高速公路路面优化设计论文

2022-04-26

【摘要】高等级公路的通车时间的增长,高速公路路面会出现不同程度的破坏,路面行车舒适性变差的弊端逐渐显现,特别是水泥混凝土路面的裂缝和下沉的影响。下面小编整理了一些《高速公路路面优化设计论文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

高速公路路面优化设计论文 篇1:

在建内蒙古某条高速公路旧路路面补强优化设计

【摘要】本文以内蒙古在建某条高速公路改扩建工程旧路路面补强设计为例,针对改扩建公路旧路路面使用情况在勘察设计期间与施工期间的差异,通过对施工期间现有路面状况、强度及路面结构形式进行调查,分析现有路面病害产生的原因,提出在施工过程中针对现有路面使用情况,对路面补强进行优化设计。

【关键词】改扩建工程;旧路路面补强;路面病害;优化设计

1 引言

旧路面结构补强和改建设计,应调查旧路面的结构性能、使用历史,以及路面环境条件,并应依据路面的交通需求,以及材料、施工技术、实践经验和环境保护要求等,通过技术经济分析论证确定。

当路面的结构承载能力、平整度、抗滑能力等使用性能退化、其承载能力不能满足交通需求时,应进行结构补强或改建。旧路面补强利用原则是如果旧路面的结构完整,强度也满足,只有一些小的路面病害,那么原路面就可以只在有病害的地方进行补强,进而加以利用。补强时,应尽量采用原路面的结构形式,然后再对路面进行加宽设计[1]。

2勘察设计期旧路路面补强方案

2.1 旧路概况

现有旧路于2003年开工建设,考虑建设资金筹措及充分利用原有二级路等因素,全线按一级一幅标准建设, 现有路面结构为:3厘米细粒式改性沥青混凝土;4厘米中粒式改性沥青混凝土;

20厘米水泥稳定级配砂砾基层;20厘米水泥稳定级配砂砾底基层;20厘米天然砂砾垫层。

2.2 设计过程中旧路补强方案的确定

本项目在2009年工可實施阶段,对利用旧路一幅,考虑两种设计方案,进行全面的比较。

(1) 完全利用现有公路,待公路使用功能下降后,再进行大中修。

(2)在现有道路的基础上加铺两层沥青混凝 土,即:上面层4厘米细粒式沥青混凝土(AC-13C)(采用改性沥青),中面层 5厘米中粒式沥青混凝土(AC-16C)(采用改性沥青),考虑到本项目建成通车还需要几年时间,可研推荐B方案,加铺9cm沥青混凝土方案。

外业勘测期间对旧路路面外观进行了调查,全线旧路路面使用情况完好,路面宽度在11.25~11.29之间,路面有横向裂缝(8~15米一道),不影响使用,边部混凝土路肩石完整。

在调查的同时,对旧路全线进行了弯沉测量(2010年5月~6月),并对全线弯沉测量结果按每公里分段进行评价,计算后代表弯沉值在9.15~31.33(0.01mm)之间:

(3)弯沉值在20(0.01mm)以下,174段,直接加铺9cm沥青混凝土面层;

(4)弯沉值在20~30(0.01mm)之间,18段,直接加铺9cm沥青混凝土面层;

(5)弯沉值在30(0.01mm)以上(30.4、30.13,31.33)段,经路面结构计算后,直接加铺9cm沥青混凝土面层。

对于A、B方案,弯沉均在30(0.01mm)以下,经路面结构计算,加铺5cm沥青混凝土面层即可符合计算要求,但结合旧路表观破坏情况以及考虑建成高速公路远期交通量变化且结合已建成改建高速公路加铺层经验,本项目旧路路面结构补强设计方案采用与工可推荐方案一致,施工图设计于2012年8完成,最终确定旧路路面补强方案为:加铺9厘米沥青混凝土面层,即:上面层 4厘米细粒式沥青混凝土(AC-13C)(采用改性沥青);下面层 5厘米中粒式沥青混凝土(AC-16C)(采用改性沥青)。

3施工期旧路路面现状分析

2012年底项目开工后至今,旧路出现了不同程度的纵裂、局部网裂、沉陷、坑槽、横缝增密等路面病害,而且随着时间的延续,旧路病害还在增加。2014年5月中旬,对全线旧路路面病害进行了详细调查以及路面钻芯取样。

3.1 旧路路面病害调查[2][3]

