路面结构层

路面结构层（共12篇）

路面结构层 篇1

国内外大量的路面损坏状况调查和路面使用经验表明,进入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的首要原因。

公路排水设计规范提出在路面结构内设置排水基层或排水垫层排水系统,但是对排水基层的设置没有统一的规定,没有直接说明沥青稳定碎石排水材料的抗压回弹模量的取值,也没有在结构计算中加以分析说明。在高等级半刚性基层沥青路面结构中,基层材料多采用无机结合料稳定碎砾石,由于沥青稳定碎石排水层材料孔隙率较大(一般为15%),相对于沥青面层和半刚性基层,其回弹模量值较低。这就形成了一种“软”夹层结构,这会给路面结构带来什么不利影响,同时设置沥青稳定碎石排水层可否取代部分结构层的厚度,这些问题需要通过结构分析予以解决。

1 结构分析

1.1 结构分析模型

结构分析采用的三个结构模型见图1～图3。

1.2 排水层模量分析

分析排水层模量的变化对结构各个性能指标的影响时,固定排水层厚度为8 cm,考虑基层模量为700 MPa,1 500 MPa,4 000 MPa和10 000 MPa的情况,并分别考虑了保持原结构总厚度不变和原结构各层厚度不变两种情况。沥青稳定碎石排水层的模量从500 MPa到1 400 MPa变化,分别代入结构中进行计算。

由计算结果可知:1)沥青稳定碎石排水层模量的变化对路表弯沉、排水层底面应力、基层底面拉应力和土基顶面压应变的影响很小。2)沥青稳定碎石排水层模量的变化对面层底面应力的影响较大。随着排水层模量的增加,面层底面应力由拉应力向压应力转变。

1.3 排水层厚度的分析

排水层厚度通常在8 cm～15 cm范围内选用,但最小厚度不得小于6 cm,固定排水层模量(排水上基层模量为1 000 MPa,排水下面层模量为1 100 MPa),沥青稳定碎石排水层的厚度从6 cm到15 cm变化,分别代入结构中进行计算。

由计算结果可知:1)沥青稳定碎石排水层厚度的变化对路表弯沉、排水层底面应力、基层底面应力和土基顶面最大压应变几乎没有影响。2)沥青稳定碎石排水层厚度的变化对面层底面应力的影响较大。随着排水层厚度的增加,面层底应力由压应力向拉应力转变。设置排水上基层的结构中,面层底面应力在排水层厚度为10 cm(总厚度不变的情形为12 cm)时由压应力转变为拉应力;设置排水下面层的结构中,面层底面应力在排水层厚度为10 cm(总厚度不变的情形为11 cm)时由压应力转变为拉应力。3)虽然排水层厚度的增加使得沥青面层底面产生拉应力,但拉应力值很小(远小于面层的容许拉应力,大约为其值的1/1 000),并且随着厚度的增加,拉应力增加不明显。

1.4 沥青稳定碎石排水层模量及厚度的综合分析

鉴于排水层模量及厚度对面层底面应力的较显著影响,对两种方案进行不同排水层厚度和不同模量的综合影响分析,结果见图4和图5。

得到以下结论:

1)从图4可以看出,排水层厚度越小时,排水层模量对面层底应力的影响越小。随着排水模量的增加,面层底面的应力由拉应力向压应力转变。同一排水层厚度下,排水层模量越大越好。

2)从图5可以看出,排水层模量越大时,排水层厚度对面层底应力的影响越小。随着排水层厚度的增加,面层底面的应力由压应力向拉应力转变。同一排水层模量下,排水层的厚度越大,面层底面产生的拉应力越大。

3)在整个排水层厚度的取值范围内,对于设置排水上基层的路面结构,使得面层底面不出现拉应力的排水层模量需大于1 120 MPa;使得面层底面最大拉应力不超过0.1 MPa的排水层的模量需大于680 MPa;使得面层底面最大拉应力不超过0.2 MPa的排水层的模量在取值范围内都能满足。

4)在整个排水层厚度的取值范围内,对于设置排水下面层的路面结构,使得面层底面不出现拉应力的排水层模量需大于1 150 MPa;使得面层底面最大拉应力不超过0.1 MPa的排水层的模量需大于860 MPa;使得面层底面最大拉应力不超过0.2 MPa的排水层的模量需大于660 MPa;使得面层底面最大拉应力不超过0.3 MPa的排水层的模量需大于520 MPa。

5)在整个排水层模量的取值范围内,设置排水上基层的路面结构的面层底面最大弯拉应力都不超过0.17 MPa;设置排水下面层的路面结构的面层底面最大弯拉应力都不超过0.32 MPa。

2 最优结构的技术比较分析

2.1 设置排水上基层路面的最优结构

其他各层设计参数不变,设置排水上基层(厚度8 cm,模量1 000 MPa),分析基层模量从1 500 MPa到3 500 MPa变化、基层厚度从25 cm到40 cm变化共15种路面结构,得到关联度见表1。

从表1可以看出,模量对关联度影响较厚度的影响大。其中以加粗倾斜标记的1-9结构(结构总厚度不变)的关联度最大,即为设置排水上基层路面的最优结构。

2.2 设置排水下面层路面的最优结构

其他各层设计参数不变,设置排水下面层(厚度8 cm、模量1 100 MPa),分析基层模量从1 000 MPa到4 000 MPa变化、基层厚度从30 cm到40 cm变化共16种路面结构,得到关联度见表2。以加粗倾斜标记的2-12结构(结构总厚度不变)的关联度最大,即为设置排水下面层路面的最优结构。

2.3 较优方案的技术比较分析

对典型结构、设置排水上基层路面的最优结构、设置排水下面层路面的最优结构再度运用关联度方法,进行技术比较,得到的关联度分别为0.80和0.82。因此确定设置排水下面层路面的方案为较优方案。

