瀝青路面車轍病害分析

1、瀝青路面車轍病害分析 ：p 車轍類型：n 失穩(wěn)型車轍：高溫穩(wěn)定性不足時產(chǎn)生；n 結(jié)構(gòu)型車轍：重載作用下的整體永久變形；n 磨耗型車轍：車輪磨耗而產(chǎn)生的變形。p 車轍產(chǎn)生機(jī)理：n 車轍的形成主要是因為：n 瀝青混合料的后續(xù)壓實(shí)；n 瀝青混合料的流動變形；n 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)變形。p 車轍的危害n 影響平整度；n 強(qiáng)度降低，誘發(fā)各種病害；n 車轍積水導(dǎo)致車輛漂滑；n 車輛失控，影響行車的穩(wěn)定性。p 車轍的影響因素及分析n 輪載及交通量增大和渠化交通n 高溫及水文條件可大降低路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力；n 路面的結(jié)構(gòu)類型；n 路面材料性能與組成；n 施工因素。p 車轍的控制指標(biāo)n 有三種：n 路基頂

2、面允許豎向壓應(yīng)變；n 瀝青層容許永久變形；n 及路面容許車轍深度。n 以后者為主要控制指標(biāo)。p 國外容許車轍深度的確定n 1)日本：n 當(dāng)軸載超過300萬輛時，有50%的路段車轍深度超過10mm，交叉口可達(dá)25倍。n 當(dāng)裂縫超過20%時，車轍深度超過20mm時，要補(bǔ)強(qiáng)。n 2)美國n 一般路段不超過30mm；n 交叉口容許25倍于一般路段。n 我國容許以深度RD(mm)推薦值高速公路其他高等級道路一般路段交叉路段101515202530p 半剛性路面中車轍的90%產(chǎn)生于瀝青層中，所以車轍主要是瀝青層的永久變形。p 經(jīng)驗法：n 是通過三軸試驗，建立瀝青層的永久變形同荷載及材料的物理和力學(xué)特性之間

3、的經(jīng)驗關(guān)系p 理論-經(jīng)驗法：p 理論-經(jīng)驗法：p 理論法：n 是利用彈性或粘彈性層狀體理論計算路面內(nèi)的應(yīng)力分布，并根據(jù)路面材料永久變形與應(yīng)力之間的關(guān)系，求得瀝青層的永久變形，考慮到荷載動態(tài)與 靜態(tài)對路面作用的差異，提出了車轍計算的動態(tài)修正參數(shù)。p 理論法：n 永久變形估算模型如下：p 理論法：n 永久變形估算模型如下：p 國內(nèi)外對瀝青層永久變形的預(yù)估方法，可歸納如下：p 理論法：n 在車轍預(yù)估方面，粘彈性理論比彈性理論更為合理。為了彌補(bǔ)現(xiàn)有車轍計算方法的不足，提出了一種以粘彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)的瀝青路面車轍的預(yù)估方法。求解的方法通常有兩種：一種是粘彈對應(yīng)原理法，另一種是數(shù)值計算方法。n 車轍

4、深度RD的計算方法：p 車轍深度RD的計算流程：p 以車轍為控制指標(biāo)的路面設(shè)計方法 ：n 目前的設(shè)計方法是以彎沉和彎拉應(yīng)力為控制指標(biāo)，沒有車轍指標(biāo)。但現(xiàn)行規(guī)范要求在材料設(shè)計階段對瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗，并對試驗所得的動穩(wěn)定度提出了要求。但動穩(wěn)定度在路面設(shè)計中未作為控制指標(biāo)，導(dǎo)致了材料設(shè)計與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的分離，即滿足動穩(wěn)定度要求的瀝青混合料在路面中能產(chǎn)生多大的車轍或者是否超過容許值都不得而知。n 根據(jù)前述車轍預(yù)估方法和容許車轍深度值，可以反算瀝青混合料的容許粘性勁度模量，并由此來控制瀝青混合料的材料選擇及配比設(shè)計，實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的統(tǒng)一。所以容許車轍深度可以作為路面設(shè)計的一個有效指標(biāo)

