国内外长寿命路面研究概述

COMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.1,2008(ISSUE No.173)COMMUNICATIONS STANDARDIZATION. No.7,2008(ISSUE No.179) 2008年第7期(总第179期) J BH 交 通 标 准 化 COMMUNICATIONS STANDARDIZATION 1 引言 目前,我国高速公路的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 年限一般为20～30 年,但是由于公路交通量以及汽车荷载的不断增 加,实际使用寿命通常为8～10年,有的高速公路 甚至只营运了2～3年就开始出现较严重的病害。公 路的维修必然造成用户的出行不便、延长用户的驾 车时间、增加燃油消耗及大量的维修费用和用户费 用的浪费等问题,同时对社会也带来了巨大的经济 损失,从寿命周期费用分析的角度来看,这无疑是 不经济的。如何延长公路的使用年限,已成为目前 我国公路建设者最为关心的问题之一。因此,永久 性路面、长寿命路面应运而生。该路面结构可能初 期的投资较大,但由于整个使用寿命期内不需要进 行结构性的维修,养护维修费用很低,行车延误也 大大减少,从整个使用周期来看,可以说是较为经 济的。本文对国内外长寿命路面作一简要介绍,并 结合实际工程提出长寿命路面的定义及具体结构。 2 国外长寿命路面概述 2.1英国长寿命路面研究概述 英国在20世纪50年代初期修筑了多条设计寿命 为20年的试验路,该国在分析这些试验路路用性能 的基础上,根据Powell等人的设计理论提出了目前 沥青路面的设计方法。Powell的理论是主张道路使 用20年后,通过对原路面补强来实现40年的设计寿命。 英国的研究得出,长寿命路面设计的关键是保 证路面强度满足某一强度与阈值,即满足路面的耐 久性要求。一种有效的长寿命路面结构是由很薄的 磨耗层、HMB基层和底基层组成的,在有很强的 抗变形能力的HMB层上加铺20mm～30mm的磨耗层 可以构成一种抗车辙性能良好的路面结构。 国内外长寿命路面研究 概述 赵晓晴1,王选仓2,侯荣国2 (1.淮海工学院,江苏 连云港 222005;2.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西 西安 710064) 摘要:通过对国内外长寿命路面定义和结构的分析,并结合实例,深入阐述此类路面的设计要求及具体的结构类型和优 点,对于长寿面路面的应用和推广大有裨益。 关键词:长寿命路面;设计年限;复合式路面;许尉高速公路;特点;设计要求 中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1002-4786(2008)07-0129-04 Study on Long-life Pavement at Home and Abroad ZHAO Xiao-qing1,WANG Xuan-cang2,HOU Rong-guo2 (1.Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China;2.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education,Chang′an University,Xi′an 710064,China) Abstact:Through analyzing the definition and structure of long-life pavement at home and abroad, the paper makes an in-depth description of the design request,the kind of specific structure and advan- tages of this type of pavement.It is helpful for the application and popularization of long-life pavement. Key words:long-life pavement;design life;composite pavement;Xuyu highway;characteristic;de- sign request 公路工程与运输 129 