重复碾压以及漏压情况的出现,同时,需注重车道变换问题的处理,为保障沥青路面工程的质量,压路机变道需缓慢进行,混合料配比也需依据工程规范进行,并保障路面的压实度,提升路面工程质量,保证路面的使用功能,并提升沥青路面的耐久性能。(4)路面接缝技术沥青路面施工过程中横纵向施工裂缝的产生将对于路面施工质量造成较大影响,对于路面施工接缝的处理工作也分横向与纵向裂缝两方面:作业过程中采用热接缝辗压方式消除缝隙;另一方面,采用平接缝法处理横向接缝,摊铺前需做好接缝的清洁处理工作,并配置钢筒式压路机进行横向压实,可有效处理施工过程裂缝,保证路面质量。
2.2质量控制措施
(1)质量检测与评定施工质量检测和评定对于保证路面工程的质量及安全性能发挥着关键性的作用,通过对于路面施工进行质量检测与评定可及时发现施工过程中存在的技术及管理问题,并采取合理的处理措施。其中,质量检测工作涵盖了包括原材料、沥青面层等方面,通过原材料的质量检测,可防止不合格材料进场影响工程质量;沥青面层的质量检测可对于路面施工过程实现动态管理,及时发现路面工程中存在的质量及安全问题,可及时采取处理措施保证路面质量。另一方面,路面工程的质量评定工作即按照一定的评定依据对于路面质量进行评定,通过完善并落实评定标准,可对于实际路面工程施工起到较好的指导作用。(2)机械设备的检查机械设备在沥青路面施工过程中也起到重要的作用,在施工前需严格检查施工机械设备,确保机械设备的可靠性能,特别是拌和、碾压压实、运输摊铺装置等,进场前需对于施工所用设备进行全方位检查,并在施工过程中加强关键性设备的维护保养工作,保证设备始终处于最佳性能状态,提升路面施工效率。(3)混合材料的质量控制施工前需加强混合材料的质量控制,依据相关规范通过抽样检验的方式确保原材料质量满足施工的规范和技术要求。对其质量控制工作需从集料的温湿度以及配比的稳定性等因素展开控制,并采取相应的质量控制措施。如确保均匀取样、保证集料温度的恒定,并实时观测沥青含量变化情况,为施工的顺利进行和路面质量的控制提供保障。
3、注意事项
首先需保证设计方案的可行性原则,注重农村公路的改造工程项目确保工程的质量合格,设计需与质量验收标准接轨。平面线形的设计应保证交通的顺畅,且适合原线形流线;并需明确新旧路基的接茬方式、填料技术要求;采用夯实机具型式以满足压实质量标准;涵洞顺接方式应参照旧涵结构;石质路基上直接做水泥稳定基层;工程加宽方面需考虑错台方式、压实作业和错轮有效宽度;最后做好综合排水的完善,减少水侵害,提高公路抗灾能力,充分体现以人为本的设计理念。
农村道路交通的发展极大地便利了人们的出行,路面建设施工对于加强农村地区与外界的联系,促进农村经济的发展具有重要意义。为提升农村路面施工质量,需从沥青路面施工材料质量控制、施工运输和摊铺、路面碾压及接缝处理等关键技术入手,并采取有效的质量控制措施。路面结构设计中需综合考虑交通运输量、施工建设条件、施工水平以及施工组织条件等因素,实现路面结构高度适用性、经济性与可行性,在保证路面的质量以及安全性能的基础上,通过合理的路面规划优化路面施工的成本控制,并结合道路设计经验不断提升农村公路设计质量,提升农村交通运输整体服务水平。
作者:罗恒兴 单位:澜沧县交通运输局
参考文献
[1]江淳,周奇.浅谈公路工程沥青路面施工技术与质量控制[J].科技创新与应用,2013,(28):218.
