公路路面工程發(fā)展趨勢和施工新方法ppt(58頁)

1、公路路面工程發(fā)展趨勢 和施工新方法重慶交通大學(xué)李松青1 主要內(nèi)容： 第一節(jié) 公路路面工程發(fā)展趨勢 第二節(jié) 公路路面工程施工新方法 2第一節(jié) 公路路面工程發(fā)展趨勢3 1.我國路面工程的成果 （1）柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法:彈性層狀體系理論 。（2）剛性路面設(shè)計(jì)理論與方法: 彈性地基板體結(jié)構(gòu)模型。 （3）半剛性路面結(jié)構(gòu):一種主要的結(jié)構(gòu)型式。（4）路面使用性能與表面特性:路面的平整度、破損程度、承載能力及抗滑性能。（5）路面養(yǎng)護(hù)管理：路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、項(xiàng)目和路網(wǎng)級優(yōu)化管理決策。（6）各種路面施工工法。4（1）特殊地區(qū)路面修筑技術(shù)（2）新型路面結(jié)構(gòu)研究（3）路面早期損壞機(jī)理及防治措施研究（4）路面長期性

2、能的研究（5）路面新材料研究（6）路面檢測新技術(shù)研究 2.路面發(fā)展趨勢5“十一五”西部交通科技發(fā)展規(guī)劃 研發(fā)重點(diǎn)及主要研究內(nèi)容（一）公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)1.預(yù)期目標(biāo)圍繞西部地區(qū)國道主干線、國家高速公路網(wǎng)和農(nóng)村公路通達(dá)通暢工程建設(shè)，在道路、橋梁、隧道等工程領(lǐng)域突破各種特殊條件下公路工程建設(shè)的技術(shù)瓶頸；以新材料、新工藝、新技術(shù)為重點(diǎn)開展建設(shè)養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究，適應(yīng)我國西部地區(qū)建設(shè)養(yǎng)護(hù)工作的技術(shù)需求。2.主要研究內(nèi)容特殊地質(zhì)條件下的公路建設(shè)技術(shù) / 路面全壽命設(shè)計(jì)技術(shù) / 公路工程新材料開發(fā)與應(yīng)用 / 公路工程勘測與勘探新技術(shù) / 橋梁結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)技術(shù)/橋梁結(jié)構(gòu)耐久性 / 橋梁加固新技術(shù)及新材料

3、/ 大型橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測與評價(jià) / 特殊地質(zhì)和環(huán)境條件下隧道工程技術(shù) / 公路養(yǎng)護(hù)新材料開發(fā)與應(yīng)用 / 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)及工藝 / 公路長大隧道安全監(jiān)控與養(yǎng)護(hù) / 農(nóng)村公路建設(shè)技術(shù)（二）水路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)技術(shù)（三）運(yùn)輸服務(wù)技術(shù)6“十一五”西部交通科技發(fā)展規(guī)劃 （四）交通安全保障技術(shù)（五）綠色交通技術(shù)1.預(yù)期目標(biāo)開展交通環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)保護(hù)與治理、生態(tài)恢復(fù)與重建、環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害防治、材料再生利用、船舶污染防治、節(jié)能運(yùn)輸裝備等綠色交通技術(shù)研究、開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)西部交通與環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。2.主要研究內(nèi)容節(jié)約型交通發(fā)展規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)材料循環(huán)再生利用技術(shù)交通節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與

4、推廣港口和航運(yùn)環(huán)境管理監(jiān)控技術(shù)72010交通部重點(diǎn)研發(fā)方向相關(guān)項(xiàng)目投資情況8公路水路交通運(yùn)輸“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃 重點(diǎn)研發(fā)方向：1公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與養(yǎng)護(hù)。圍繞提高公路基礎(chǔ)設(shè)施耐久性和安全性，開展結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等方面關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，為降低工程造價(jià)、養(yǎng)護(hù)成本和保障運(yùn)營安全提供技術(shù)支撐。重點(diǎn)研究：高耐久路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料制備技術(shù)；持久穩(wěn)定路基設(shè)計(jì)技術(shù)；高強(qiáng)復(fù)合纖維加筋混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)；高耐久橋梁結(jié)構(gòu)表面防護(hù)材料與在役橋梁再涂裝技術(shù)；山區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)；冬季道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)等。2港口和航道建設(shè)與維護(hù)。3內(nèi)河樞紐通航。4交通運(yùn)輸組織與管理。5交通運(yùn)輸信息資源開發(fā)利用。9公路水路