3 结语

1)进入路面结构的自由水,是路面出现早期损坏或加速损坏的主要原因。在半刚性基层沥青路面内部设置沥青稳定碎石排水层可以在功能上削减半刚性基层的反射裂缝,减少渗入路面结构内部的自由水对路面的损坏。2)沥青稳定碎石排水层的模量和厚度对路表弯沉、基层底面应力和土基顶面应变的影响较小,但对面层底面的应力影响较显著。沥青稳定碎石排水层模量对面层底面应力的影响较排水层厚度的影响大。由结构分析得知,沥青稳定碎石排水层模量的取值最好在900 MPa以上,不宜低于600 MPa;在满足排水功能条件下,宜尽量选用较薄的排水层厚度。3)运用灰色系统关联度分析方法,对两种排水层方案的各个性能指标进行综合评价,分析出设置沥青稳定碎石排水下面层的方案优于设置沥青稳定碎石排水上基层的方案。

摘要：以多层弹性层状体系理论为基础建立沥青稳定碎石排水层的结构模型,在此模型中通过对排水层模量、排水层厚度以及模量和厚度的综合分析确定了最优的结构技术,有效的解决了路面的早期破坏。

关键词：沥青路面排水层,结构模型,排水层模量,排水层厚度,最优技术

参考文献

[1]王化海,张雪强.沥青稳定碎石排水基层的透水性分析[J].山西建筑,2007,33(5):324-325.

路面结构层 篇2

编号（）览表》。

5、承合同价款：（5）、开工前向乙方做好交桩工作。如果有必要，甲方可向乙方提供试验测量服务，满足乙方施工需要，其费用由乙方承担。

（6）、如果乙方严重违反合同，甲方提出又不加以改正，致使合同难以履行时，甲方有权采取一切措施直至终止合同，并视情节轻重，追究乙方法律责任。

（7）、从全局利益出发，在遇有紧急情况或突发事件时，有权对乙方的人员和设备进行统一调配和无偿使用。

（8）、对乙方在劳务施工过程中发生的一切对外经济活动所造成的后果，乙方自负，甲方不负任何责任。

2、乙方

（1）、要严格遵守国家的政策、法令和法规，及地方政府的规定。（2）、不得擅自将该承包的工程分包或转包给其他人，否则甲方有权解除本承包合同并没收其履约保证金。

（3）、必须服从甲方管理人员的安排, 并完成甲方及业主的质量进度要求。（4）、做好施工场地的平整、施工界区内的施工用水、用电、道路、管线的铺设、临时设施的建设管理、使用和维修。

（5）、根据甲乙双方初步协商，乙方拟投入本工程施工的人员和设备，应在本合同签定后 3 日内全部到达施工现场，并通知甲方有关负责人到现场清点签认，同时提供相应的证书。如果乙方上述人员和机械设备在施工过程中需要发生变动，乙方应提前 1 日书面通知甲方，并征得甲方项目经理同意，否则视乙方违约。

（6）、每月向甲方提供材料设备进场计划和施工用水用电计划。（7）、每月必须以书面的形式将合同履行情况上报甲方项目经理部。（8）、自备车辆接送监理抽检。

（9）、按甲方要求上报各种有关技术文件和资料、报表。

（10）、保质、保量、按期完成本合同规定的全部工程内容，包括设计变更和增加工程。全部工程必须达到本合同 造成的损失由乙方承担。

4、为保证施工的顺利进行，凡由甲方供应的主要材料，乙方不得擅自变卖或挪作它用，一旦发现，按 5 %处以罚款，情节严重者，甲方有权终止合同，乙方必须赔偿由此而发生的一切经济损失。

工安全，乙方在施工中造成的人身伤亡及财产损坏事故，及其对 书、施工技术文件等为依据。凡因乙方施工原因造成的工程不合格或有质量缺陷，由乙方无偿处理，并承担与此相关的责任，或由甲方进行修理，费用由乙方承担。

中扣除。

4、营业税、城市维护建设税、教育费附加及印花税由甲方代缴，结算时，在甲方支付给乙方的工程款中等额扣除。（待定）

2、同的所有附件，将作为本合同的有力补充。

3、合同签订时必须履行审批程序，甲方应由项目经理、项目总工、生产经理、合同部会签，未经会签审批的合同将视为无效合同，一切法律责任将由签订人个人负责。

4、此合同自双方代表签字盖章并在甲方收到乙方交纳的履约保证金后生效，至工程竣工验收完毕，保修期满并结清款项后自动失效。

5、本合同一式四份，甲方执三份，乙方执一份。

甲方（发包人方）公章：

乙方（承包人）公章： 法定代表人：

法定代表人： 或代理人：

或代理人： 联系电话：

联系电话 开户名：

开户名：

开户行：

开户行：

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号：

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****年**月**日

路面基垫层施工的工程技术 篇3

关键词：基垫层；施工技术

前言：近几年来，我国经济迅速发展。经济的发展带来交通运输业的蓬勃生长，作为我国交通运输重要组成部分的公路运输也不例外。因此，我国的公路建设也取得了长足发展。公路建设在方便人们日常生活的同时，也给我们提出了一个巨大的难题，那便是公路建设的质量。路基的建设是大家肉眼可见的，此外还有一些影响路基建设的“隐性”因素——基垫层的质量。对于这些“隐性”因素，我们也不能掉以轻心，一定要重视起来。

1基垫层概述及其重要性

1.1 基垫层概述

路面基垫层是路面基层和路面垫层的总称，是路面结构层中我们肉眼看不到的地方。路面基层是面层以下、垫层以上的结构层次，它的主要作用是分担面层的承重。因此，基层材料应具有强度高、刚度大等特点。基于以上特点，在日常生活中，基层的主要修筑材料为水泥、石灰、沥青等稳定土或稳定粒料（如碎石、砂砾），工业废渣稳定土或稳定粒料，各种碎石混合料或天然砂砾。垫层是基层以下的结构层次，它的主要作用是隔水、排水、隔温。因此，垫层材料的选择与基层材料的选择要求不同，垫层材料应具有良好的隔温、隔水性。

1.2基垫层重要性

公路运输不仅仅关系着相关实体的经济利益，而且与人们的生命安全、家庭的幸福有着莫大联系。因此，我们应该在公路质量上狠下功夫。基垫层作为路基的重要后盾，我们对它的重要性更是不容小觑。在一些特殊的路段状况（如洪水、积雪路段），简简单单的沥青路面不能够完全将水排出去，而水的渗透又会导致地基的不稳定，最后可能会发生坍塌事故。同理，在载重量较大的路段，如果没有基层的存在，可能会出现“塌方”事故。总之，基垫层的质量与公路质量密切相关，我们应该在这方面下足功夫。