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.1,2008(ISSUENo.173) 2008年第7期(总第179期) 交 通 标 准 化 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.7,2008(ISSUENo.179) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 美国部分州关于永久性路面的使用年限 州名 使用期(年) 州名 使用期(年) 西维吉尼亚 40 加里福尼亚 50 肯萨斯 30 克罗地亚 35 俄亥俄 35 科罗拉多 30 华盛顿 40 伊利诺斯 40 表2 美国部分州使用的永久性路面结构 加利福尼亚州 (710州际公路) 25mmGFC+75mm中面层+125mm下面层+200mm处置后的 水泥破碎板+150mm水泥处治基层 密歇根州 组合①:50mmSuperpave+65mm中面层+100mm下面层+ 380mm基层+345mm抗冻处置土基 组合②:50mmSuperpave+100mm中面层+140mm下面层+ 250mm基层+315mm抗冻处置土基 组合③:100mm上面层+165mm下面层+330mm基层+ 220mm抗冻处置土基 组合④:100mm上面层+205mm下面层+430mm基层+ 200mm抗冻处置土基 威斯康星州 组合①:50mm上面层+90mm中面层+90mm下面层+100mm 开级配基层+200mm碎石基层 组合②:50mm上面层+90mm中面层+90mm下面层+100mm 开级配基层+430mm破碎结合料基层 2.2 美国长效性路面研究概述 长寿命路面在美国被称作长效性或永久性路 面。美国沥青路面协会(APA)关于永久性路面的定 义为:路面使用年限至少为35年,并且在使用年限 内确保路面不发生结构性破坏,只需进行周期性养 护,平均罩面时间不小于12年。 美国各州关于永久性路面的使用年限也并不统 一,表1所示为美国部分州关于永久性路面使用期 的基本情况。 美国长效路面常见结构类型见表2。从中可看 出,其通常采用柔性结构,路基强度较高时,可以 采用全厚式;路基强度不足时,可加铺粒料基层或 沥青碎石基层。 长效性路面不仅适用于大交通量道路,经适当 调整也可用于中、低等级交通量道路。美国马里兰 州将SMA用于全厚式沥青路面结构的面层,该路的 行车速度限制可大于90km/h,日累计轴载次数大于 2000(ESAL)/d。美国加利福尼亚州在日交通量为 15000~150000辆的道路上都采用过这种路面结构。 2.3 日本长期使用路面研究概述 在日本,长期使用路面简称LSP,它的设计目 标是拥有2倍于现行路面的使用性能,因功能破坏 而维修的周期在15年以上,结构性寿命为40～60 年。 根据以上思路,在日本,认为可望实现长期使 用的路面型式有以下几种复合式路面: a)5cm低噪声面层+25cm连续钢筋混凝土基层+ 40cm水泥稳定处理底基层; b)5cm低噪声面层+25cm碾压混凝土基层+ 40cm水泥稳定处理底基层; c)5cm低噪声面层+5cm高粘度改性沥青连结 层+30cm预制钢筋混凝土板+30cm水泥稳定处理底 基层; d)5cm低噪声面层+15cm改性沥青Ⅱ型半刚性 连结层+20cm高强度水泥处理混合料+30cm水泥稳 定处理底基层; e)5cm低噪声面层+15cm大粒径改性沥青Ⅱ型 混合料基层+20cm沥青稳定处理上底基层+30cm水 泥稳定处理下底基层。 现行的70型路面的结构型式一般为:5cm低噪 声面层+30cm粗级配改性沥青Ⅱ型混合料基层+ 15cm级配碎石上底基层+20cm未筛碎石下底基层。 3 国内长寿命路面研究概述 国内对长寿命路面的研究尚处于起步阶段,已 有的研究也基本上延续了国外长寿命路面的设计思 想,即保证路面不发生结构性破坏,允许表面功能 层进行阶段性养护。 目前的资料显示,尚无国人明确进行过长寿命 路面结构的研究。国内最接近长寿命路面研究思路 的是复合式路面结构。 3.1 复合式路面概述 我国在复合式路面方面已经做了不少研究工 作,“七五”期间,河南、山西等省成功地修筑了下 层为碾压混凝土或经济混凝土、上层为规格混凝土 的复合式路面。“八五”期间,由西安公路交通大学 承担,全国水泥混凝土路面技术委员会、河南省交 通厅、安徽省高速公路管理局、江苏省公路局及西 安公路研究所等单位参加,对RCC-AC复合式路面 从设计理论、设计方法与参数选用到施工技术进行 了深入系统的研究,已取得了丰硕的研究成果。