長(zhǎng)壽路面成套技術(shù)分析和應(yīng)用

1、長(zhǎng)壽命路面成套技術(shù)分析和應(yīng)用一 前言二 高速公路路面的主要病害三 高速公路路面壽命不足的原因四 常用高速公路路面結(jié)構(gòu)分析五 長(zhǎng)壽命路面技術(shù)與實(shí)踐 高速公路是一個(gè)完整的系統(tǒng)，有路基、路面、橋涵、隧道、防護(hù)排水、安全設(shè)施等共同構(gòu)成的一個(gè)整體，共同承受荷載、環(huán)境對(duì)它的影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都會(huì)直接或間接地影響到它的使用功能和壽命。 一、前 言 設(shè)計(jì)、施工是保證公路使用壽命的兩大關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)是靈魂施工是關(guān)鍵 設(shè)計(jì)需要綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)； 施工講究工藝、設(shè)備、材料協(xié)調(diào)一致。 從一個(gè)完整的系統(tǒng)出發(fā)，全面考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、相互關(guān)系、相互配合。 出手時(shí)應(yīng)該是 一套組合拳！二、高速公路主要病害車(chē) 轍水損

2、壞縱向裂縫 橫向裂縫三、高速公路壽命不足的原因 我國(guó)的高速公路瀝青路面和水泥路面的設(shè)計(jì)年限一般分別為15年和30年，但令人觸目驚心的是，多數(shù)高速公路存在使用35年后即需大修的情況。 其主要原因有以下幾方面： 1、目前的設(shè)計(jì)理論僅僅是以前輕交通條 件下的設(shè)計(jì)理論和方法的簡(jiǎn)單外延 ； 2、超、重載交通的客觀存在與設(shè)計(jì)規(guī)范 的嚴(yán)重不一致； 3、高速公路渠化交通與一般道路混合交 通的巨大差異； 4 、道路施工及部分主要材料生產(chǎn)與工業(yè) 化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式尚存在較大 差異； 5 、建設(shè)管理和施工力量與飛速發(fā)展的 高速公路建設(shè)規(guī)模嚴(yán)重不適應(yīng)。 四、常用高速公路路面 結(jié)構(gòu)分析 高速公路的路面結(jié)構(gòu)型式主要有瀝

3、青混凝土路面、水泥混凝土路面與復(fù)合式路面三種（結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)下頁(yè)圖）。其中，半剛性基層瀝青路面占90以上，水泥混凝土路面以及復(fù)合式路面占剩余的大約10。瀝青路面典型結(jié)構(gòu) 812cm 粗粒式瀝青混泥土 3240cm 基 層 土 基1620cm 底 基 層 46cm 細(xì) 粒 式 瀝 青 混 凝 土 68cm 中粒式瀝青混凝土優(yōu)點(diǎn)： 行車(chē)舒適性好、 噪音小 適應(yīng)性強(qiáng) 養(yǎng)護(hù)維修方便路面總厚度6685cm 缺點(diǎn): 耐水性差 溫度穩(wěn)定性差 平整度的保持性差水泥路面典型結(jié)構(gòu) 2426cm 水泥混凝土面板 1620cm 基 層 1620cm 底 基 層 土 基路面總厚度5666cm 優(yōu)點(diǎn) 穩(wěn)定性好 強(qiáng)度高 耐久性

4、好 有利于夜間行車(chē) 平整度的保持期長(zhǎng)缺點(diǎn): 有接縫 修復(fù)困難 易脫空，產(chǎn)生斷裂破壞 瀝 青 砼 面 層 水 泥 砼 面 層 基 層 底 基 層 土 基復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)圖 路面總厚度5769cm優(yōu)點(diǎn)可承受重大交通作用改善平整度 有效利用舊水泥路面改善公路環(huán)境造價(jià)降低 缺點(diǎn) 反射裂縫 水損害 推移 在復(fù)合式路面中，瀝青混凝土水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)獨(dú)樹(shù)一幟，倍受青睞。 這種路面“剛中有柔、以剛為主”，綜合了瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩者的優(yōu)點(diǎn)。 為克服瀝青混凝土路面的諸多缺點(diǎn)，目前多采用改性瀝青混凝土作為罩面層，其中包括乳化瀝青、樹(shù)脂瀝青、橡膠瀝青、水泥瀝青混凝土、纖維瀝青等多種型式。 五、長(zhǎng)壽命路面