2基层的材料选择、施工流程及注意事项

2.1材料选择

基层施工材料中的稳定土或稳定粒料应为优质材料，粉尘较大的材料应该尽量避免使用，且在选定材料之后要注意对它的清洁。考虑到基层在整个结构层中承担的作用，骨料的强度一定要符合国家颁发的质量标准。而且，材料的塑性与小于0、0075cm颗粒的含量也应该符合相关标准。由于在选好材料之后，我们要进行搅拌工作，因此，在碎石的选用上，我们可以选用直径较小的碎石，这样，可以减少破碎时间。同时，在垫层的施工过程中，级配的要求不那么严格，但应保证稳定性要求。

2.2施工流程

我们的第一项工作是清洁和检查。清洁即为整理路床路基，检查即为检验相关物料的质量。整理清洁路床路基和检验混合料质量，当通过有关工作人员检验后，才可进行下一流程。检验合格后，进行混合料的搅拌。在搅拌过程中，我们应采用稳定土拌和机来拌和级配碎石，在无稳定土拌和机的情况下，也可采用平地机或多辨犁与缺口圆盘耙相配合进行拌和^【1】。经过搅拌之后，混合料必须均匀、稳定，并且不能出现离析的现象。搅拌完成之后，就是混合料的摊铺工作。在摊铺工作中，我们使用人机结合的方法。用装载机进行首次摊铺，人工进行最后的精平工作。

2.3注意事项

材料的选择上应严格符合国家道路建设的标准；^【1】对于机器摊铺过程中出现的局部离析，应通过补充搅拌保证其均匀性，局部严重的应进行换料；应在垫层适当含水量的条件下进行碾压施工^[2]；要严格要求压实度，这是检验工程质量的重要标准；在工程尚未完工之前，应该封锁道路，以免影响工程质量，发生交通事故。

3垫层的材料选择、施工流程及注意事项

3.1材料选择

垫层的材料在选择上一定要符合垫层隔水、隔温的作用。因此，垫层最好选择透水性好的粒科类材料，而且防冻垫层所用砂、砂砾材料中通过0.075mm筛孔的细粒含量不宜大于5%。排水层材料的级配应满足相关渗滤标准：采用碎石和砂砾垫层时，最大粒径应与结构层厚度相协调，一般最大粒径应不超过结构层厚度的1/2，以保证形成骨架结构，提高结构层的稳定性。

3.2施工流程

垫层的施工流程与基层的施工流程基本一致，主体工程基本为搅拌混合料、平摊混合料等过程。但是在主体工程实施之前，应该进行材料的检验。只有在相关人员检验合格后，才可进行搅拌、平摊等接下来的工作。在搅拌过程中，主要采取机器搅拌的方法；其次，在平摊之时，方法与基层基本一样。最后，要进行压实工作，但并不是道路的每一段都能用压路机进行压实。在无法使用压路机进行压实的路段，要使用夯实机夯实垫层。

3.3注意事项

垫层的施工应与当地的自然环境密切有关。在洪水多发区，垫层的主要作用即为隔水；在高寒冻土区，垫层的主要作用为隔温。总之，垫层的施工应与当地的实际情况联系起来。垫层材料的选择总的来说应与其目的一致，相关具体方面也要符合国家道路交通的有关标准。摊铺后的垫层应具有合适的路拱和均匀一致的初始密实度，以保证压实效果。同时，垫层的施工应在适当的含水量下进行，因为含水量有利于压实效果。在每段路面压实之后，应交给相关质检员进行检验。严禁压路机在已经完成的或正在施工的路段上调头和急刹车。

4施工过程相关注意

4.1注意人机的相关配合

施工过程中，我们的绝大部分工作都是采用先机器后人工的方法。机器做的是大部分比较简单的工作，我们人工需要进行最后的精细。而且，即使是机器工作，也需要有关人员的指挥操作。因此，人机的配合贯穿于整个施工过程。人机配合质量的高低将影响施工质量。因此，我们应该加强人工的相关配合。

4.2加强监督工作

材料的选择、有关工作的完成质量与工程的继续施工与否都需要有关人员严格把关。施工中主要控制摊铺宽度、厚度、高程、平整度横坡度，并控制碾压时的最佳含水量，以便使碾压达到最佳效果，密实度达到设计要求在摊铺碾压完毕后，进行质量自检并整理有关资料，自检合格后请监理进一步检查并请求进行弯沉测试，在监理认为各方面合格后申请下一工序的施工。因此，进行监督工作的人员，应该加强对自身的要求，要严于律己；同时也应该健全相关相关监督体系，让整个工程处于透明之中。

4.3注意干湿情况

进行基层与垫层的施工过程中，需要对干湿情况分实际情况进行处理，不能一概而论。在要求干燥的时候一定要干燥，在要求清洁的时候一定要清洁，否则将会影响基垫层的承压能力以及抗剪能力，会对施工质量产生很大影响。

结语：在了解了基垫层的知识，知道了基层与垫层分别的施工技术后，希望对相关施工方的建设施工有所帮助，同时相关施工方在建设实施过程中应该严格按照国家道路交通的相关标准进行。总之，希望在了解了这些知识之后，能在某种程度上提高公路质量。最后，希望我国的道路建设越来越好。

参考文献：

[1]江涛.路面垫层施工方法与质量控制[J].中小企业管理与科技，2009.36（33）：155－156.