(1)纵向裂缝

一幅旧路中间有一条贯穿全线的纵缝,多数段落存在3~4道纵缝,缝宽2~18mm,纵缝两侧路面基本无错台。

(2)横向裂缝

横向裂缝为旧路主要病害。主要原因为:气温低、温差大,极易引发路面的温度开裂;沥青面层薄,路面结构较薄,面层易发生温缩开裂和反射裂缝。

横向裂缝主要是由半刚性基层开裂产生的反射裂缝及温度裂缝,裂缝宽度3~20mm,横缝严重段落3~6米一道,一般段落6~8米一道,沿线基本连续分布。横向裂缝对行车舒适性造成了很大的影响,行驶过程中有明显的跳车。纵横裂缝交错处存在网裂。

(3)龟裂、网裂、块状裂缝

龟裂、网裂、块状裂缝为旧路主要病害。其主要原因为:纵向、横向缝裂缝出现后,继续扩展,经过冰冻水的侵入发展而成;沥青混合料的质量差及沥青的低温性能差;沥青层厚度薄,水分侵入,导致层间结合较差,加速了网状裂缝的形成。

3.2 路面钻芯取样

对旧路代表性路段进行钻芯取样,在纵缝横缝交叉处、纵缝、横缝处钻芯时,面层开裂,基层松散、无法取出完整芯样;钻芯位置避开裂缝处时,面层、基层所取芯样较完整。

4施工期旧路补强方案确定

4.1弯层测量情况

弯沉值在20(0.01mm)以下59公里,弯沉值在20~31(0.01mm)之间103.5公里,弯沉值在31.5~35(0.01mm)之间7.5公里,弯沉值在35~40(0.01mm)之间10公里,弯沉值大于40(0.01mm)5.0公里(42.1、45.1、41.4、40.1、42.7)。

通过对比勘察设计期间与施工期间两次实测弯沉值发现,施工期实测弯沉值变化较大,衰减很快,并且路面病害较为严重,分析其原因,是由于施工车辆对现有道路的干扰所造成,即施工车辆(重载较多)在旧路上行驶对现有道路造成的破坏。

4.2 路面补强方案确定

通过对全线弯沉进行测量以及依据旧路路面病害调查结果、路面钻芯取样试验等分析后确定路面补强方案如下:

(1)弯沉值在31(0.01mm)以下,共162.5公里(占87.8%)

采取对路面纵、横缝等病害进行开槽灌缝、修补坑槽、铺设土工格栅等处理措施后,可按施工图设计加铺9cm沥青混凝土面层。

(2)弯沉值在31.5(0.01mm)以上,共22.5公里 (占12.2%)

弯沉值在31.5~35(0.01mm)之间7.5公里,弯沉值在35~40(0.01mm)之间10公里,弯沉值大于40(0.01mm)5.0公里,经路面结构计算后,确保路面弯沉符合设计要求、保证加铺层弯拉应力满足规范要求,同时考虑与原有旧桥桥面铺装层过渡衔接,特确定两种补强方案:

方案一:采取对路面纵、横缝等病害进行开槽灌缝、铺设土工格栅等处理措施后,加铺4cm细粒式沥青混凝土面层+5cm中粒式沥青混凝土面层+8cm粗粒式沥青碎石ATB-25。

方案二:考虑到设计标高及与原有桥梁衔接,对旧路计算弯层值大于31.5(0.01mm)路段,在桥头两层各50米范围内采取挖除旧路,新建路面结构。

结束语:

针对改扩建工程实践中路面使用情况在勘察设计期间与施工期间的差异,对旧路段在施工期间现有路面状况、强度及路面结构形式进行调查,分析现有路面病害产生的原因,以路表面病害及弯沉作为改善设计指标,在对旧路补强多方案比选的基础上,根据项目实际情况,提出适宜的旧路面补强方案,为其他项目路面改扩建提供参考。

参考文献:

[1]滕海生. 改扩建公路路基路面设计存在问题及对策分析 [ J]. 《工程科技》,2012(4).

[2]王芳. 浅谈旧沥青路面结构补强层设计 [ J]. 《科技信息》,2012(35).

[3]王晓琴等. 公路路基路面常见病害与处置指南 [ M].北京:人民交通出版社.2011.