5、交通運(yùn)輸“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃 6智能交通。7交通運(yùn)輸資源節(jié)約與環(huán)境友好。為緩解資源與環(huán)境制約，開展資源節(jié)約、生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、污染治理等方面的應(yīng)用基礎(chǔ)及實(shí)用技術(shù)研究，為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型交通運(yùn)輸行業(yè)提供技術(shù)支撐。重點(diǎn)研究：公路、港口建設(shè)集約節(jié)約利用土地和岸線技術(shù)；公路廢舊材料循環(huán)利用及地方材料利用技術(shù)；運(yùn)輸裝備清潔燃料、替代能源和可再生能源應(yīng)用技術(shù)；運(yùn)輸裝備節(jié)能環(huán)保應(yīng)用技術(shù)；交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)技術(shù)；水上油品、化學(xué)品、危險(xiǎn)品污染監(jiān)測和處理技術(shù)；交通運(yùn)輸能耗及碳排放統(tǒng)計(jì)、檢測與認(rèn)證技術(shù)等。8交通運(yùn)輸安全與應(yīng)急保障。9交通運(yùn)輸科學(xué)決策支持。 10第二節(jié) 公路路面施工新方法

6、11 1.瀝青路面再生利用瀝青路面再生廠拌熱再生廠拌冷再生就地?zé)嵩偕偷乩湓偕鷱?fù)拌再生加鋪再生瀝青層就地冷再生全深式就地冷再生12廠拌熱再生廠拌冷再生瀝青層冷再生再生技術(shù)應(yīng)用場合瀝青表層瀝青層基層病害波及層位就地?zé)嵩偕偕愋腿钍嚼湓偕?3瀝青路面廠拌熱再生：將回收的瀝青路面材料運(yùn)至瀝青拌和廠，經(jīng)破碎、篩分，以一定的比例與新集料、新瀝青、再生劑等拌制成熱拌再生混合料鋪筑路面的技術(shù)。適用于各等級公路回收瀝青路面材料進(jìn)行熱拌再生利用，再生的瀝青混合料可用于各等級公路的瀝青面層及柔性基層。美國FHWA調(diào)查得出：利用舊普通瀝青混合料進(jìn)行適合的廠拌熱再生，其再生瀝青混合料路面的路況條件、病害特征、結(jié)構(gòu)

7、承載能力等指標(biāo)，相當(dāng)于或高于同等條件下普通熱拌瀝青混合料路面。 廠拌熱再生14廠拌熱再生15廠拌熱再生(1)優(yōu)點(diǎn)：再生工藝易于控制，再生后的瀝青混合料性能比較理想，適用范圍廣。(2)缺點(diǎn)：銑刨后的舊瀝青混合料需要來回運(yùn)輸；RAP用量較少，一般為10-25%，連續(xù)式拌和樓可為30-50%。16廠拌熱再生17瀝青路面就地?zé)嵩偕翰捎脤Ｓ玫木偷責(zé)嵩偕O(shè)備，對瀝青路面進(jìn)行加熱、銑刨，就地?fù)饺胍欢〝?shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性對表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生的技術(shù)。 適用于僅存在淺層輕微病害的高速公路及一、二級公路瀝青路面表面層的就地再生利用，比如：