沥青路面结构层的裂缝防治要点 篇4

沥青混凝土路面具有表面平整、振动小、噪音低、无接缝、耐磨、防水性能好、施工工期短、养护维修成本低等优点, 因此在公路的中受到广泛应用。同时沥青路面的抗弯拉能力较差, 所以要求采用具有足够稳定性和强度的基层作为下承层, 通常为半刚性基层, 如水泥稳定基层。但大多数半刚性基层由各种水泥稳定结合料组成, 这种结构层容易出现干缩和温缩裂缝, 若不及时处治, 就会导致沥青路面出现相应的反射、对应裂缝等众多病害。这不仅会缩短路面的使用寿命、增加养护维修费用, 还给国家造成一定的经济损失。因此研究分析沥青路面裂缝机理并进行防治处理, 对提高路面使用寿命具有重要意义。

2 沥青路面裂缝类型及成因

要分析沥青路面产生裂缝的成因, 首先研究分析沥青路面结构组成、材料特性和交通荷载等各种环境因素的作用机理。结合施工案例经验对各种裂缝成因归纳总结划分为以下几种主要类型:

2.1 反射裂缝

反射裂缝是在下卧层不连续处, 材料的抗拉强度无法抵抗作用在热拌沥青混凝土面层底面的应力, 导致面层底面开始产生裂缝, 并逐渐向上延伸穿透面层, 从而形成表面裂缝。所以若采用传统的仅将很薄的新旧面层用标准的粘层结合的方式, 下卧层往往会在1~2年内出现裂缝并向上传播通过新面层, 形成典型的反射裂缝。正式因为下卧层间断处 (裂缝和接缝处) 的运动, 使热拌沥青混凝土层传播到表面的时间不一致, 最终形成反射裂缝。因此下卧层的不连续是导致反射裂缝产生的主要因素。

2.1.1 半刚性基层上的反射裂缝

随着沥青混合料中水分的不断蒸发, 新铺设的半刚性基层中会产生干缩应力, 造成半刚性基层断裂, 并缓慢向上延伸至面层。干缩应力的大小受到半刚性材料的强度、颗粒级配、水分蒸发速度以及环境的温差等因素的影响。

2.1.2 旧沥青路面裂缝引起的反射裂缝

由于目前我国公路养护工作缺乏足够的公路养护资金投入, 通常处理旧沥青路面裂缝的方法是:当旧沥青路面上产生由于疲劳或低温造成的纵向裂缝、块状裂缝时, 为了施工方便, 一般直接在就沥青路面上做薄层罩面或者用稀浆封层。然而新铺设面层材料的抗拉强度并不能抵消下卧层中变形应力, 因此这种施工工艺实质上并没有彻底解决下卧层中存在的病害, 所以在行车荷载的反复作用下, 维修过的旧沥青路面通常在重新使用两年期间内就会产生反射裂缝。

2.1.3 下卧水泥混凝土路面的接缝和裂缝引起反射裂缝

若直接将沥青面层铺设于旧水泥混凝土路面上, 由于此时的下卧层已经无法承担行车荷载的作用, 水泥混凝土面板容易出现翘曲变形现象, 致使混凝土面板裂缝或接缝变形, 最终导致沥青面层断裂。

2.2 荷载型裂缝

当裂缝和接缝受到行车荷载作用时, 会在面层中产生相应的应力, 其影响线如图1, 产生过程共分成3个阶段: (1) 轴载作用在裂缝或接缝一边时, 裂缝或接缝的两侧均会出现相对位移的情况, 此时会在沥青面层中产生较大剪切应力; (2) 轴载作用在裂缝或接缝表面时, 轴载两侧的相对位移较小甚至不会出现相对位移, 此时沥青面层的应力状况主要是弯拉应力; (3) 当轴载作用离开接缝或裂缝的过程中, 在面层内会出现和第一次作用方向相反的剪切应力。在这个过程中沥青面层受到一次弯拉力和两次剪切力作用, 产生结果就是出现反射裂缝并扩展延伸, 因此荷载作用是造成反射裂缝的一个关键因素。

当行车荷载作用在沥青罩面层较薄的接缝处时, 罩面层中产生的两次剪切效应使得罩面层和水泥板之间被竖向拉开, 罩面层中的最大应力点通常在距离接缝不远处的沥青罩面层底部出现, 也正式由于罩面层底部的应力导致反射裂缝的出现和扩展, 导致接缝出现“双裂缝反射”现象。

2.3 水损害影响裂缝

因为密实型沥青混凝土具有均匀性差和压实度不高的特点, 且半开级配沥青混凝土路面的表面层中普遍存在有较大的孔隙率、或者较大的局部实际空隙率, 所以在阴雨天气, 雨水穿过表面层后很快渗入到中面层, 当中面层为I型密实型并且且空隙率相对小时, 雨水渗流速度会变慢并滞留于表面层的空隙里, 又经过行车荷载的高速反复作用, 沥青由于动水压力作用从碎石表面逐渐脱落。此外, 因雨水进入表面层后通常滞留在表面层的下部和与下层的交界面上, 沥青总是从表面层的底部开始剥落并逐渐向上扩展。在行车作用下, 尤其是在降雨后行车道上, 产生的局部网裂会慢慢变得松散, 车轮会将松散的石料甩出并路面产生坑洞。沥青混凝土的非均质性会使坑洞首先出现在沥青混凝土局部小面积空隙率较大处, 因此这些孤立的坑洞的出现时是随机分布的。不管是半开型还是密实型的的表面层沥青混凝土, 在大量行车作用下, 只要沥青混凝土的空隙中侵入并滞留了雨水, 也无论是改性沥青还是加抗剥落剂的SMA, 都会产生沥青剥落现象。

3 沥青路面裂缝机理探究

大量研究表明:反射裂缝是在受拉疲劳、受拉屈服与剪切屈服的联合或单独作用下产生的。天长日久的温度变化引起下卧层的涨缩, 使面层承受扯裂作用引起受拉疲劳, 产生裂缝并导致裂缝沿竖向扩展到路表。扩展速率是由基层温度变化的幅度、下卧层板的长度、下卧层材科的温度特性以及回层对这种坡劳的抵抗性能等因素决定的, 这种疲劳作用在面层较薄或下卧层板块较长的路面上尤其明显。

粘聚性破坏和粘附性破坏是沥青一集料体系中常见的两种失效模式。第一种破坏是因水分浸入导致沥青粘度降低并变软, 降低了沥青混合料强度和整体性。第二种模式是因为沥青对水分的吸收能力小于集料, 这样水分能够在集料和沥青之间流动, 降低了集料的粘结力, 从而造成沥青薄膜剥落, 使集料暴露于空气造成破坏。这种破坏受到温度、集料、、面层厚度和沥青粘性等多种因素共同影响。

