建筑瀝青路面車轍病害分析

瀝青路面車轍病害分析：車轍類型：失穩(wěn)型車轍：高溫穩(wěn)定性缺乏時產(chǎn)生；結(jié)構(gòu)型車轍：重載作用下的整體永久變形；磨耗型車轍：車輪磨耗而產(chǎn)生的變形。車轍產(chǎn)生機理：車轍的形成主要是因為：瀝青混合料的后續(xù)壓實；瀝青混合料的流動變形；瀝青混合料的結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)變形。車轍的危害①影響平整度；②強度降低，誘發(fā)各種病害；③車轍積水導(dǎo)致車輛漂滑；④車輛失控，影響行車的穩(wěn)定性。車轍的影響因素及分析①輪載及交通量增大和渠化交通②高溫及水文條件可大降低路面結(jié)構(gòu)的抗變形能力；③路面的結(jié)構(gòu)類型；④路面材料性能與組成；⑤施工因素。車轍的控制指標(biāo)有三種：路基頂面允許豎向壓應(yīng)變；瀝青層容許永久變形；及路面容許車轍深度。以后者為主要控制指標(biāo)。。國外容許車轍深度確實定1)日本：①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2～5倍。②當(dāng)裂縫超過20%時，車轍深度超過20mm時，要補強。2)美國①一般路段不超過30mm；②交叉口容許2～5倍于一般路段。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10～1515～2025～30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。經(jīng)驗法：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)特性之間的經(jīng)驗關(guān)系理論-經(jīng)驗法：理論-經(jīng)驗法：理論法：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)。理論法：永久變形估算模型如下：理論法：永久變形估算模型如下：國內(nèi)外對瀝青層永久變形的預(yù)估方法，可歸納如下：理論法：在車轍預(yù)估方面，粘彈性理論比彈性理論更為合理。為了彌補現(xiàn)有車轍計算方法的缺乏，提出了一種以粘彈性層狀體系理論為根底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。車轍深度RD的計算方法：車轍深度RD的計算流程：以車轍為控制指標(biāo)的路面設(shè)計方法：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)行標(biāo)準(zhǔn)要求在材料設(shè)計階段對瀝青混合料進行車轍試驗，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)計的別離，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。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)瀝青材料及礦料的選擇1)礦料(骨架)。礦料的形狀、抗壓強度、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。2)瀝青結(jié)合料(肌肉)。選擇高溫穩(wěn)定性好的瀝青與細集料所形成的膠砂是關(guān)鍵。3)瀝青混合料(整體)。混合料中的空隙率、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。施工工藝如碾壓時的溫度、厚度、壓實度、平整度等。交通管理如車輛的超載、啟動和制動等作用。非失穩(wěn)型車轍(RD<20mm)①稀漿封層：以乳化瀝青為結(jié)合料。②微表處：以改性的乳化瀝青為結(jié)合料。③超薄磨耗層等方法失穩(wěn)型車轍(RD>20mm)查明成因及車轍產(chǎn)生的部位，在去除失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)層后采有罩面補強等方法治理。軟土路基病害概述軟土地基路堤的主要病害1．路基沉陷2．邊坡滑塌3．不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞在軟基上修筑高速公路的技術(shù)問題1．選擇適宜的勘探手段和勘探技術(shù)途徑2．軟粘土根本特性和結(jié)構(gòu)特性的研究3．軟土地基加固方案確實定4．提高沉降量計算的可靠性〔1〕固結(jié)沉降的計算方法〔2〕瞬時沉降量〔3〕次固結(jié)的影響程度〔4〕壓縮層厚度的考慮〔5〕地基預(yù)壓時間確實定5．路堤填筑速率確實定路基病害防治方法在工程的前、中和后期應(yīng)分別采取“避、防、治〞的原那么，就能到達預(yù)期效果。1〕“避〞即在公路選線時，根據(jù)不同等級公路標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)多方案比擬，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。2〕“防〞即在工程實施階段，對已掌握的不良地質(zhì)隱患進行分析研究，確定針對性預(yù)防方案，把災(zāi)害隱患消除在萌芽狀態(tài)。3〕“治〞即在公路營運階段，對受到大自然或人為因素影響而發(fā)生的災(zāi)害進行調(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路面基層病害概述半剛性基層材料的強度形成原理1、石灰穩(wěn)定類材料強度形成原理石灰土的強度形成需要一定的溫度和濕度。初期表現(xiàn)為土的結(jié)團、塑性降低、最正確含水量增大和最大密實度減小等；后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高土的強度與穩(wěn)定性。2、水泥穩(wěn)定類材料強度形成原理影響水泥穩(wěn)定土強度與穩(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)濟性，應(yīng)有一個合理的水泥用量范圍。3、綜合穩(wěn)定類材料強度形成原理綜合穩(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)?！?〕石灰粉煤灰〔簡稱二灰〕穩(wěn)定類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)晶體具有較強的膠結(jié)能力，其強度、剛度、穩(wěn)定性和抗凍性均有顯著改善?！?