8、路面松散、泛油、磨光等非結(jié)構(gòu)性損壞。再生層可用作上面層或中面層，處理路面厚度一般2cm-5cm。 就地?zé)嵩偕?8就地?zé)嵩偕?9就地?zé)嵩偕?）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了就地的 瀝青路面再生利用，節(jié)省了材料轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用。（2）缺點(diǎn)： a.再生深度通常限制在2-6cm； b.無法除去已經(jīng)不合適進(jìn)行再生的舊混合料，級配調(diào)整幅度有限。20就地?zé)嵩偕?1就地?zé)嵩偕?2瀝青路面廠拌冷再生：將回收的瀝青路面材料運(yùn)至瀝青拌和廠，經(jīng)破碎、篩分，以一定的比例與新集料、瀝青類再生結(jié)合料、水泥、石灰、水進(jìn)行常溫拌和，常溫鋪筑成路面結(jié)構(gòu)層的瀝青路面再生技術(shù)。 回收及處理后的再生的瀝青混合料，可用于高速公路和一、二級公路瀝青路面的下面層及

9、基層、底基層，當(dāng)用于三、四級公路的上面層時(shí)，應(yīng)采用稀漿封層或微表處。再生混合料的壓實(shí)厚度不大于16cm，不小于6cm。 廠拌冷再生23廠拌冷再生拌和現(xiàn)場銑刨攤鋪拌和現(xiàn)場24廠拌冷再生(1)優(yōu)點(diǎn)：a.再生工藝易于控制，再生混合料性能較好；b.適用范圍廣；c.能耗低、污染小。(2)缺點(diǎn)：a.再生混合料強(qiáng)度的形成需要較長的時(shí)間；b.需要加鋪一定厚度的罩面層。25廠拌冷再生26瀝青路面就地冷再生：采用專用的就地冷再生設(shè)備，對瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場冷銑刨，經(jīng)破碎、篩分，以一定的比例與新集料、再生結(jié)合料、活性填料（水泥、石灰等）、水進(jìn)行常溫拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面的再生技術(shù)?；厥占疤幚砗蟮脑?/p>

10、生的瀝青混合料，可用于一、二級公路瀝青路面的下面層及基層，對三級公路可用于面層、基層。 冷再生處理面層厚度7.5cm-10cm，再生深度可達(dá)到路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的地方。冷再生的瀝青混凝土路面不能直接作用車輛荷載，用于上面層時(shí)應(yīng)采用稀漿封層或微表處做磨耗層，避免水分蒸發(fā)。 冷再生也可以全深度再生，該工藝的再生深度通常為10cm-30,此方式可用于路面的結(jié)構(gòu)性損壞，比如波浪、車轍、泛漿、推擠等病害。就地冷再生27就地冷再生28就地冷再生(1)優(yōu)點(diǎn)：a.實(shí)現(xiàn)了就地的再生利用，節(jié)省了材料轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用；b.施工過程的能耗低、污染??；c.適用范圍廣。 (2)缺點(diǎn)：a.施工質(zhì)量控制的難度較大；b.一般需要加鋪瀝青

11、罩面層。29就地冷再生化學(xué)穩(wěn)定: 水泥、石灰、粉煤灰瀝青穩(wěn)定:乳化瀝青、泡沫瀝青30就地冷再生31 2. 水泥混凝土路面碎石化 碎石化法也稱為破碎壓實(shí)技術(shù)，應(yīng)用共振式設(shè)備(RPB)或多錘頭碎石類設(shè)備(MHB)進(jìn)行水泥混凝土路面的破碎，因其破碎后的顆粒粒徑小，材料上更趨向于級配碎石，而將其命名為碎石化。壓實(shí)后，作為基層使用。定義32特點(diǎn)：（1）這種工藝是延緩反射裂縫的最有效的工藝。（2）具有相當(dāng)于新建路面的使用性能。（3）破碎功效高：速度接近2ms，而且是單程破碎，不需要反復(fù)運(yùn)行。（4）原水泥混凝土破碎到碎石和拳石粒徑，不能利用原有路面的強(qiáng)度，需要更厚的加鋪層。（5）表面破碎尺寸3cm。（6）可