复 合式路面,是指面层由水泥混凝土板(CC)及板上 沥青混凝土层(AC)构成,或由水泥混凝土复合板 构成的路面结构。水泥混凝土包括普通水泥混凝土 (PCC)、碾压水泥混凝土(RCC)、钢筋混凝土 (JRC)及连续配筋混凝土(CRC)等。 复合式路面家族中,出现最早的当属PCC+ 公路工程与运输 130 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.1,2008(ISSUENo.173)COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.7,2008(ISSUENo.179) 2008年第7期(总第179期) JBH 交 通 标 准 化 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION 表3 天津市AC+RCC复合式路面结构 Ⅰ Ⅱ Ⅲ AC(中粒式沥青砼) 7 5 7 RCC(碾压砼、掺粉煤灰30%) 24 24 22 水泥稳定级配碎石(水泥5%) 15 - - 石灰、粉煤灰、碎石(8∶17∶75) - 15 15 石灰、粉煤灰、土(12∶30∶58) 28 30 30 总厚 74 74 74 结构组合 厚度(cm) 表4 上海大亭一级公路路面结构 复合式路面结构 厚度(cm) 沥青混凝土防滑层 (LH0.5重) 3 4 细沥青(LK-1) 3 - 粉煤灰水泥混凝土 22 22 三渣 26 28 二灰土 15 15 K11+510～K11+780K11+780～K12+105 PCC复合式路面。PCC+PCC复合式路面结构,是指 上下两层(或两层以上)不同强度的混凝土复合而成 的整体式结构。一般下层采用经济混凝土,即用不 完全符合 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求的地方材料铺筑;上层采用高 强、耐磨、抗滑的规格混凝土,即用符合规范要求 的材料铺筑。修筑水泥混凝土与沥青混凝土(PCC+ AC)复合式路面结构,不仅可减少沥青用量,还可 弥补刚性路面的不足。此外,PCC+AC复合式路面 较水泥混凝土路面,对路表抗滑、平整、耐磨等表 面功能的维修比较容易实现。 RCC+AC复合式路面也比较常见,这种路面继 承了PCC+AC路面的优点,由于下层采用RCC(碾压 混凝土),所以较PCC路面具有节约水泥、施工速 度快、造价降低等优点;另外,随着上层沥青混凝 土厚度的增加,下层RCC板的平整度可适当放宽, 这样便于不同类型RCC路面的施工。不仅如此,这 种新型的路面结构对下层的RCC材料要求也可适当 放宽,如可掺加适量粉煤灰或用低标号水泥等材 料,并可不考虑抗滑、耐磨性能,使造价得以降 低。 3.2 国内复合式路面的实例 3.2.1 开封—郑州高速公路 开封—郑州高速公路是国道310线在河南境内 开封—洛阳高速公路的东段,长81km,初期交通 量是5431辆/d,年增长率r=6.6%。 路面结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 为:RCC+AC复合式路面(设计 使用年限T=30年),即 中粒式AC(5cm)+RCC(22cm)+水泥稳定碎石 (15cm)+石灰水泥综合稳定土(15cm)。 3.2.2 厦门环岛高速公路的RCC+AC复合式路面结 构 根据环岛高速公路情况,取使用初期设计车道 的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 轴载作用次数为600n/d,年平均增长率为 5%。根据规范可知,此交通荷载属交通分级中的 重交通,路面使用年限按规范为30年。 具体采用的路面结构为:沥青混凝土(5cm)+ 碾压混凝土(22cm)+水泥稳定碎石基层(16cm)+水 泥稳定碎石底基层(16cm)。 3.2.3 天津市AC+RCC复合式路面结构 设计年限为30年,由预测交通量推算本路在使 用初期设计车道标准轴载作用次数Ns=3392次,属 特重交通,30年的累计标准轴载Ns=11×106,具体 采用的复合式路面结构如表3所示。 3.2.4 上海大亭一级公路 大亭一级公路全长46km,是上海市“三环十 射”公路网中郊区环线的一段。于K11+510～K12+ 105段铺筑了复合式路面。具体路面结构见表4。 