4 沥青路面裂缝的防治对策及处理方法

4.1 做好预防性养护工作

所谓预防性养护是指那些带有保护路面, 组织病害恶化, 并以减慢路面使用性能的恶化速率和延长路面使用寿命为目的的养护作业, 它常用于没有发生损坏、或只有轻微缺陷与病害迹象的路面, 但预防性养护并不能够提高路面承载能力和强度。当前常用的预防性养护技术有裂缝填封、表面封层和薄层罩面三种类型。传统的预防性养护方法是薄层罩面, 它可以有效防止路面恶化, 具体方法是在路面上再铺设一层小于2.5cm厚度的热沥青混合料, 养护过程中一定要注意碾压工艺和温度的合理控制。采用还原剂和雾层表面封层技术也能够有效提高路面抗滑阻力, 防止微小裂缝的扩散。这种封层技术是把专用还原剂和雾状的乳化沥青喷洒在已氧化的沥青公路上, 但必须要控制好喷洒量避免导致路面摩擦阻力丧失。

4.2 反射裂缝的防治要点

在几十年的防治反射裂缝的实践中, 研究人员进行了大量试验, 先后尝试了多种防治措施.。这些措施涉及沥青路面结构的各个层次, 根据其结构层次的不同, 大致可分为3类:改善沥青罩面层性能设置中间夹层和处治老路面层。此外, 加强施工控制, 保证在制备沥青混合料过程中不使沥青过分老化 (控制沥青的加热温度和加热时间) 和加强碾压使沥青混合料达到高的密实度 (如98%以上) 都有助于减少反射裂缝。

4.3 荷载型裂缝的防治要点

由于行车荷载反复作用, 导致半刚性基层底面产生拉应力就会产生荷载型裂缝。拉应力受到很多因素影响, 内因比如基层的弹性模量和厚度、面层的厚度以及下承层的弹性模量等。外因主要就是交通荷载。大量试验验证, 加厚半刚性基层的厚度能够使其底面的拉应力快速减小, 而加厚面层的厚度比加厚基层厚度对半刚性基层底面拉应力的降低速度要快。所以应合理选取面层和基层厚度, 并尽可能降低基层弹性模量和下承层的弹性模量之比, 这样就能减小由于行车荷载在半刚性基层底面产生的拉应力, 从而实现对荷载型裂缝的有效防治。至于外因的解决措施, 应尽可能使半刚性材料的抗拉强度与所受的拉应力相适应。针对半刚性基层来说, 需要关注的并不是不是全部交通量, 而是车轮荷载的最大值以及反复作用次数。

4.4 水损害裂缝的防治

以广西地区为例, 广西特有的高温多雨的亚热带气候以及复杂的山区地形、地理条件都为公路的建设增加了困难。依据广西公路管理局给出的几条主要公路路况可以看出, 在施工期间就会产生一定程度的裂缝现象, 再加上通车后受到雨水侵蚀作用, 更加剧裂缝的扩展。特别是后期使用过程中, 路基边沟堵塞等造成排水不良现象造成的路面积水, 可易引发裂缝产生及迅速发展。

现有的沥青路面水损害裂缝防治措施主要是加强排水和防水。一方面要合理设计排水系统, 并使排水系统保持畅通, 尽快排除积蓄在路面上的水, 或以减少沥青混合料与和水的接触时间。另一方面, 为了防止地下水和雨水进入路面上, 要利用密级配沥青混合料面层和下封层措施。

5 结束语

总而言之, 沥青公路路面结构层裂缝的防治对于防止公路使用质量和使用周期起着至关重要的作用。因此要注重沥青路面施工工艺的优化和创新, 从设计、原材料、路基以及基层施工等每个环节的细节来防治沥青路面开裂问题。

摘要：随着我国公路的不断建设及迅速发展, 沥青路面结构广泛应用于公路路面。沥青路面投入使用后, 不可避免的出现裂缝、坑槽、沉陷、车辙等病害, 这严重影响了道路行车环境, 也给后期的养护增加很大的投入。本文通过分析沥青路面裂缝产生原因和沉降机理, 提出沥青路面的防治要点和修复技术。

关键词：沥青路面,结构层,裂缝,防治

参考文献

[1]董贤芸.沥青路面裂缝及预防措施研究[J].工程科技, 2011 (S1) .

[2]陈贵锋.高等级公路沥青路面反射裂缝的分析与防治[J].重庆交通学院学报, 2003 (22) :34~36.

[3]韩丽.沥青路面结构层的裂缝防治与设计要点问题[J].现代公路, 2012 (15) :138~139.

路面级配砂砾石垫层施工总结报告 篇5

一、试验目的

1、确定垫层级配砂砾料的级配和比例；

2、确定最佳松铺厚度、松铺系数，以及碾压遍数、碾压方式与压实度的关系；

3、确定最佳含水量及施工偏差；

4、选择最佳施工方案，优化人员及机械设备组合；

5、掌握垫层施工工艺和检测手段；

6、为确保本标段垫层高效、优质完成，选择首件试验段先期施工，积累施工参数和经验来指导全线底基层施工。

二、材料要求及试验段的选取

级配砂砾垫层材料要求

天然砂砾垫层集料必须整洁，不含有机物、块状或团状的土块、杂物及其他有害特质。需满足《公路路面基层施工技术规范》（JTG/T F20-2015）中的有关规定。天然压实度≧96%。垫层顶面弯沉值按I0≦110（1/100mm）控制。

根据现场路基填筑情况及结合本标段的特点，选定 K17+200-K17+400 段300m作为本合同段底基层的首件试验段。该段为一般14m宽路基、干燥状态段，垫层设计厚度为15cm，边坡率 1:1.5，采用级配砂砾料填筑，压实度95%，设计填筑集料623.7m3。

三、施工资源配置 3.1 组织结构

项目部成立以常务副经理为组长、总工、工程技术、质检、测量、试验人员组成的级配砂砾底基层首件工艺试验小组：

总体负责人：吴军辉，技术负责人：方维威 施工负责人：陈积夫，试验负责人：朱金虎 质量负责人：高焕，测量负责人：周海波 物资设备负责人：郭训华，安全负责人：左丞；

主要施工设备配置： PY18平地机 1台，25T振动平碾 XG6224M 2台，柳工 CLG855装载机3台，CA10B洒水车2辆，自卸车8辆；GPS测量仪1套，苏光 DSZ2水准仪1台，50m钢尺1把，AGT-10电子秤1套，Φ150mm灌砂筒1 套。