作者:汲敏 尚海龙

高速公路路面优化设计论文 篇2:

PG82—10改性沥青混凝土面层加铺施工技术应用研究

【摘要】高等级公路的通车时间的增长,高速公路路面会出现不同程度的破坏,路面行车舒适性变差的弊端逐渐显现,特别是水泥混凝土路面的裂缝和下沉的影响。为了满足乘客舒适性的要求,同时提高高速公路的服务质量,对既有路面病害进行处治,保持水泥路面良好的使用性能,本人根据实际项目例子进行分析、提出PG82-10改性沥青混凝土面层加铺施工技术解决路面结构在水泥混凝土高速公路路面提质改造应用。

【关键词】水泥砼路面 技术研究 加铺施工 质量控制

引言:单层厚PG82-10改性沥青混凝土上面层加铺施工是在原水泥路面的基础上,洒布高粘改性沥青防水层,采用直接加铺单层厚7cmPG82-10改性沥青混凝土,代替了传统的两层加铺方案,是总加铺厚度最薄的施工技术。

本文通过梅龙高速(S12)程江至梅南段路面维修项目工程和G78汕昆高速公路清潭至畲江段沥青罩面工程对上面层结构单层加铺的原理、特点和施工操作程序作为实例总结了单层厚PG82-10改性沥青混凝土上面层加铺施工技术,为同行借鉴与参考。

一、技术特点

(PG82-10)改性沥青路面检测指标如下:

油石比

(%) 毛体积相对密度(g/cm3) 空隙率

(%) 饱和度

(%) 稳定度

(kN) 残留稳定度(%) 劈裂抗拉强度比(% 渗水系数(ml/min) 车辙(60℃、次/mm)

5.1 2.441 4.0 67 18.2 91.5 82 57 2750

规范要求 3-6 65-75 ≥8 ≥80 不大于120 ≥2400

设计要求 3-5 65-75 ≥8 ≥85 ≥80 不大于80 ≥2500

二、适用范围

(1)对于除纵坡大于2.5%的上坡以外路段的破碎板、严重裂缝、轻裂缝和角隅病害都采用普通水泥混凝土进行换板处理。

(2)对于纵坡大于2.5%的上坡路段的破碎板、严重裂缝、轻裂缝和角隅病害都采用钢筋混凝土进行换板处理。

(3)对错台板块进行浅层压浆处理。

(4)对检测为脱空的板块进行浅层压浆处理。

(5)对连续唧浆路段进行浅层压浆,后采用增设纵向排水盲沟的方式进行处理。

(6)对设计范围路段全线破损的接缝料进行更换。

三、施工技术方案

1、施工顺序:封闭交通→清灌缝、补缺→铣刨标线→错台打磨→洗刷路面→粘贴玻纤格栅→洒布防水粘结层→摊铺面层→伸缩缝更换台升→交安设施恢复。

2、施工操作方面:首先是对碎石级配的控制,最佳油石比的确定,这两项工作直接决定了PG82-10改性沥青路面的性能指标;其次在施工过程中,压路机工作环节也很重要,我们使用了三台16t双钢轮压路机和两台31t胶轮压路机,先钢轮压路机静压一遍,后开震动压3遍,再胶轮压路机压四遍,最后钢轮压路机静压两遍;主要路面检测指标如渗水系数小于等于80ml/min70。C,动稳定度指数大于5000次/mm。

3、在施工过程中要特别重视病害的处治效果,保证不留后患,具体技术要求如下:

①在换板施工时,开挖旧砼后要检查基层的情况,如基层破碎松散的必须彻底挖除,如开挖后发现基层潮湿或渗水的要判定是否由于地下水丰富且盲沟失效导致,要考虑是否需要重新设置盲沟处理;混凝土面板浇筑应严格控制平整度,避免新旧板的错台、板块内鼓起或下凹现象;板块浇筑后及时进行围蔽和跟进养生工作。

②板底注浆应饱满,注浆板块养生结束后,必须逐板检测弯沉,检验注浆效果,如发现弯沉还是超标的板块必须重新压注,直至检验合格为止。

③超高路段排水施工:中央排水沟纵坡的控制,横向排水管设置根据现场实际情况布设,首先通过测量确定最低点设置横向排水管后再向两侧进行设置;横向排水管设置时结合换板施工位置施工;在横向排水管施工时先横向管施工后再施工集水井,以免集水井漏水。

④ 先对原水泥路面板块接缝进行清缝、灌缝、对错台板块进行打磨、将原路面标线打磨清除,如果所在路段纵断面坡度大于3%,进行上述施工前需对原路面进行拉毛处理,拉毛深度为8mm;上述工作完成后用高压水枪对路面进行冲洗,待路面干燥后再用空压机吹风,将粉尘吹干净;再进行玻纤格栅粘贴施工,待涂刷的乳化沥青破乳后进行高粘改性沥青粘层洒布施工;再进行7cmGAC-20改性沥青面层摊铺(完成沥青摊铺约320000㎡);摊铺完成后对桥梁伸缩缝进行抬高以及沿线交通设施恢复。