5、p 瀝青材料及礦料的選擇n 1)礦料(骨架)。礦料的形狀、抗壓強(qiáng)度、耐磨性能及合理的級配，是瀝青混合料抗車轍能力的根本所在。n 2)瀝青結(jié)合料(肌肉)。選擇高溫穩(wěn)定性好的瀝青與細(xì)集料所形成的膠砂是關(guān)鍵。n 3)瀝青混合料(整體)?；旌狭现械目障堵?、瀝青的用量及礦料的級配是影響瀝青混合料抗車轍能力的主要因素。p 施工工藝 n 如碾壓時的溫度、厚度、壓實(shí)度、平整度等。p 交通管理n 如車輛的超載、啟動和制動等作用。p 非失穩(wěn)型車轍(RD<20mm)n 稀漿封層：以乳化瀝青為結(jié)合料。n 微表處：以改性的乳化瀝青為結(jié)合料。n 超薄磨耗層等方法p 失穩(wěn)型車轍(RD>20mm)n 查明成因及車

6、轍產(chǎn)生的部位，在清除失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)層后采有罩面補(bǔ)強(qiáng)等方法治理。軟土路基病害概述n 1.1.1 軟土地基路堤的主要病害n 1路基沉陷2邊坡滑塌n 3不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞1.1.2 在軟基上修筑高速公路的技術(shù)問題n 1選擇合適的勘探手段和勘探技術(shù)途徑n 2軟粘土基本特性和結(jié)構(gòu)特性的研究n 3軟土地基加固方案的確定n 4提高沉降量計算的可靠性n （1）固結(jié)沉降的計算方法n （2）瞬時沉降量n （3）次固結(jié)的影響程度n （4）壓縮層厚度的考慮n （5）地基預(yù)壓時間的確定n 5路堤填筑速率的確定1.1.3 路基病害防治方法n 在工程的前、中和后期應(yīng)分別采取“避、防、治”的原則，就能達(dá)到預(yù)期效果。

7、n 1）“避”即在公路選線時，根據(jù)不同等級公路標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)多方案比較，確定對不良地質(zhì)地段的穿越和避線方案，以此減少發(fā)生災(zāi)害的可能性。n 2）“防”即在工程實(shí)施階段，對已掌握的不良地質(zhì)隱患進(jìn)行分析研究，確定針對性預(yù)防方案，把災(zāi)害隱患消除在萌芽狀態(tài)。n 3）“治”即在公路營運(yùn)階段，對受到大自然或人為因素影響而發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查分析，采取針對性的事后整治措施，使之恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。1.2 路面基層病害概述n 1.2.1 半剛性基層材料的強(qiáng)度形成原理n 1、石灰穩(wěn)定類材料強(qiáng)度形成原理n 石灰土的強(qiáng)度形成需要一定的溫度和濕度。初期表現(xiàn)為土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量增大和最大密實(shí)度減小等；后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶

8、結(jié)構(gòu)的形成，從而提高土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。 n 2、水泥穩(wěn)定類材料強(qiáng)度形成原理n 影響水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度與穩(wěn)定性的主要因素有土質(zhì)、水泥成份與劑量、水等。水泥穩(wěn)定土的抗溫縮與抗干縮以及經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)有一個合理的水泥用量范圍。 n 3、綜合穩(wěn)定類材料強(qiáng)度形成原理n 綜合穩(wěn)定類是指以水泥或石灰為主要結(jié)合劑，外摻少量活性物質(zhì)或其他材料，以提高和改善土的技術(shù)性質(zhì)。n （1）石灰粉煤灰（簡稱二灰）穩(wěn)定類n 粉煤灰是一種火山灰物質(zhì)，它含有活性的氧化硅和氧化鋁，在石灰的堿性激發(fā)及相互作用下生成含水的硅鋁酸鈣。這些新生的膠凝物質(zhì)晶體具有較強(qiáng)的膠結(jié)能力，其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗凍性均有顯著改善。 n （2）水泥石灰綜合穩(wěn)定類

9、n 石灰是水泥穩(wěn)定土中最常用的添加劑。加速水泥的硬化過程，減少水泥用量。同時還可擴(kuò)大水泥穩(wěn)定土的適用范圍，改變土的塑性性質(zhì)，能夠獲得良好的穩(wěn)定效果。1.2.2 半剛性基層材料的縮裂特性n 半剛性材料的缺點(diǎn)是抗變形能力低，在溫度或濕度變化時易產(chǎn)生開裂，易形成反射裂縫。n 對于含土較多的材料以干縮為主，對于含集料較多的材料以溫縮為主。n 半剛性基層的干縮主要發(fā)生在竣工后初期階段，當(dāng)基層上鋪筑瀝青面層以后，基層的含水量一般變化不大，此時半剛性基層的收縮轉(zhuǎn)化為以溫縮為主。1.2.2 半剛性基層材料的縮裂特性n 半剛性基層的類型與配合比的選擇，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件與基層所處的環(huán)境來確定。 n 水泥砂礫類