四、施工布置及施工准备

施工准备（1）级配砂砾

级配砂砾主要采用益阳资阳料场，集料整洁，不含有机物、块状或团状的土块、杂物及其他有害特质。

水：在拌合站用水车取水，该地区为山区深处，水质干净、清澈、无污染。

（2）材料标准试验及配合比设计试验结果

根据现场取材送中心实验室检测得出的实验报告，求得最佳含水量为5.6%，最大干密度为2.26g/cm3。

（3）铺筑前对下承层重新整修、碾压按规范要求进行检验

在铺筑前已经对下承层进行了高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度检查，对下承层进行了复压。

五、施工工艺、方法与质量检验 5.1 施工工艺流程

准备下承层→料场备料→施工放样→运输和摊铺→整平→碾压→横缝处理→检查验收。5.2 施工工艺

5.2.1 准备下承层 对已交验的路基用压路机碾压1-2 遍，如发现土过干、表层松散，则适当洒水；如土过湿有“弹簧”、开裂等现象挖开晾晒或换土等措施处理，如换填面积较大则应重新检测交工。

5.2.2 施工放样 恢复中桩、边桩，按 20m 设一桩；放出底基层边线，并做好指示桩，以便控制底基层的宽度和高度。在中桩和边线指示桩上用明显标记标出级配砂砾的松铺标高并挂线。

5.2.4 运输和摊铺集料 根据每车料的方量和松铺厚度在路床上打出网格，网格横向间距相等，纵向根据厚度和方量调整。供料时，由远到近将料卸于网格内。集料在下承层上的堆置时间不宜过长，运送集料与摊铺集料工序应紧凑衔接。本试验段采用平地机摊铺砂砾料，松铺系数约为 1.25～1.35，暂取上限值1.35，则松铺厚度按15×1.35=20.25cm控制。大面积施工时的松铺系数和松铺厚度，通过本试验段确定。用推土机将集料均匀地摊铺在预定的网格上，表面应力求平整，并按照规定预留路拱。检查松铺材料层的厚度是否符合松铺厚度要求，必要时，进行减料或补料工作。推土机初平后试验员检查含水量，此时含水量要大于最佳含水量 3 个百分点，否则要根据方量推算出需要补水的数量，现场安排洒水。5.2.5 整平

用推土机粗平，粗平完成后现场测量员检查标高，标高符合要求后通知平地机进行精平。精平时由外侧向内侧进行刮平，然后技术员采用挂线法及时检查松铺高程及松铺厚度，符合要求后通知压路机碾压。压路机在已初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平部分。压路机初压一遍后，再用平地机按规定的路拱进行整平和整形。在整形过程中，严禁任何车辆通行。5.2.6 碾压

整形后，当混合料的含水量等于或略大于最佳含水量（不大于3 个百分点）时，立即用25t 以上振动压路机静压一遍，然后进行振动碾压，震动3 遍（往返一次为一遍）后进行压实度检查，直至压实度满足要求后停止震动碾压。根据类似工程经验，一般振压3～4 遍可满足要求，最后用22t压路机静压一遍。本试验段为直线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；碾压时，应重叠1/3 轮宽，碾压一直进行到要求的密实度为止，然后用压路机压到表面无明显轮迹。压路机的压实速度，头两边采用1.5～1.7km/h 为宜，以后用2.0～2.5km/h；静压时采用5km/h。路面两侧应多压1～2 遍，以保证边缘压实度。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路面段上调头或急刹车，以保证垫层不受破坏。5.2.7 接缝处理

两作业段的衔接处，按搭接碾压处理。第一段铺筑后，留5～8m不进行碾压，第二段施工时，前段留下未压部分与第二段一起整平后进行碾压。垫层填筑、碾压验收合格后，放出顶面的中线、边线，然后人工沿着边线以1:1.5 的边坡率向下修整底基层边坡。

六、试验路质量检查结果

1、级配砂砾基层试验路段的各项技术指标经检查均符合设计和规范要求，验证了生产配合比的可行性。资料详见附件：质量检查表及试验检测资料；

检 查 结 果

序号123检查项目压实度(%)平整度(mm)厚度（mm）检测点数6205合格点数6195合格率100%95%100% 碾压方法为第一遍以压路机静压，碾压速度1.5～2.0km/h；第二遍为压路机低频小振幅振压，碾压速度2.0～2.5km/h；第三遍、第四遍、第五遍为高频大振幅碾压，第六遍为静压。通过取点进行压实度检测，检测结果依次为：K17+140右3.0米压实度为97.1，K17+160右4米压实度为96.3，K17+200右3.5米压实度为97.0，K17+240右3米压实度为97.8，K17+280右4.5米压实度为98，K17+,320右4.5米压实度为96.5。6个点压实度检测结果均符合要求，为确保压实度符合要求规定，最终确定级配碎石底基层的碾压遍数为六遍。

2、松铺系数的确定

根据底基层试验路施工过程中及成型后纵断高程观测资料分析确定： 观测点桩号：K17+120-K17+400，每20m个横断面设2个观测点，在横断面两侧钉桩采用钢尺控制测点位置，分别观测下承层、松铺后、碾压后的高程：

试铺松铺系数为1.35，终压后观测高程与设计高程比较在-3㎜～+3㎜之间，符合规范要求。后经过多次取点观测高程，故确定采用松铺系数1.267。

4、含水量的控制

经对运至施工现场的混合料含水量检测，其含水量为2.4%，低于最佳含水量，因此在施工现场采用洒水车进行补水，在平地机平整过程中同时进行，因考虑到施工现场水分损失，故施工含水量按大于最佳含水量控制，按6.0%控制，按3.6%进行补水，计算每平方米用水量，然后根据每平方用水量计算出本试验路段总的用水量，并对洒水车拉水总重量进行控制，并均匀洒布。