5、技術(shù)與實(shí)踐 5.1 長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)思想 5.2 新技術(shù)、新材料、新工藝 一種新思維 可以打開(kāi)一把舊鎖5.1 長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)思想路面結(jié)構(gòu)外在影響因素 車(chē)輛荷載 環(huán)境影響（溫度、水） 在進(jìn)行長(zhǎng)壽命路面思考、論證的過(guò)程中，我們借助“PCCAC復(fù)合式路面”這種路面結(jié)構(gòu)，采取新思路、新技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命路面的設(shè)計(jì)。 改性瀝青砼面層 4cm 水泥砼面層 28cm 二灰碎石基 層18cm 灰土或固化劑處理路床 20cm 沖擊壓實(shí)處理路床（影響深度80cm） 長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)厚度53.5cm應(yīng)力吸收層2cm防水聯(lián)接層1.5cm 對(duì)于長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要由水泥混凝土板來(lái)提供持久、強(qiáng)大的承載力，而瀝青混合料面

6、層主要提供行車(chē)的安全性和舒適性。原主線(xiàn)路面結(jié)構(gòu)圖 現(xiàn)主線(xiàn)路面結(jié)構(gòu)圖 5.2 新技術(shù)、 新材料和新工藝 （1）路基沖擊壓實(shí)技術(shù) （2）土壤固化劑 （3）二灰穩(wěn)定碎石基層中摻加硫酸鈉 （4）新型瀝青防水聯(lián)接層 （5）高抗折強(qiáng)度、大厚度、小板塊水泥砼路面 （6）高性能瀝青應(yīng)力吸收層和上面層 （7）防水排水綜合設(shè)計(jì) （8）路肩敷設(shè)法通信管道設(shè)置 （9）28米路基設(shè)置六車(chē)道 （10）提高行車(chē)安全性的措施 （1） 路基沖擊壓實(shí)技術(shù) 高速公路路基頂層采用沖擊壓實(shí)施工技術(shù)，提高路基上部約80cm深范圍內(nèi)的壓實(shí)度，提前完成了約4cm的路基沉降，形成整體穩(wěn)定、均勻連續(xù)的高速公路上路床，為實(shí)現(xiàn)高速公路路面的長(zhǎng)壽命提

7、供基礎(chǔ)保證。 沖擊壓實(shí)施工 （2） 土壤固化劑 采用美國(guó)進(jìn)口的土壤固化劑穩(wěn)定砂性土。不但可以減少裂縫，而且與二灰穩(wěn)定土相比，減少環(huán)境污染，方便施工，加快施工進(jìn)度，對(duì)粉性土壤效果顯著。尉許路采用的路床頂面20cm土壤固化劑處理強(qiáng)度達(dá)到0.6MPa以上。 土壤固化劑處理路床施工（3）二灰穩(wěn)定碎石基層中摻加硫酸鈉 二灰穩(wěn)定碎石基層具有較好的抗裂性能，但早期強(qiáng)度較低，所以，摻加硫酸鈉，可以提高早期強(qiáng)度，減少裂縫，降低施工難度，保證質(zhì)量。二灰碎石養(yǎng)生 （4）新型瀝青防水聯(lián)接層 與通常的0.6-0.8cm厚的封層相比，我們采用的瀝青防水聯(lián)接層厚度達(dá)1.5cm，不但起到防水和保護(hù)基層的作用，而且有效地聯(lián)接了

8、基層和水泥砼面層，分散水泥面層和基層之間的應(yīng)力，減輕了水泥砼面層對(duì)基層的沖擊與磨損。因此，聯(lián)接層的設(shè)置，大大降低了基層破壞、面板脫空、唧泥等病害發(fā)生的可能性，并保護(hù)基層免遭施工車(chē)輛的損壞。 防水聯(lián)接層施工（5）高抗折強(qiáng)度、大厚度、小板塊水泥砼路面 采用超強(qiáng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度達(dá)5.5 MPa。實(shí)際施工中，無(wú)論是室內(nèi)小梁試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還是現(xiàn)場(chǎng)鉆芯的劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)，混凝土的強(qiáng)度都達(dá)到了6.0MPa以上。 采用滑模攤鋪技術(shù) 為保證路面施工質(zhì)量和工程進(jìn)度，在河南省第一次全面采用滑模攤鋪技術(shù)進(jìn)行水泥混凝土面板施工。水泥混凝土滑模施工二灰碎石 18cm防水聯(lián)接層1.5cm水泥砼面層 28cm 面板的全部縮縫

