黄河冲积平原区道路病害防治与路面结构改进.docx

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1、第六章黄河冲积平原区道路病害防治措施与路面构造的改善6.1 引言目前，具有良好强度、刚度、稳定性日勺半刚性基层在我国高等级公路中广泛采用，它可以有效减少沥青面层底部的拉应力且具有很好的经济性。不过，由于黄河冲积平原区地下水位较高，用作路基的粉土压实困难、塑性指数低、粘聚力小，导致路基工后沉降大，强度衰减剧烈，导致该地区特殊口勺道路病害。同步，由于密实时半刚性基层使通过沥青面层空隙和裂缝渗透的雨水滞留于基层顶面，无法排出的水在车辆荷载反复作用下形成的动水压力，导致基层冲刷、唧泥。为了克服半刚性路面构造的这种缺陷，需要对路面构造进行改善。6.2 路基路面病害常用防治措施路基病害防治措施(1)路基不

2、均匀沉降防治措施处治路基不均匀沉降的措施较多，总结国内外对路基沉降及不均匀沉降的处治措施有：采用低等级路面过渡采用低等级路面过渡处治不均匀沉降是目前用得较多的处治措施，先用低等级路面铺筑,待沉降稳定后，再用罩面处理。它是一种比较被动的手段。采用桥头搭板处治桥头沉降桥头搭板也是目前处理桥头跳车用得最普遍、最直观的手段。通过在过渡段设置一定长度的刚性搭板，端放在桥台等人工构造物固定端处，并加设防滑锚固钢筋和在搭板上预留灌浆孔，使两个对接性质不一样的路面体系在变形沉降上能平稳过渡。压力灌浆法压力灌浆法是运用机械施加高压，把能固化的浆液压入土体空隙，浆液凝固后，把压力区范围内的土体固结，使松散的土颗粒

3、形成整体到达控制沉降，减少不均匀沉降的)目口勺，尤其是针对公路路基下局部软弱土基的处治，可以直接改善土体构造，固结土体，控制沉降。强夯法强夯法与压力灌浆法都是目前发展起来的处治路基不均匀沉降的有效措施。强夯法处治是运用大能量直接作用在被处治范围上，通过整体提高被处治体的密实度来减少不均匀沉降变形。(2)路基承载力局限性防治措施假如土基施工中的压实度控制不好，引起路基局部或整体沉降，势必会导致路面损坏，直接影响行车安全。在高速公路建设中，通过控制最佳含水量、碾压质量、压实机具以及集料选择等原因，压实原则Fl勺质量得到了很好的保证。然而，由于粉质土具有明显的毛细上升现象导致路基含水量增大，承载力减

4、少；同步在长期行车动荷载的影响下，密实度减少。这两种原因导致於!路基承载力局限性目前工程界尚未提出合适於)处治措施。半刚性路面病害防治措施半刚性基层是目前我国高等级公路的重要基层类型，它的最大问题是轻易产生路面裂缝。其中一部分是由于行车荷载或不均匀沉降作用所产生的构造性破坏裂缝，另一部分则是由于半刚性基层的干缩及温缩开裂在沥青面层产生的反射裂缝。目前较有效H勺处理措施之一是，采用级配碎石作柔性基层、无机结合料稳定类材料作底基层的I组合式沥青路面构造，即在老式半刚性沥青路面的半刚性基层上加铺级配碎石构造层,以形成“沥青混凝土面层十级配碎石基层+半刚性底基层”的组合式构造，可视为一种夹层构造。该路