⑤ 接缝处治:对原水泥路面接缝进行清理,填充泡沫条后灌注硅酮胶。有效地防止了雨水下渗至基层,减少路面水损害。

四、重点环节的质量控制

1、原材料的质量控制:特别注重沥青面层用碎石的原材料质量,在进行面层碎石的批量生产之前,对碎石的品质进行相关试验,经多方对比,挑选质地好、规模大、加工设备配套,又对施工成本有利的石场,作为面层石料的供应商。

对指定供应的沥青材料加强来料的质量抽检,发现问题及时向监理和业主报告解决。

2、沥青混合料的拌和:混合料拌和使用的是阿斯泰克4500型间歇式沥青拌和楼,具有足够的生产能力,配有电子重量传感器和红外线温度传感器,计算机控制整个生产流程,配合比控制和称量数量自动化。重量计量系统通过严格计量认证,保证配料的准确性。拌和楼操作人员每天必须开启自动记录系统,检验配合比在各个热料仓下料重量误差的波动范围是否合理。

3、为了有效减少沥青混合料的离析现象,在主线单幅采用两台同型号的沥青摊铺机联机梯队作业,缩小摊铺机布料宽度,减少混合料中粗、细集料的离析和温度的不均。

4、据广东地区常年多雨,气温高的气候特点,在进行沥青混合料的配合比设计过程中,特别注意提高沥青混合料的抗水害能力和高温抗车辙能力,使混合料的矿料级配在满足规范规定的范围内做适当调整,并经多组试验,优化设计,确定最佳沥青用量。

五、施工中新技术、新材料、新工艺的应用

新旧路面层间粘结选用全路段喷洒高粘度改性沥青防水粘结层,施工高粘度改性沥青防水粘结层前对路面进行清扫及吹风机吹,局部污染严重路段进行浅层精细铣刨拉毛,采用铣刨机进行浅层精细铣刨拉毛(深度控制在3mm以内),以增加原水泥路面的表面粗糙度,同时可清理原水泥混凝土路面表面的油污、浮尘和标线,清理表面颗粒后,需采用高压水配合钢刷车冲洗,将细微颗粒清除干净,清除灰尘、石屑、砂粒等残留物,必要时可以辅助用钢刷、真空枪吸附,待路面完全干燥后才可进行粘结层的施工。施工粘结层前以采用白毛巾在路(桥)面上擦拭以不出现明显粉尘为宜。施工高粘度改性沥青防水粘结层采用圣工G5型号沥青碎石同步撒布车在已通过验收的路段按设计撒布量进行施工,质检部门按60%撒布量控制现场撒布,方便指导施工。

六、结语

我司经过三年来多个项目的实践与经验的积累,在梅龙高速公路(S12)程江至梅南段路面维修工程和汕昆高速公路(G78)清潭至畲江段及梅龙高速公路梅南至畲江段“白加黑”路面维修工程等多個项目中运用,对单层PG82-10改性沥青混凝土施工技术熟练掌握,在单层沥青罩面的技术水平上走在省内前列,在经济技术环保方面具有明显的优势。

1、PG82-10改性沥青混凝土路面在抵抗高温车辙、水损害性能上有了很大提高,增强了路面的耐久性,其性能相对6cmGAC-16+4cmGAC-13路面结构来说更具优越性;

2、由于只摊铺一层沥青混凝土面层,大大减少了沥青这种不可再生资源的消耗,也减少了碎石用量,从保护环境角度来说也是有利的;

3、由于单层施工,也节省了大量材料,经济效应也是相当显著;

所以综合考虑,该路面结构在水泥混凝土高速公路路面提质改造应用中是切实可行的。

作者:石幸华

高速公路路面优化设计论文 篇3:

高原山区高速公路排水路面结构设计研究

摘要 自然因素和交通荷载等因素会降低高速公路的路面使用性能,影响高速公路上车辆的正常行驶。公路排水问题会导致各种公路路面病害,公路施工前必须对公路排水路面的结构进行设计研究,并且在施工中采取有效的排水措施,以提高公路路基路面的稳定性。文章通过介绍云南某高速公路排水路面结构设计方法、结构计算、路面边缘排水、配合比设计等内容,为PAC排水路面设计、施工提供经验借鉴。