9、設(shè)傳力桿，防止大噸位車(chē)輛荷載對(duì)路面的損害，保證路面行駛舒適性。研究并開(kāi)發(fā)了傳力桿自動(dòng)植入機(jī)，并成功地運(yùn)用于實(shí)際工程施工。 傳力桿自動(dòng)植入機(jī)傳力桿埋置效果傳力桿埋置效果 通過(guò)巧妙的板塊劃分技術(shù)，減少約34%的溫度和荷載綜合板底應(yīng)力；28cm是目前河南省最厚的水泥混凝土面板，將大大提高水泥砼路面的使用壽命。（詳細(xì)板塊劃分方案見(jiàn)稍后的圖示） 巧妙的板塊劃分方式 水泥混凝土路面平面尺寸一般是4m4m、4m5m，板寬一般為4m。高速公路行車(chē)道寬一般為3.5m3.75m，這樣的劃分方式經(jīng)常導(dǎo)致車(chē)輛行駛在一塊混凝土板上，或使一側(cè)車(chē)輪沿縫行駛，致使混凝土板底經(jīng)常處于高應(yīng)力水平的荷載作用下，造成混凝土因局部應(yīng)力

10、過(guò)大而破壞，實(shí)際使用壽命降低。 40075 375375 50 300400375緊急停車(chē)帶行車(chē)線(xiàn)行車(chē)線(xiàn) 縱縫縱縫單位：（cm）常規(guī)板塊劃分前進(jìn)方向 路 緣 帶 我們創(chuàng)造性地提出在高速公路上采用3m4m的板塊劃分方式，旨在解決上面所述問(wèn)題。行車(chē)線(xiàn)縱縫縱縫縱縫行車(chē)線(xiàn)行車(chē)線(xiàn)行車(chē)線(xiàn)300300300300單位：（cm）5035037537550前進(jìn)方向 3m4m板塊劃分 3m4m的板塊劃分，能確保各個(gè)行車(chē)道上的車(chē)輛能夠騎縫而行，兩側(cè)車(chē)輪分別作用在兩塊板上，使板底應(yīng)力盡可能降低。3mx4m 板塊劃分板長(zhǎng)4m板寬3m裸化機(jī)的研制裸化機(jī)的改進(jìn)裸化機(jī)定型產(chǎn)品 灌 縫 圖(cm)1.2 0.60.021.92

11、0.06270.4填縫條填縫料9切縫深度 ( 6 ) 高性能瀝青應(yīng)力吸收層和上面層 2cm的應(yīng)力吸收層采用特殊配比和高品質(zhì)瀝青，起粘結(jié)、防水與防止反射裂縫作用。 2 cm 應(yīng)力吸收層 28cm 水泥砼面層4cm厚改性瀝青面層技術(shù)指標(biāo) 采用SBS改性瀝青，滿(mǎn)足我國(guó)部頒標(biāo)準(zhǔn)I-D級(jí)技術(shù)要求，還應(yīng)滿(mǎn)足以下指標(biāo)：軟化點(diǎn)70以上彈性恢復(fù)（25）80TFOT后5延度25cm車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度 DS4000次/mm 小梁彎曲試驗(yàn)最大破壞應(yīng)變 max2500u2cm厚改性瀝青應(yīng)力吸收層技術(shù)指標(biāo) 采用特制SBS改性瀝青，SBS含量5%，指標(biāo)滿(mǎn)足部頒標(biāo)準(zhǔn)I-D級(jí)的要求軟化點(diǎn)7585彈性恢復(fù)（25）85%TFOT后5