12、以用于各種混凝土路面。 33共振式設(shè)備(RPB)34多錘頭碎石類設(shè)備(MHB)3536工藝流程（1）設(shè)計(jì)并布置排水系統(tǒng)。（2）摸清橋梁、涵洞、各種管線、排水井等不宜振動部位并做隔離標(biāo)志。（3）試振、開挖并確定工藝參數(shù)后開始振動破碎施工。（4）破碎后應(yīng)清除傳力桿、接縫填充物。（5）對部分已無承載力軟弱路基進(jìn)行清除和更換。（6）根據(jù)實(shí)際情況，鋪撒石屑或粗砂并找平（也可不做任何處理采用壓路機(jī)直接碾軋）鋼輪壓路機(jī)碾壓2遍-震動壓路機(jī)震動碾壓2-3遍鋼輪壓路機(jī)碾壓2-3遍。在此過程應(yīng)持續(xù)灑水保證路面濕潤，促進(jìn)破碎層板結(jié)。（7）瀝青面層攤鋪。（8）開放交通。37 3. OGFC透水瀝青路面 透水瀝青路面(

13、OGFC)是一種采用開級配礦料設(shè)計(jì)思想，具有大空隙率特點(diǎn)的新型瀝青混凝土路面。 定義特點(diǎn)：（1）良好的透水性能，可有效減少路表積水，避免因積水而引起的“水漂現(xiàn)象”；（2） 粗糙的路表面可得到更大的構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)，從而提高了路面的抗滑性能；（3） 由于透水性瀝青混合料內(nèi)部孔隙率較多，可吸收汽車輪胎與路面摩擦所產(chǎn)生的噪聲，具有良好的吸音性能。38OGFC路面空隙率高，穩(wěn)定度低，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)高。存在以下顧慮：高粘度改性瀝青質(zhì)量，現(xiàn)已不存在問題；環(huán)境影響：粉塵多，易堵塞路面空隙；車轍顧慮：奧地利試驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)粒式降噪路面車轍比SMA-10高5倍，比SMA-16高10倍。39404142 4.半柔性瀝

14、青路面 半柔性瀝青路面是在瀝青混合料基體路面中，灌入以水泥為主要成分的特殊漿劑而形成的路面。 定義特點(diǎn)： 半柔性復(fù)合路面具有與瀝青路面相似的柔性，又具有水泥路面的剛性，剛?cè)岵?jì)。在抗車轍、抗推移、減少伸縮縫、提高路面材料的應(yīng)力松弛性能等方面改善路面使用性能。43武漢至孝感高速公路桃園集互通立交路面44碾壓后的大孔隙基體路面水泥膠漿的灌注過程45碾壓后的大孔隙基體路面清洗表層砂漿后的半柔性路面完成后的半柔性路面46 5.多碎石瀝青混凝土 多碎石瀝青混凝土SAC是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%78%，礦粉6%

15、10%，油石比5%左右。 定義特點(diǎn)：多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu)造，又具有傳統(tǒng)型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力(動穩(wěn)定度較高)。換言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統(tǒng)型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了兩種傳統(tǒng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形式的不足。” 47 5.多碎石瀝青混凝土 篩孔尺寸 混和料類型191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-16I10095-10075-9058-7842-6332-5023-3716-2811-217-154-8AC-1610090-10065-8550-7030-5

16、018-3512-267-194-143-92-5SAC-1610095-10075-9055-7030-4022-3116-2412-208-188-156-10多碎石混凝土和普通混凝土級配比較48 6.長壽命路面歐洲長壽命路面首先在重載交通道路上提出，以期能獲得40年以上的使用年限。其設(shè)計(jì)基本理念是：獲得40年使用年限；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次、荷載及輪胎壓力及容易維修、施工適應(yīng)性及施工速度、安全、耐久及可再生性能。 美國長壽命路面設(shè)計(jì)理念是歐洲長壽命路面設(shè)計(jì)理念的發(fā)展，其內(nèi)容為：設(shè)計(jì)的瀝青路面能使用50年以上、采用較厚的瀝青層柔性路面，降低了傳統(tǒng)瀝青層層底開裂和避免結(jié)構(gòu)性車轍，由于此