5、面构造使半刚性基层下放，可以减小半刚性构造层的温度梯度，加强整个路面构造的排水性能，并且由于级配碎石相对较大的应变能，可以有效地消减沥青路面的反射裂缝，减少水损害的发生。实践证明，组合式沥青路面构造在应对重载交通、不均匀沉降、水损坏等方面效果良好，可以有效地发挥半刚性基层高强度的长处及级配碎石防反射裂缝的I良好性能，减少路面初期破坏，有效提高路面长期使用性能。处理措施之二是采用长寿命、低养护的永久性沥青路面，永久性沥青路面（又称长寿命沥青路面）是国际沥青路面界提出的新技术。国外20世纪60年代以来修建了大量全厚式沥青路面和深层高强沥青路面，设计及施工良好的路面体现了很好的性能，提供了良好的长期

6、服务性能。全厚式路面是指沥青路面层直接建筑在处治的或未处治的土基上，深层高强沥青路面则直接铺筑在粒料基层上，特点是路面的总厚度不大于老式的采用沥青面层较薄的路面构造的厚度，基本上消除了老式的普遍存在的疲劳损坏，路面的损坏只发生在路面的上部。永久性沥青路面重要针对重交通量道路而言，也适合于中、轻交通道路，以及旧路道路的维修和重建中。6.3 夹层路面构造的提出6.3.1 级配碎石作柔性基层这种构造理论上具有合理性：级配碎石属于散粒体，密实的碎石基层具有较高的抗压特性却不能承受拉力，故其不能传递半刚性基层裂缝的拉应力和拉应变。且级配碎石自身收缩系数极小，几乎为零，因而消除了裂缝扩展的也许性；级配碎石

7、中间层的隔离作用减少了下卧半刚性基层遭受温度、湿度的影响使半刚性基层深入收缩时也许性大为减小；同步级配碎石由于空隙较大，还能起到排水层的作用。6.3.2 不过级配碎石还存在模量低，假如需要减少沥青面层底部H勺拉应力则需加厚沥青层，从而增长路面口勺永久变形；以及级配碎石工程质量变异性较大的不良影响。有关资料表明，严格In材料选择、合理时级配、严格的施工工艺控制是提高级配碎石强度和稳定性的关键。6.3.3 1.SPM作柔性基层大粒径碎石混合料(LargeStoneAsphaltMixes,LSAM),由于具有良好的路用性能而被逐渐得到重视和深入研究，并开始在老路改造中得到实践与应用。它分为密实式级

8、配、开式级配两种形式，开式级配混合料的空隙率为10%15%,甚至更大，其功能同ATPB,具有排水作用，是最大公称粒径在2563mm之间的热拌热铺沥青混合料。称为大粒径碎石排水性沥青混合料(LargeStonePorousAsphaltM以es,LSPM)。混合料构造性能有如下特点：(2) (1)大碎石沥青混合料一般最大粒径在25mm以上，最大可达6375mm,-一般由较大粒径单粒径集料和少许的细集料构成，一般不需要添加矿粉，铺筑厚度一般为集料最大粒径的2.54倍。(3) 1.SAM其级配类型一般有2种，一类是密级配的沥青混合料，空隙率在35%之间：另一类是开级配的沥青混合料，空隙率在15%左右

9、。后一类构造有较大空隙率，有排水功能，可用作排水层将渗透路面的水排出，减少水损害。(4) 1.SAM沥青用量比一般沥青混合料更低，更经济。大粒径碎石混合料比一般粒径碎石混合料的比表面积小，因此，沥青膜厚度相似，大粒径碎石混合料沥青用量更低。(4)由于细集料较少，粗集料之间互相嵌挤，形成强健的骨架构造，提供足够的强度，可以用作新建道路的)承重层及改建道路的补强层。(5)由于大碎石混合料H勺空隙率较大、骨料间隙较大，用作老路补强可以很好地抵御下层的J反射裂缝对上层路面H勺影响。(7) (6)大粒径碎石沥青混合料可以抵御日益增长的交通荷载带来的车辙问题，提高路面构造的抗永久变形能力。(8) 1.SA