12、延度30cm車(chē)轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度 DS2000次/mm小梁彎曲試驗(yàn)最大破壞應(yīng)變max3500u混合料級(jí)配需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，其中礦粉用量8%，油石比8%直徑25cm 直徑30cm 直徑35cm現(xiàn)場(chǎng)溫度 25 以防為主、層層設(shè)防、防排結(jié)合。 依據(jù)地形，分散與集中相結(jié)合。 雨水利用，回饋?zhàn)匀弧＃?）防水排水綜合設(shè)計(jì) 在路基高度低于2.5米，橫坡大于縱坡，距高速公路越遠(yuǎn)地勢(shì)越低的地段，采用分散排水，通過(guò)植草和種灌木進(jìn)行邊坡防護(hù)。 取消坡腳防護(hù)砌體，采用坡腳護(hù)坡道并綠化的方式，融入自然。 排水方式放樣圖5 13.6 5 三維網(wǎng)植草邊坡剖面 （一） 粘性土 H5m土路肩集水槽小冠花 砂性土0H5m0H2.5 用二層

13、網(wǎng)墊 2.5H5 用三層網(wǎng)墊三維網(wǎng)植草邊坡剖面圖 （二）75811綠色植被混凝土25cm厚7.5號(hào)漿砌片石護(hù)腳2002881001：1.51001:180漿砌砼預(yù)制塊水泥石灰土40 原邊溝、邊坡設(shè)計(jì)1012 （8）路肩敷設(shè)法通信管道設(shè)置 根據(jù)課題研究成果，尉許高速公路由12孔變更為4孔通信管道，避免造成通信管道的閑置。 通信管道由中央分隔帶移至路肩，采用防眩板代替植物防眩，把中央分隔帶完全封閉。中央分隔帶積水中央分隔帶橫向排水管中粗砂填土 夯實(shí)防護(hù)欄直徑8cm中空耐壓型塑料管中央分隔帶內(nèi)通信管道埋設(shè)斷面圖路面設(shè)計(jì)高程土路肩下通信管道埋設(shè)斷面圖路緣帶土路肩750231405路 面路 基中粗砂單側(cè)

14、管群中心線(xiàn)土路肩邊緣線(xiàn)400 2802001：0.01路基邊坡尉許路中央分隔帶護(hù)欄尉許路中央分隔帶護(hù)欄美國(guó)水泥砼護(hù)欄 （9）28米路基設(shè)置六車(chē)道 我們采用了“四車(chē)道改六車(chē)道”方案，即在28m路基上設(shè)置六車(chē)道。由于四車(chē)道布置時(shí)，緊急停車(chē)帶的利用率很低，造成很大的資源浪費(fèi)。我們提出的設(shè)計(jì)是增加1m寬的路面，而布置六車(chē)道，另外在跨線(xiàn)橋附近設(shè)置停車(chē)島以代替緊急停車(chē)帶。 四改六車(chē)道布置（單位m）超車(chē)道行車(chē)道緊 急停車(chē)帶中央帶小車(chē)行車(chē)道大貨 路緣帶停車(chē)島雙向四車(chē)道布置圖雙向六車(chē)道布置圖7.510.80.70.75中央帶0.5 3.00.75路緣帶 “四車(chē)道改六車(chē)道”方案僅增加了1米寬的路面建設(shè)費(fèi)用，但經(jīng)濟(jì)

15、效益和社會(huì)效益是巨大的。 首先，六車(chē)道分擔(dān)四車(chē)道的車(chē)輛荷載，增加了道路通行能力，避免了目前緊急停車(chē)帶利用率極低造成的浪費(fèi)。特別是外側(cè)車(chē)道的劃分，將速度相對(duì)較慢、載重較大的大貨車(chē)與拖掛車(chē)進(jìn)行分流，既提高了車(chē)道的通行能力，又延長(zhǎng)了車(chē)道的使用壽命。 其次，“四車(chē)道改六車(chē)道”方案可以大大節(jié)約以后“四改六”的擴(kuò)建投資費(fèi)用，減少占用土地資源，并可避免高速公路擴(kuò)建施工給高速公路正常運(yùn)營(yíng)和安全運(yùn)輸帶來(lái)的不利影響。 (10) 提高行車(chē)安全性的措施 在尉許路路基高度低于2.5米的路段不設(shè)防撞護(hù)欄，采用放緩邊坡的方法，降低工程造價(jià)，減少二次事故，提高行車(chē)安全性。 車(chē)道邊緣線(xiàn)外側(cè)設(shè)置隆聲帶。八、尉許路的先進(jìn)性（一）國(guó)