〕水泥石灰綜合穩(wěn)定類石灰是水泥穩(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。半剛性基層材料的縮裂特性半剛性材料的缺點是抗變形能力低，在溫度或濕度變化時易產(chǎn)生開裂，易形成反射裂縫。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。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。半剛性基層材料的縮裂特性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。水泥砂礫類的水泥含量約為5%時，具有較強的抗干縮能力，適用于溫差不大的地區(qū)。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，以局部水泥代替局部石灰，提高其抗干縮能力，以減輕縮裂。二灰砂礫類集料含量約為75%時，抗干縮與溫縮能力均較強，可適用于不同地區(qū)，主要是解決早強缺乏的問題。半剛性基層施工應(yīng)注意的問題〔1〕施工季節(jié)最低溫度應(yīng)在50C以上；在雨季應(yīng)特別注意氣候變化，勿使運到路上的集料過分潮濕?！?〕水泥穩(wěn)定類材料施工作業(yè)長度確實定應(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?！?〕接茬處理〔4〕養(yǎng)生期的探討1.軟土病害軟土及其特征：定義：軟土具有含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、滲透性小、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小等不利工程性質(zhì)，需要進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①天然含水量≥35或液限以特征和力學(xué)指標(biāo)確定②天然孔隙比≥1③剪切強度＜35kpa鐵道部①天然含水量接近或大于液限以力學(xué)指標(biāo)確定②孔隙比＞1③壓縮模量＜4000kpa④標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)⑤靜力觸探貫入阻力⑥不排水強度建設(shè)部①外觀以灰色為主的細粘土以特征為主來確定②天然含水量不小于液限③天然孔隙比不小于1.0軟土及其特征：軟土的類型按成因可分為三大類：①濱海沉積(沿海地區(qū))、②內(nèi)陸平原(淮河及松遼平原)③山地沉積(西南及南方山區(qū)及丘陵地區(qū))。軟土的工程性質(zhì)①深色、細粒、有機質(zhì)含量高；②天然含水量高；③天然孔隙比大；④滲透系數(shù)?。虎輭嚎s性高；⑥抗剪強度低；⑦靈敏度高并具有顯著的流變特性。軟土及其特征：軟土地基的技術(shù)要求①地基處理超載預(yù)壓10個月后沉降速率不大于0.168mm/天，才能進行二次填筑，隨后才能進行橋涵構(gòu)造物和路基及路面的施工；②位移邊樁沉降不大于3mm/d；③斜移管控制在不大于5mm/d；④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：常用的方法：換填。由埋層的深度和厚度決定；拋石。由埋層的深度和厚度及基底的強度決定；拋石宜由中間向兩邊，由高處向低處，碾壓之后，鋪反濾層。排水固結(jié)法：通過設(shè)置橫向和縱向排水系統(tǒng)及超載預(yù)壓使地基到達排水固結(jié)，先期產(chǎn)生固結(jié)沉降，減少工后沉降。排水砂墊層砂井及袋裝砂井塑料排水板反壓護道超載預(yù)壓復(fù)合地基法：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。粒料樁、旋噴樁石灰樁其它方法：強夯法(10～40t的重錘)：加筋土法：土工織物鋪墊超輕質(zhì)料填土法：聚苯乙烯板塊(ESE)容重只有土的1/50～1/100，并具有較好的強度和壓縮性能，可有效減小荷載，必要時還可置換局部地基土。軟土病害處治工程實例：墊層與淺層處治1)適用范圍填土高度小、軟土層薄、排水性好、砂源豐富、工期不緊的軟土路基。2)設(shè)計要點①厚度：0.5～1.0m，寬度：超寬：0.5～1.0m。②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械施工。③根據(jù)不同情況可采用平鋪法、插振法、水撼法、夯實法及碾壓法施工。豎向排水法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。工程實例分析：塑料排水板與土工格柵法處理軟基設(shè)計原理：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。豎向排水法施工要點①施工準(zhǔn)備②敷設(shè)下層水平排水體系③插設(shè)排水板排水板參數(shù)的選擇，插板機選擇(普通式，履帶式、門式軌道插板機)，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。④真空預(yù)壓(個別工程選擇，可一次加到設(shè)計荷載)⑤攤鋪上層砂墊層，形成上層水平排水體系⑥敷設(shè)土工格柵⑦填筑路堤施工監(jiān)測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)進行實時監(jiān)控。粉噴樁法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)反響，從而形成復(fù)合地基。設(shè)計要點：注意樁徑、樁距、樁長確實定及固化劑的選定和配合比確實定。施工要點：鉆機的選擇；粉體發(fā)送器的配置；空氣壓縮機壓力的調(diào)節(jié)；攪拌鉆頭的質(zhì)量。灌漿法是依據(jù)物理化學(xué)原理，利用機械設(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)擴散和固化，以到達提高地基強度、降低滲透性、改善地基物理力學(xué)性質(zhì)的一種方法。灌漿法1)施工工藝鉆孔、制漿、灌漿、封孔2)技術(shù)要點：成孔、管位確定和孔口的封堵、攪漿、灌漿、封孔3)效果檢驗與評價①灌漿資料分析②靜載荷試驗③鉆孔取芯標(biāo)貫試驗和探槽開挖檢查④彎沉試驗軟土路基沉降動態(tài)觀測1.觀測目的控制填土速率；確定構(gòu)造物和路面結(jié)構(gòu)的施工期；實測路基沉降，為路基穩(wěn)定設(shè)計提供依據(jù)。2.觀測頻率及控制標(biāo)準(zhǔn)施工時：完工后：發(fā)現(xiàn)問題時：3.觀測內(nèi)容地表沉降量觀測1〕觀測儀具的埋