3.2.5 大梅沙隧道复合式路面 深圳市盐(田)坝(岗)高速公路大梅沙隧道,路 面结构采用碾压混凝土与沥青混凝土复合式路面结 构,具体结构为:沥青混凝土抗滑表层(4cm)+中 粒式沥青混凝土中面层(5cm)+碾压混凝土(24cm)+ 碎石排水垫层(8cm)。其中,在沥青混凝土与碾压 混凝土基层之间设乳化沥青矿粉粘结层。 4 长寿命路面的定义及要求 4.1 长寿命路面的定义 目前对于长寿命路面的设计寿命,国内外还没 有形成统一的标准。各国对长寿命路面的寿命期望 值为35～60年。综合相关国家的研究,本课题定义 长寿命路面是指路面设计寿命超过40年的路面结 构,其应具备以下特点: a)设计寿命达到40年以上; b)在设计寿命期间不发生结构性破坏,路面的 损坏只发生在表面功能层; c)只进行日常养护,不需要进行结构性大修, 公路工程与运输 131 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.1,2008(ISSUENo.173) 2008年第7期(总第179期) 交 通 标 准 化 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.7,2008(ISSUENo.179) 应力吸收层2cm 防水连接层1.5cm 改性沥青砼面层4cm 水泥砼面层28cm 二灰碎石基层18cm 石灰土或固化剂处理路床20cm 冲击压实处理路床(影响深度80cm) 厚 度 53 .5 cm 图1 长寿命路面结构 即不需要对主要承重层进行大修; d)路面厚度较大,因此,初期费用可能偏高, 但维修费用低,在寿命周期内最为经济。 4.2 长寿命路面设计要求 从长寿命路面的定义可以看出,其设计必须保 证路面结构在40年以上寿命期内不发生结构性破 坏,损坏仅发生在表面层。这就对路面结构设计提 出了很高的要求。 4.2.1 较高的路基稳定性 对于长寿命路面结构来讲,在设计时应尽可能 地提高路基的承载能力,在环境和荷载作用下产生 尽可能小的不均匀变形,从而为路面结构层提供长 期稳定均匀的支撑。 4.2.2 良好的材料性能 长寿命路面结构的面层材料首先应具有较高的 强度、温度和水稳定性,以抵抗大规模车辆荷载的 重复作用引起的车辙,同时避免水损坏,确保行车 的安全性。长寿命路面结构对主要承重层材料的要 求也很高,以确保结构层在使用寿命期内不发生疲 劳破坏。半刚性材料、碾压混凝土以及柔性基层原 则上可用于长寿命沥青路面的基垫层。 4.2.3 合理的路面结构组成设计 合理的路面结构组合可以延缓或者防止路面的 结构性破坏,确保路面结构的长寿命。所以长寿命 路面结构设计时就要考虑路面各结构层的功能,充 分发挥其整体性能,避免在长寿命期内发生早期性 损坏。 4.2.4 一定的结构层厚度 路面结构层厚度一直是长寿命路面结构设计时 所关心的问题。实现路面使用的长寿命,只有结构 层有足够的厚度,才能实现路面只有表层损坏,维 修只需铣刨表面层,再重新加铺罩面,就能保证路 面长时间地使用下去。 4.2.5 较低的层底应力 长寿命路面结构设计保证不出现结构性损坏的 关键就是控制结构层底的拉应力,以防止出现一次 性破坏和疲劳开裂现象的发生,保证路面结构具有 较长的使用寿命。 4.2.6 与排水相结合 水是造成路面破坏的重要原因之一。在长寿命 路面结构设计时,要与排水设计相结合,尽量做到 防排相结合。 5 许尉高速公路长寿命路面结构模型 尉氏至许昌高速公路是日照至南阳国家重点公 路的重要组成部分,全长64.262km。 课题组以许尉高速公路为依托,提出了“柔+ 刚+柔”(沥青混凝土表面层+水泥混凝土面层+沥青 连结层)的路面结构设计新思路。许尉高速公路长 寿命路面具体结构型式为:土基(冲击压实处理)+ 石灰土或固化剂垫层+二灰碎石基层+防水连接层+ 水泥混凝土面层+应力吸收层+改性沥青混凝土面 层(见图1)。 许尉高速长寿命路面结构与传统的复合式路面 结构形式相比,用冲击式压路机处理土基,并在基 层与水泥混凝土面层间设置了防水连接层,刚性与 柔性面层之间增加了应力吸收层,从而使路面结构 组合设计更趋于合理。从许尉高速公路路面结构模 型图可以看出,改性沥青混凝土面层、应力吸收层 和水泥混凝土面层处于高应力区,而以下各层则为 路面结构的工作平台。长寿命路面结构设计的关键 是要保证路面在很长的使用期内不发生结构性破 坏。许尉高速路面结构设计以水泥混凝土面层不发 生疲劳破坏为设计标准,采用厚达28cm的水泥混 凝土面板,同时在沥青混凝土表面层下设置了应力 吸收层,大大降低了板底的综合疲劳应力;另外, 混凝土设计弯拉强度达5.5MPa,同样延长了混凝土 板的疲劳寿命。