16、內(nèi)第一次（9項(xiàng)）1、第一個(gè)提出并設(shè)計(jì)使用壽命50年以上長(zhǎng)壽命路面理論設(shè)計(jì)和典型路面結(jié)構(gòu)組合，并大規(guī)模付諸實(shí)踐（鋪筑了長(zhǎng)度達(dá)64的高速公路）。為解決重、超載對(duì)路面使用壽命的影響，延長(zhǎng)道路使用壽命，具有特別重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。2、第一個(gè)詳細(xì)、系統(tǒng)研究了高速公路通訊管道數(shù)量與通信能力；位置的相互關(guān)系，提出并設(shè)計(jì)實(shí)施了4管路敷設(shè)法方案，有效地節(jié)約了資源，并為解決中央分離帶積水和通訊管理維修對(duì)高速安全和運(yùn)行能力的影響打下了基礎(chǔ)。3、第一次提出并實(shí)施了在水泥砼板下設(shè)置1.5瀝青砼防水連接層方案（稀漿封層、三層實(shí)施、改性瀝青5延度達(dá)50以上），對(duì)防止水泥砼類(lèi)路面結(jié)構(gòu)板下唧泥、脫空、造成斷板具有重要作用

17、。4、第一次提出并實(shí)施了小板塊水泥砼路面，板塊劃分有效地減少了荷載應(yīng)力，是抵抗重載、超載交通和溫度應(yīng)力的有效型式5、第一次設(shè)計(jì)并研制了寬12.5m的鋼筋植入機(jī)（分離式和整體式兩種），使水泥砼滑模攤鋪由于施工縮縫傳力桿植入而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)施工成為可能，為有效減輕縮縫豎向變形，提供連續(xù)、舒適的行車(chē)條件打下了基礎(chǔ)。6、第一次在新建水泥砼路面上大規(guī)模采用應(yīng)力吸收層工藝，和小板塊水泥砼板共同作用，為減輕水泥砼面板縮縫、縱縫反射至面層進(jìn)而產(chǎn)生水損壞打下了基礎(chǔ)。7、第一次將土壤固化劑引用到高速公路、路床處理和路面基層，通過(guò)大量試驗(yàn)研究了粉性土、沙性土、亞粘土摻加固化劑和其它材料作為路面基層的可能性，并作為基

18、層鋪筑了400m試驗(yàn)路段，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、降低工程造價(jià)、提高工程質(zhì)量具有重要作用。8、第一次在水泥砼板面上采用裸化技術(shù)，研制成功了整套的裸化處理設(shè)備，通過(guò)大量試驗(yàn)，確定了裸化的開(kāi)始時(shí)間和施工工藝，為實(shí)現(xiàn)剛?cè)峤Y(jié)合的長(zhǎng)壽命路面優(yōu)異的層間聯(lián)結(jié)創(chuàng)造了條件。9、在綜合防排水方面，第一次確定了下述設(shè)計(jì)原則:路面排水設(shè)計(jì)原則：以防為主，層層設(shè)防，防排結(jié)合；路肩、邊溝排水設(shè)計(jì)原則：以分散排水為主，依據(jù)地形、土質(zhì)，分散與集中相結(jié)合，保護(hù)水資源；防護(hù)工程設(shè)計(jì)原則：以綠色防護(hù)為主，以本地苗木為主，盡量減少白色污染，保護(hù)環(huán)境，融入自然。 （二）河南省內(nèi)第一次（12項(xiàng)）1、第一次提出并實(shí)現(xiàn)了高速公路改高路堤為低路堤的設(shè)計(jì)目標(biāo)，全線(xiàn)64設(shè)上跨天橋33座，（平均1.941處），路基平均填土高度2.87m。2、第一次提出并實(shí)現(xiàn)了“四改六”的車(chē)道劃分方案，分散了路面車(chē)輛荷載，相應(yīng)增加了路