10、M一般铺筑在基层，其上各层在保证必需的铺筑厚度和压实度的前提下，应当尽量减薄其厚度，以便最大程度发挥LSAM抗车辙能力。6.4 基于路基强度衰减条件下的夹层路面构造力学分析6.4.1 不一样含水量下路面构造的力学分析本章计算以级配碎石作柔性基层为例，分析路基强度衰减对夹层路面构造下基层附加应力的影响，取下基层模量分别为500MPa、700MPa、100oMPa、1300MPa、1500MPa和2023MPa。计算措施及计算参数同第四章表4.3、4.6o新的组合式沥青混凝土路面构造见表6.I0SMA134cm1400MPa0.25Superpave206cm1200MPa0.25SMA134cm

11、1400MPa0.25Superpave206cm1200MPa0.25沥青稳定碎石24Cm100OMPa0.25Superpave258cm100OMPa0.25级配碎石15CmE=Kl小0.30水稳碎石38Cm1300MPa0.25下基层二灰土20Cm600MPa0.25士基(1)夹层构造(构造一)士基(2)半刚性基层构造图6.1夹层构造和半刚性基层路面构造(1)夹层构造面层层底弯拉应力含水量(%)1012141618202224-0.15 1-1含水量()IO 12141618202224-0.15 111(a)下基层模量为500MPa含水量(%)IO12141618202224-0.1

12、5 I I,-0.45 -0.7MPa-0.8MPa-0.9MPaLOMPa-0.55(b)下基层模量为700MPa含水量(%)1012141618202224-0.25 .- 一 .-0.25-0.35-0.450.55 0.7MPa -08MP -0.9MPa -I .OM Pa354555-0.-0.Q- 0.8MPa- 0.9MPaI .OM Pa(c)下基层模量为IoooMPa含水量(%)1012141618202224-0.15 IiI(d)下基层模量为1300Mpa含水量(%)1012141618202224-0.15 II111253545Qq-O.(W)-R囹4a到-0.25

13、-0.35- 0.7MPa0.8MPa -09MPa LOMPa-0.45-0.55-0.7MPa -*-0.8MPa -0.9MPa LOMPa(e)下基层模量为500Mpa(f)卜基层模量为2023MPa图6.2夹层构造面层层底弯拉应力2.5(a)卜基层刚度500MPa时不一样荷载下面层层底弯 拉应力变化状况注：1W= 15.4%； 2W=23.4%2.5(b)下基层刚度变化时面层层底弯拉应力变化状况注：1P=O.7MPa. W =15.4%；2P=LOMPa、W =23.4%图6.3夹层构造面层层底弯拉应力柱状图图6.2、6.3为夹层构造中面层层底弯拉应力随含水量变化时的变化规律，由图表

14、明，面层层底受压应力作用，压应力值随含水量的增大而略有增长，如下基层刚度500MPa、荷载为0.7MPa时，卬=23.4%时的压应力值约为卬=15.4%时的1.08倍；面层层底压应力值随下基层刚度的)提高而略微减小，但差异不大，如荷载为LOMPa、w=23.4%时，下基层刚度为2023MPa时的面层层底压应力值约为下基层刚度为500MPa时的0.96倍。(2)夹层构造上基层层底弯拉应力0807()60504 OSOSo (BdK怪与软(a)下基层模量为500MPaQd=)我送名附(b)下基层模量为700MPa(Ed5-S-R囱百剑（c）下基层模量为IoOoMPa-0.7MPa -*- 0.8MPa-0-9MPa LOMPa0.030.020.01 0.Ib 121416182022 一 240.01 ,含水量（%）(e)下基层模量为1500Mpa,034,0270.02,013,006O O O O(Edn) 到-0.0011012141618202224含水量（%）(d)下基层模量为1300Mpa-0.7MPU0.8MPa- 0.9MPa LOMPa0.0250.0150.005-0.005 IP 12141618202224-0.015-0.025含水量(%)(f)下基层模量为2023MPa图6.4夹层构造上基层层底弯拉应力据举y(a)卜基层刚度500