10、的水泥含量約為5%時，具有較強(qiáng)的抗干縮能力，適用于溫差不大的地區(qū)。n 石灰砂礫類基層的抗干縮和溫縮的能力均較差，宜采用水泥石灰綜合穩(wěn)定，以部分水泥代替部分石灰，提高其抗干縮能力，以減輕縮裂。n 二灰砂礫類集料含量約為75%時，抗干縮與溫縮能力均較強(qiáng)，可適用于不同地區(qū)，主要是解決早強(qiáng)不足的問題。1.2.3 半剛性基層施工應(yīng)注意的問題n （1）施工季節(jié)n 最低溫度應(yīng)在50C以上；在雨季應(yīng)特別注意氣候變化，勿使運(yùn)到路上的集料過分潮濕。n （2）水泥穩(wěn)定類材料施工作業(yè)長度的確定n 應(yīng)綜合考慮水泥的終凝時間，并盡可能減少接縫。一般情況下每一流水作業(yè)段長度以200m為宜。n （3）接茬處理n （4）養(yǎng)生期

11、的探討 1. 軟土病害F 軟土及其特征 ：定義：軟土具有含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、滲透性小、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小等不利工程性質(zhì)，需要進(jìn)行人工處理后才能滿足工程設(shè)計要求。 軟土定義不同專業(yè)有不同解釋： 部門方法備注交通部天然含水量35或液限以特征和力學(xué)指標(biāo)確定 天然孔隙比1剪切強(qiáng)度35kpa鐵道部天然含水量接近或大于液限以力學(xué)指標(biāo)確定 孔隙比1壓縮模量4000kpa標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)靜力觸探貫入阻力不排水強(qiáng)度建設(shè)部外觀以灰色為主的細(xì)粘土 以特征為主來確定 天然含水量不小于液限天然孔隙比不小于1.0F 軟土及其特征 ：p 軟土的類型n 按成因可分為三大類：n 濱海沉積(沿海地區(qū))、n 內(nèi)陸平原

12、(淮河及松遼平原)n 山地沉積(西南及南方山區(qū)及丘陵地區(qū))。p 軟土的工程性質(zhì)n 深色、細(xì)粒、有機(jī)質(zhì)含量高；n 天然含水量高；n 天然孔隙比大；n 滲透系數(shù)小；n 壓縮性高；n 抗剪強(qiáng)度低；n 靈敏度高并具有顯著的流變特性。n 軟土及其特征 ：p 軟土地基的技術(shù)要求n 地基處理超載預(yù)壓10個月后沉降速率不大于0.168mm/天，才能進(jìn)行二次填筑，隨后才能進(jìn)行橋涵構(gòu)造物和路基及路面的施工；n 位移邊樁沉降不大于3mm/d；n 斜移管控制在不大于5mm/d；n 處理后剩余沉降量不大于8cm，地基承載力不小于100kpa。軟土地基常用處理方法 ：p 常用的方法：n 換填。由埋層的深度和厚度決定；n

13、拋石。由埋層的深度和厚度及基底的強(qiáng)度決定；拋石宜由中間向兩邊，由高處向低處，碾壓之后，鋪反濾層。p 排水固結(jié)法：p 通過設(shè)置橫向和縱向排水系統(tǒng)及超載預(yù)壓使地基達(dá)到排水固結(jié)，先期產(chǎn)生固結(jié)沉降，減少工后沉降。n 排水砂墊層n 砂井及袋裝砂井n 塑料排水板n 反壓護(hù)道n 超載預(yù)壓p 復(fù)合地基法：p 通過吸水、膨脹、放熱及離子交換作用改善樁周土的物理力學(xué)性質(zhì)，形成復(fù)合地基。n 粒料樁、n 旋噴樁n 石灰樁p 其它方法：n 強(qiáng)夯法(1040t的重錘)：n 加筋土法：土工織物鋪墊n 超輕質(zhì)料填土法：聚苯乙烯板塊(ESE)容重只有土的1/501/100，并具有較好的強(qiáng)度和壓縮性能，可有效減小荷載，必要時還可