由此可见,所推荐的路面结构从两 个方面确保了路面很长的使用期。 6 结语 本文介绍了国内外长寿命路面的研究概况,分 析了各国长寿命路面结构的使用年限及长寿命路面 结构类型,重点讨论了国内最接近长寿命路面结构 的复合式路面结构。在国内外研究的基础上,定义 长寿命路面为路面设计寿命超过40年的路面结构, 依据长寿命路面定义,分析其特点并提出了设计要 公路工程与运输 132 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.1,2008(ISSUENo.173)COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION.No.7,2008(ISSUENo.179) 2008年第7期(总第179期) JBH 交 通 标 准 化 COMMUNICATIONSSTANDARDIZATION 求。本文结合依托工程———许尉高速公路工程,介 绍了长寿命路面的结构类型,并具体分析了许尉高 速公路长寿命路面具体结构特点及采用措施,与长 寿命路面的定义及研究思路相吻合。 参考文献 [1]长安大学长寿命路面结构研究课题组.高速公 路长寿命路面典型结构成套技术研究[R].西安:长 安大学,2005. [2]赵晓晴.长寿命路面结构研究[D].西安:长安大 学,2005. [3]侯荣国,王选仓,冯治安.长寿命路面结构与 裸化技术研究[J].郑州大学学报,2007,28(1): 15-17. [4]徐东伟.沥青路面加铺层力学分析及疲劳寿命 预估[D].西安:长安大学,2005. [5]JTGD40-2002,公路水泥混凝土路面设计规范 [S]. 基金项目:河南省交通厅科技项目(20049213);淮海工学 院引进人才科研启动基金资助项目(KK06044) 作者简介:赵晓晴(1981-),女,江苏省灌云县人,硕士,讲 师,主要从事道路工程方面的研究。 收稿日期:2007-11-05 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1 前言 随着我国国民经济的迅速发 展,交通基础设施建设迎来了一 个崭新的时代。在城市周围的道 路工程建设中,有时会遇到垃圾 填埋场等软弱地基。若填埋场垃 圾土数量较小,可以考虑采取挖 除回填的处理方式。若填埋场垃 圾土数量较大,全部搬除的方案 预应力砼薄壁管桩 在软弱垃圾土地基中的应用探讨 陈小兵1,戴松柏2,丁建明1,朱泽友2 (1.东南大学交通学院,江苏 南京 210096;2.芜湖市公路管理局,安徽 芜湖 241000) 摘要:软弱垃圾土地基强度低,后期沉降大,不能直接作为道路路基使用。采用先张法预应力混凝土薄壁管桩进行加固 处理,可以满足强度和稳定的要求,具有一定实用价值。 关键词:预应力混凝土薄壁管桩;软弱垃圾土地基;应用 中图分类号:U412.366 文献标识码:A 文章编号:1002-4786(2008)07-0133-02 ApplicationofPrestressedThin-wallConcrete(PTC)Pilesin SoftRefuseSoilSubgrade CHENXiao-bing1,DAISong-bai2,DINGJian-ming1,ZHUZe-you2 (1.CollegeofTrafficandTransportationEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2.WuhuCityHighway AdministrationBureau,Wuhu241000,China) Abstract:Softrefusesoilcannotbeusedinsubgradedirectlybecauseithaslowintensityandgreat sedimentationduringlaterstage.Theapplicationofpretensionedspunconcretethinwallpilescanmakethe softrefusesoilsubgrademeetthedemandoftheintensityandthestabilization.Ithassomepracticalvalue. Keywords:PTCpile;softrefusesoilsubgrade;application 公路工程与运输 133