17、路面的損壞僅限于路面頂部（25100mm），因此只需要定期的表面銑刨、罩面修復(fù)，使得瀝青路面在使用年限內(nèi)不需要大的結(jié)構(gòu)性重建。關(guān)鍵是要樹立全壽命周期費(fèi)用新理念。49 長壽命路面（ Long life asphalt pavement，簡稱LLAP ），是指路面設(shè)計(jì)壽命超過40年，相對于現(xiàn)有的路面其日常養(yǎng)護(hù)要求總費(fèi)用更低的路面結(jié)構(gòu)。 定義設(shè)計(jì)思路：保證路面足夠厚度，將病害限制在表層，通過定期表面修復(fù)防止病害影響路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證長設(shè)計(jì)年限（40年以上）內(nèi)無結(jié)構(gòu)損壞。理論基礎(chǔ)：采用“應(yīng)變下限”的理論，隨著路面結(jié)構(gòu)深度的增加，結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)變逐漸減小，故只有路面表層出現(xiàn)破壞。50（1）在設(shè)計(jì)壽命期間，不

18、發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，路面的損壞只發(fā)生在表面功能層；（2）路面性能大幅提高，早期病害明顯減少；（3）只進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)，壽命周期內(nèi)不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修；（4）初期修建費(fèi)用很高，日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較少，總費(fèi)用效益比最大 。長壽命路面主要特點(diǎn)51設(shè)計(jì)壽命初期服務(wù)水平使用期末服務(wù)水平設(shè)計(jì)壽命 表面功能層 主要承重層 路面結(jié)構(gòu)損壞 表面功能層維修長壽命路面壽命示意圖52表面功能層35cm瀝青路面結(jié)構(gòu)層1224cm聯(lián)結(jié)層或柔性基層1524cm瀝青面層總厚度2045cm半剛性基層3660cm路面結(jié)構(gòu)總厚度76100cm長壽路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53 7.溫拌瀝青混合料 溫拌瀝青混合料(Warm Mix Asphalt，簡稱WMA)

19、，是通過一定的技術(shù)措施，使瀝青能在相對較低的溫度下進(jìn)行拌和及施工，同時(shí)保持其不低于HMA的使用性能的瀝青混合料技術(shù)，也稱為溫拌瀝青技術(shù)。定義WMA可以用于瀝青路面的各結(jié)構(gòu)層；適用于瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)中的薄層罩面和超薄罩面；適用于有更高環(huán)保要求的城市道路的建設(shè)和維修養(yǎng)；適用于隧道道面的鋪筑；適用于再生料比例較高的混合料。54 乳化瀝青溫拌技術(shù)Evotherm 有機(jī)蠟添加劑法溫拌技術(shù)Sasobit 沸石降粘溫拌技術(shù)Aspha-Min 泡沫瀝青溫拌技術(shù)WAM-Foam 幾種溫拌瀝青技術(shù)55節(jié)能：可節(jié)省燃油30%左右。環(huán)保：減少廢氣排放，降低廢氣控制成本，保護(hù)環(huán)境。延緩瀝青老化：混合料溫度低瀝青早期老化程度輕，從而延緩路面發(fā)生低溫開裂和疲勞開裂的時(shí)間。施工組織方便：容許較長運(yùn)輸距離，而不必?fù)?dān)心過多溫度損失?，F(xiàn)場實(shí)施容易：生產(chǎn)基本可以使用現(xiàn)有熱拌瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，對現(xiàn)行設(shè)備無過多改造要求。延長施工季節(jié)：溫拌混合料施工在路表溫度低于10情況下仍可進(jìn)行。混合料性能良好：溫拌混合料性能與熱拌混合料相當(dāng)，部分性能指標(biāo)甚至優(yōu)于熱拌混合料。 延長瀝青混合料拌和設(shè)備使用壽命：由于生產(chǎn)溫度的降低，混合料生產(chǎn)過