14、置換部分地基土。n 軟土病害處治工程實(shí)例 ：p 墊層與淺層處治n 1)適用范圍n 填土高度小、軟土層薄、排水性好、砂源豐富、工期不緊的軟土路基。n 2)設(shè)計要點(diǎn)n 厚度：0.51.0m，寬度：超寬：0.51.0m。n 當(dāng)軟土很軟時，可鋪設(shè)荊笆、土工網(wǎng)等，或先用人工或輕便機(jī)械施工。n 根據(jù)不同情況可采用平鋪法、插振法、水撼法、夯實(shí)法及碾壓法施工。p 豎向排水法n 對軟土地基采用砂井、袋裝砂井、塑料排水板及與土工合成材料形成的排水柱體。n 工程實(shí)例分析：塑料排水板與土工格柵法處理軟基n 設(shè)計原理：n 利用插設(shè)在軟土地基中的塑料排水板建立起豎向排水系統(tǒng)，再在塑料排水板的上部鋪設(shè)一層砂墊層，建立起橫向

15、排水系統(tǒng)，在土層中設(shè)置土工格柵，可以利用其良好的延性和整體抗剪性均勻的縱橫向抗拉性，增加路基的穩(wěn)定力矩，提高軟基整體穩(wěn)定性，從而建立起加壓系統(tǒng)，加快路基的填筑速度，縮短工期。n 豎向排水法施工要點(diǎn)n 施工準(zhǔn)備n 敷設(shè)下層水平排水體系n 插設(shè)排水板n 排水板參數(shù)的選擇，插板機(jī)選擇(普通式，履帶式、門式軌道插板機(jī))，定位，穿靴，插設(shè)，套管拔起。注意排水板施工允許偏差的控制。n 真空預(yù)壓(個別工程選擇，可一次加到設(shè)計荷載)n 攤鋪上層砂墊層，形成上層水平排水體系n 敷設(shè)土工格柵n 填筑路堤n 施工監(jiān)測n 為保證填筑速度與軟土地基的固結(jié)速度和沉降速度相適應(yīng)，不致因地基的沉降過快而出現(xiàn)裂縫等破壞現(xiàn)象，確

16、保路基的整體穩(wěn)定性，應(yīng)對地基的沉降和水平位移等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。p 粉噴樁法n 是一種新型的軟土加固技術(shù)，已廣泛應(yīng)用。屬深層攪拌法加固地基的一種方法，它是利用粉狀水泥、石灰等材料作固化劑，在鉆孔過程中使用特制的深層攪拌機(jī)械將固化劑噴入軟土地基的深層，經(jīng)攪拌使原位土與固化劑均勻并發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，從而形成復(fù)合地基。n 設(shè)計要點(diǎn)：注意樁徑、樁距、樁長的確定及固化劑的選定和配合比的確定。n 施工要點(diǎn)：鉆機(jī)的選擇；粉體發(fā)送器的配置；空氣壓縮機(jī)壓力的調(diào)節(jié)；攪拌鉆頭的質(zhì)量。p 灌漿法n 是依據(jù)物理化學(xué)原理，利用機(jī)械設(shè)備將具有固化和抗?jié)B性能的漿液灌入土體間隙，并使之在一定范圍內(nèi)擴(kuò)散和固化，以達(dá)到提高地基強(qiáng)度、降低滲透性、改善地基物理力學(xué)性質(zhì)的一種方法。p 灌漿法n 1)施工工藝n 鉆孔、制漿、灌漿、封孔n 2)技術(shù)要點(diǎn)：n 成孔、管位確定和孔口的封堵、攪漿、灌漿、封孔n 3)效果檢驗與評價n 灌漿資料分析n 靜載荷試驗n 鉆孔取芯標(biāo)貫試驗和探槽開挖檢查n 彎沉試驗2.2.3 軟土路基沉降動態(tài)觀測n 1.觀測目的n 控制填土速率；確定構(gòu)造物和路面結(jié)構(gòu)的施工期；實(shí)測路基沉降，為路基穩(wěn)定設(shè)計提供依據(jù)。n 2. 觀測頻率及控制標(biāo)準(zhǔn)n 施工時：n 完工后：n 發(fā)現(xiàn)問題時：n 3.觀測內(nèi)容n 地表沉降量觀測n 1）觀測儀具的埋設(shè)。n 2）觀測方法。n 地表水平位移量