七、施工过程中存在的问题及整改措施

1、卸料必须设专人负责指挥，严格按计算的卸料间距卸料，避免多卸或少卸；

2、进一步加强施工现场管理，做到分工明确、各负其责。施工人员应分组作业，明确各组的工作内容，做到各道工序有序进行；

3、加强施工放样工作及施工过程中测量控制，严格控制铺筑厚度、平整度等；

4、静压一遍后，暴露了底基层潜在的不平整、集料离析现象。对于局部低洼处，用新拌的混合料进行找平。

5、碾压过程中，混合料表面始终保持湿润，如果表面水份蒸发过快，必须及时人工补洒少量水，保持表面潮湿。

级配砂砾基层试验段已施工完毕，经检测各项指标及检测方法均符合设计和规范要求，说明试验路铺筑是成功的，不足之处将会在正式铺筑前得到的有效整改。综合以上施工情况，我们将以生产实验室提供的标准配合比、最大干容重2.27g/cm3、最佳含水量5.6%、松铺系数1.267、碾压遍数6遍为依据，对所有施工人员进行技术交底工作，保证级配砂砾基层施工顺利进行。

河南恒通公路桥梁建设有限公司

路面结构层 篇6

【摘 要】随着改革开放以来，我国社会经济的快速发展，各项基础建设也随之不断地进步。其中建筑行业也在快速地发展，路桥工程建设项目的数量也在不断地增加。而人们对于路桥工程的建设质量的要求也在不断地增加，路桥工程的质量好坏关系着人民的生命与财产安全，不得不加以重视。

【关键词】路桥路面基；垫层施工；工程技术

一、路桥工程建设中路基路面施工技术加强的重要性

对于目前来说，路桥路面的主要压力来自于交通工具的增多。而交通工具数量的增多则是我国经济繁荣发展以及人民生活水平的提高。但目前关于路桥路面工程的问题也是屡见不鲜，严重威胁人民的生命财产安全。因此，对于路桥路面工程中施工技术的加强，是能够有效地提高工程质量，提高路桥路面的使用年限的有效途径。

二、目前路桥路面基垫层工程建设中出现的问题分析

对于路桥路面工程建设来说，目前的发展趋势是不容小觑的。尤其是近年来，建筑事业的繁荣发展，人们生活水平的提升，购买力的增强，人们的车辆拥有数量大幅度增加，导致路桥路面垫层工程建设的不断增多，但随之而来的问题也日益的凸显出来。

（一）路桥路面的平整度问题分析

对于路桥路面工程建设管理来说，其中的重要一项检测内容就是对于路桥路面的平整度进行检测。目前的实践表明，如果在路桥路面的施工过程中按照标准操作程序来进行作业，正常的话是不会出现问题的。但要是在施工的过程中不按照标准的操作程序进行作业，那么就会使得路面平整度的破坏速度加快，路桥路面的平整度出现问题，当车辆行驶在出现平整度问题的路桥路面的施工，就会使得过往的车辆产生颠簸感，严重的话，还会对车辆的车胎进行磨损，这也不利于车辆的安全行驶。对于人们来说，这也是潜在的安全隐患，威胁着人民的生命以及财产安全。据调查研究显示，路桥路面的平整度出现问题的原因是：在路桥路面基的工程建设的过程中，没有按照标准的操作程序进行作业，加之施工时对于路桥路面基的平整度的控制力度不够严格、工程建设的过程中质量的把关工作也做的不够完善，这些都会导致路桥路面基的平整度出现问题；此外，在路桥路面基的建设过程中，相关机械设备的操作人员的技术水平有限，导致压路机、摊铺机等在使用的过程中存在着作业方法错误、不合理等。对于路桥路面基来说，以上的种种不利因素都是导致路桥路面在投入使用时出现不平整问题。

（二）路桥路面的破损问题的分析

对于目前来说，许多的路桥路面工程在施工结束之后进入实际的使用阶段时，往往使用很短的一段时间后，所建设的路桥路面就会出现路桥路面基垫层的断裂以及破损。出现这些问题的主要原因为：在施工阶段，路桥路面基垫层施工的建设过程中，由于追求施工的快速性，导致对于路桥路面基垫层的夯实程度不够，往往是路桥路面基的垫层数量少不满足要求或者是当第一层还没有足够夯实的情况下便进行第二层垫层的夯实，如此一来，不可避免的会导致路桥路面基垫层的质量不高，在投入使用阶段，使用一段时间后，就会发生路桥路面基垫层的破损问题；此外，在路桥路面基垫层的施工过程中，施工材料的配置比例不当、沥青材料的选材不合理，所选取的材料满足不了施工建设的工程中的需要；而且由于施工建设的过程中，对于温度的掌控不到位，在此种情况下仍然进行施工，不可避免的就会造成施工材料在垫层时由于热胀冷缩等，导致路桥路面基的垫层基底出现承受荷载不均匀的情况，或者出现弯沉的情况；这样都会导致路桥路面出现严重的断裂问题。而且由于地域或者时节的不同，比如南北方除了正常的雨季之外，南方是属于多雨潮湿的气候，北方的冬天是寒冷多雪的干燥气候，这样路桥路面上如果长期存在着大量的积水，在清理不及时的情况下，则会导致这些雨水渗透进路桥路面基垫层部位，对路基垫层进行侵蚀，导致路桥路面基垫层的承受力下降，最终导致路桥路面破损问题的发生。

（三）桥头跳车和路基塌陷的问题分析

对于目前来说，由于桥台沉降与桥头填土之间存在着一定的差距，因此可能会导致路桥梁上的伸缩缝和桥头的搭板连接不紧密，接口位置呈现出阶梯状，从而大大降低了路桥路面的通行舒适度，同时也对路桥产生了巨大的外力冲击。对于这一问题的主要分析是：桥台后背部的回填材料的选择不合理，所选取的材料在压紧度方面以及排水性方面都较差，这些都会导致桥头跳车或者路基塌陷问题。而排水性不好则还会出现上文中对于路桥路面基垫层的侵蚀，造成垫层的承受荷载力的下降。一般而言，软土地基都具有抗剪能力低、承载能力差以及含水量较大等特点，因此在软土地基路基路面施工过程中，若不注意软土地基的改善，则很容易出现路基路面塌陷或下沉问题。

三、路桥路面基垫层施工的技术分析

（一）机械设备与人员的合理配合

对于路桥路面基垫层施工的过程来讲，要注重多方面的配合。比如人员与人员之间的配合、机械设配与人员之间的配合等，只有各方面的配合完善才会使得路桥路面基垫层的施工效率以及施工的质量得到提升。另外，还由于机械设备操作施工的有限性，还需要施工人员灵活变通的能力加以辅助，比如自卸汽车运天然砂砾混合料，装载机粗平，再用人工精平。在施工的时候，根据具体的情况，进行具体的分析，合理地对机械设备以及施工人员进行分配调整，使得施工过程得以顺利完成。