关键词 排水路面;PAC-13;施工工艺

0 引言

排水沥青路面具有优良的抗滑、降噪、安全舒适的优点,在国内的高速公路建设中已经得到广泛应用[1]。该文主要通过云南某高速公路建设过程中排水路面结构设计情况,主要介绍了排水路面PAC-13路面结构的设计方法。

1 背景

该地区降雨量充沛,达2 500 mm以上,路面结构在该项目中具有较强的针对性,能够显著提高雨天行车的安全性,使雨天事故率可减少80%。

2 路面结构计算

2.1 交通量计算

该项目位于云南省滇南低纬高原地区,日交通量为1 903辆/日,交通量年增长率为6.4%,方向系数为60.0%,车道系数为80.0%,交通量组成为TTC4类。经计算,累计交通量为8 062 471辆/年,属于重交通等级。

2.2 路面结构设计计算

经计算沥青层容许永久变形为14 mm,满足设计要求(见表1)。

3 路面结构设计

3.1 路面结构

根据计算结果,路面结构设计如表2所示:

3.2 路面边部结构设计

3.2.1 填方边部设计

填方路段排水沥青路面采用散排方式将路表积水通过路侧排出,C20混凝土护肩标高比沥青上面层低4 cm,便于水通过硬路肩表面排至路侧外(如图1)。

3.2.2 挖方边部设计

挖方路段排水沥青路面采用散排方式将路表积水通过路侧排出,盖板沟标高比沥青上面层低4 cm,便于水流通过硬路肩表面排至路侧外(如图2)。

3.2.3 桥面边部设计

桥面边部排水:桥面较低侧直排式泄水管间设置明沟排水,沟宽15 cm,深4 cm(如图3)。

3.3 标线设计

由于路面大空隙结构使得目前常用的热熔型标线施工时材料使用量会有一定的增加,降雨量大的时候路面标线位置会产生少许的积水,采用点状的专用透水标线,节省材料同时还能增加横向径流通道,这样可以满足相关应用要求,也为运行提供支持,表现出较高的应用性能优势[2]。

3.4 高粘改性沥青

该项目采用直投式高粘剂的应用(使用方法)是基于“干法”改性形成的,处理过程中在沥青混合时加入添加剂对沥青进行改进。这种沥青混合料与传统沥青的生产、施工工艺几乎一致[3],主要区别体现在混合料生产时增加投料环节和温度控制上,且对相关参数进行对比分析,确定出适宜的方案(如图4)。

4 配合比设计

(1)在设计过程中基于现场工艺和集料特点进行分析,选择三组不同粗细的矿料级配开展马歇尔试验,对实验结果进行对比分析,确定出A级配作为目标配合比,在此基础上进行优化设计,具体情况见表3、表4。

(2)最佳油石比确定。在此实验过程中选择A级配,以3.8%~5.8%五组配比的混合料开展实验,且根据要求设置的最佳油石比为析漏损失及飞散损失率曲线图中拐点均值(具体情况见表5),在此基础上根据这两个指标的绝对值以及环境因素与路面面层结构情况,设置A级配的油石比最优值为4.8%(如图5、图6)。

(3)沥青混合料路用性能验证。在研究过程中选择A级配,以4.8%油石比进行配制,开展实验分析,对实验数据进行统计分析[4],确定出析漏损失、飞散损失、渗水系数相关的指标,具体情况见表6。

5 结论

目前国内较为普遍的路面结构类型以AC路面以及SMA路面为主,随着施工技术的发展,PAC排水路面的造价目前已经基本与SMA路面结构的造价持平。云南部分地区属于高温多雨雾气候,对行车的要求更严格,该项目从设计到施工验收距今已经有两年余,各项检测数据均为良好。

综上所述,PAC排水路面在云南高温多雨雾地区有着广泛基础,该文具體论述高抗滑、防雨雾排水路面结构的设计方法,旨在为未来的高速公路路面结构设计提供借鉴。

参考文献

[1]公路沥青路面施工技术规范: JTG F40—2004[S]. 北京:人民交通出版社, 2004.

[2]公路工程沥青及沥青混合料试验规程: JTG E20—2011[S]. 北京:人民交通出版社, 2011.

[3]公路沥青路面设计规范: JTG D50—2017[S]. 北京:人民交通出版社, 2017.

[4]排水沥青路面设计与施工技术规范: JTG/T 3350—03—2020[S]. 北京:人民交通出版社, 2020.

作者:胡明武 罗代明 陈华斌