【关键词】水泥混凝土路面;加铺沥青面层;技术;探讨
近几年来,我国的道路建设得到了飞速的发展,目前许多水泥混凝土路面由于使用年限较长和道路的汽车重型化等一些问题,公路路面出现了裂缝、坑槽、断板、碎裂等严重的公路病害,导致水泥路面失去了正常使用的功能,严重影响了公路的交通运输和行车安全。因此我们必须加快对旧水泥路面加铺沥青面层改造工作,来增加路面的强度和平整度,恢复公路的正常使用。
1、旧水泥路面加铺沥青面层工程对旧水泥路面处理技术
1.1 旧水泥路面的接缝处理技术
在对旧水泥路面加铺沥青面层前必须对原有的旧水泥路面进行处理工作,因为对原有水泥路面病害的处理直接影响着加铺路面的使用效果。旧水泥路面的接缝处理,首先需要利用切缝机对路面进行切割,对路面基层选用相应强度的混凝土填补,在填补施工前必须清理干净原有的混凝土废料,在通过对路面接缝进行灌注按照设计要求配制好的沥青混凝土进行灌缝处理,将接缝处填平压实,来防治路面雨水渗入道路基层破坏路面,确保路面基层的强度和稳定性满足路面施工的设计要求。
1.2 路面边角断裂和破碎的处理技术
对原有水泥路面断裂和破碎程度较为严重水泥混凝土板,必须严格按照路面设计要求进行更换,重新铺筑水泥混凝土板。对破碎程度较为轻微的边角,将破碎的边角板清除干净,清扫公路基层,尽量保留原有的传力杆钢筋,新教主的混凝土强度要求应不小于原有水泥板的设计强度,再进行重新浇筑混凝土找平。
1.3 水泥路面脱空处理技术
路面脱空是公路常见的病害之一,公路脱空现象严重危害这路面的使用寿命。路面脱空板的处理。首先根据路面脱空情况,对脱空严重的路面,应该重新铺筑,较为轻微的脱空路面,先进行合理的布孔,在进行钻孔,钻孔深度要穿透路面基层,利用高压空气枪,将钻孔清理干净,再利用冲程式压浆机,将按照路面设计强度要求配置好的混凝土浆液进行板底压浆。填充板下出现的钻孔,使路面基层重新恢复稳定。最后进行封孔压浆和路面养护。
1.4 其他形式的路面损坏处理技术
路面错台处理,对于轻微的路面错台,应该适当切割掉高出的混凝土板,清理干净公路基层,进行重新填补混凝土板。长期使用的公路会出现其他许多非结构性的路面破坏,但这些路面病害严重影响了的行车舒适度,但在对旧有水泥混凝土路面加铺沥青面层施工中,是作为公路路面基层,因此这些路面病害可以不做修补处理。
2、旧水泥路面加铺沥青面层的技术方法
2.1 旧有水泥路面的处理和沥青混合料的配比运输处理技术
对旧有水泥路的处理,对原有公路表面需要进行相应施工处理,整平施工路面,来确保路面的平整度。高压冲洗路面,特别注意对接缝清理,将施工的路面清扫干净,保持路面的清洁度。根据公路路面设计要求和有关规范进行路面强度设计,根据设计要求对沥青混凝土进行配置,在配置过程中,严格控制材料的质量和拌合温度等全方面控制,确保沥青拌合料的铺筑效果。同时在运输过程中,严格按照沥青拌合料的运输要求,确保沥青拌合料的质量。
2.2 加铺沥青面层的厚度控制技术
进行路面加铺沥青面层施工中,严格控制控制摊铺温度和摊铺速度,保证摊铺路面的平整度。并结合公路的荷载要求和反射裂缝的破坏程度,合理控制加铺沥青的厚度。因此为了满足旧水泥路面的纵向线型,加铺面层应该选取合适的厚度密实性沥青面层结构铺筑,在铺筑中尽量采用分层铺筑的方式,第一次铺筑地层后整平后,再次进行铺筑,确保沥青面层满足设计强度。
2.3 加铺沥青面层的碾压处理技术
在铺筑完成后,开始对路面进行碾压施工。在碾压施工中,严格按照碾压顺序从边向中和先静后振的方式进行,沥青路面压实也分为初压、复压和终压。控制压路机的速度,初压施工一般采用轻型钢筒压路机碾压,并注意检查路面平整度和路拱,整平修整完成后,进行复压,复压施工一般采用轮胎压路机。最后进行终压,采用振动式压路机碾压。对压路机压不到的地方和出现路拱的地方,采用手夯机将沥青混合料压实和表面修补,来提高路面的密实度和平整度,保证路面的强度和密实度要求。
总结
水泥混凝土路面在长期使用情况下,由于车辆的荷载、排水措施、接近设计年限等原因导致路面损坏,造成了严重的安全隐患,在进行道路改造的施工中要控制加铺沥青路面的施工,来有效的延长道路的使用年限,成了目前公路改造有效方式之一。同时我们还需要不断研究探索旧水泥路面破坏的诸多原因,结合国内外成功的旧水泥路面改造的案例,不断完善旧水泥路面加铺沥青面层技术,来恢复公路的正常使用功能,有效地延长道路的使用年限。
参考文献
[1]李长成,王铁军.《旧路面加铺沥青砼层在城市道路改造中的应用》[J].公路与汽运,2009(01).
[2]赵程俊.《水泥混凝土加铺沥青罩面预防或延缓反射裂缝技术探讨》[J].中国高新技术企业,2007(05).
[3]彭冉.《旧水泥混凝土路面加铺沥青面层基层处理探讨》[J].中外建筑,2009(04)