（二）注意清洁与水分问题

在铺筑垫层前，放样好的桩位挂线施工，应将路基面上的浮土、杂物全部清除，并洒水湿润。否则的话会影响路桥路面基垫层以后的施工进程以及施工的质量。此外，水分的问题也要十分重视，对于水分的多少，一定要按照标准的操作标准来运行，对于垫层的压实来说，应在适当含水量下进行压实，因为适当的含水量可以保证压实效果；水分过多，则不能够保证路桥路面基垫层的承受荷载的能力。失之毫厘，谬以千里，一丝一毫的问题都会造成最后工程的失败，因此要格外的注意。

（三）加强监理工作职责

对于施工的过程中，监督管理人员的责任重大，他们负责施工过程中的每一个环节，是施工过程的保障。只有他们认真负责地进行监督管理工作，把每一个环节都认真地进行检查、核对，才是施工顺利完成的前提。加强监理的工作职责，对于公路建设的安全保障、公路建设的质量检查和以后的公路建设的可持续发展都是至关重要的。

四、结束语

非等厚设计的路面结构层厚度评定 篇7

省道236线揭阳南河大桥至池尾段路面大修工程(以下简称S236线揭阳段路面大修工程)是对现有公路水泥混凝土路面进行大修,在不改变原公路等级和公路主体横断面宽度的情况下,旧路面经处治后充当底基层,通过加铺路面结构提高道路通行能力及服务使用性能。该工程按双向六车道一级公路等级标准建设,起于揭阳市榕城区东山,沿现有公路路线走向,止于普宁市池尾镇,路线全长36.274 km,设计行车速度80 km/h,路基采用现有路基宽度37.5 m,水泥混凝土路面宽30.5 m。

2 旧路面结构层及其现状

S236线揭阳南河大桥至池尾段旧路标准为一级公路,其旧路面结构层为25 cm水泥混凝土面层+17 cm水泥稳定天然粒料基层+18 cm泥结碎石底基层,由于旧路面结构层质量较差,通车后交通流量大且达15年以上,水泥混凝土路面板出现裂缝及破碎的情况较严重,大部分路段路况等级现评价为“差”,路面已进入大修期。

3 新加铺路面结构

S236线揭阳段路面大修工程采用多锤头破碎机或冲击压路机对旧混凝土路面进行处治,经压稳后充当路面底基层,然后在其上铺筑随相对横向坡率变化的非等厚设计的17～23 cm(该厚度指从原旧路面横坡1.5%调整到2%的标准断面的基层基准厚度)水泥稳定级配碎石基层,再铺26 cm水泥混凝土面层,该工程直接加铺水泥混凝土路面结构见图1。

4 现行路面结构层厚度评定的适用范围局限性

对于新建、改建公路工程项目,路面面层的横坡通常都是通过路基顶面或调平层来实现的,路面结构层的设计厚度是一个确定的等厚值,可以按照现行部颁《公路工程质量检验评定标准(土建部分)》(JTG F80/1—2004)((以下简称《评定标准》)的路面结构层厚度评定方法对各分项工程进行评定,却无法适用于类似S236线揭阳段路面大修工程采用非等厚设计的路面基层。

旧路加铺非等厚设计的路面结构层的厚度指标同样是分项工程质量评定的重要实测检查项目之一,本文结合S236线揭阳段路面大修工程的路面基层厚度评定实例,通过非等厚设计的路面结构层变换等厚路面结构层厚度评定的方式,在此基础上分析证明提出以现场实测结构层厚度偏差来直接实现对非等厚设计的路面结构层厚度评定,克服《评定标准》只适用于等厚路面结构层厚度评定的范围局限性,同时指出《评定标准》关于路面结构层厚度评定内容方面存在的“允许偏差”定义不一致的问题。

5 非等厚设计的路面基层厚度评定实例

5.1 等厚路面结构层代换非等厚设计的路面结构层的假设

5.1.1 基本假设与原理

由t分布概念及其理论基础确定的质量指标评定方法可以知道,路面结构层厚度评定结果仅取决于评定路段内全部n个单点实测厚度值偏差的情况,只要通过现场单点实测厚度偏差在等厚路面结构层代换非等厚设计的路面结构层过程中保持前后不变的做法,等厚路面结构层的厚度评定结果就可以适用于被代换的非等厚设计的路面结构层。

5.1.2 等厚代换非等厚设计的路面结构层的厚度评定方法

先假设一个基准厚度为Xd的等厚路面结构层(以J表示)来代换非等厚设计的路面结构层(以I表示),将非等厚设计的路面结构层的单点实测厚度偏差直接转为等厚路面结构层的单点基准厚度偏差,再利用等厚路面结构层的单点基准厚度值计算算术平均值与标准差,最后按照《评定标准》的路面结构层厚度评定要求对非等厚设计的路面结构层进行评定。

5.1.3 术语与符号

路面结构层厚度评定的有关术语与符号见表1。

5.2 路面大修工程基层厚度评定的实例

S236线揭阳段路面大修工程的旧路面横坡为1.5%,而新建路面的设计横坡为2%,这样形成在其上加铺的路面基层在横向断面宽度范围内具有相对坡率0.5%的线性变化厚度,旧路面横坡由1.5%调整到2%的标准断面基层的基准对应厚度值为17～23 cm,该直接加铺路面基层的厚度在横断面宽度范围内的变化情况见图2。

5.2.1厚度测试的选点方法

评定路段内基层厚度测试采取随机选点方法,首先在测定桩号区间段内决定测点所在断面,以具体桩号表示,其次确定测点在横断面上的位置,以测点位置离路面中心线的距离Li表示。

5.2.2 非等厚设计的基层的单点设计厚度Xd(i)

以横断面上的路面中心线处基层设计厚度值为23 cm,机动车道外侧边缘处基层设计厚度值为17 cm,根据相对横向坡率0.5%和测点位置离路面中心线的距离Li,计算横断面上不同位置的基层单点设计厚度Xd(i),即:

式中:Xd(i)是非等厚设计基层的单点设计厚度,单位为cm;Li是横断面上测点位置离路面中心线的距离,单位为cm;1 200表示由旧路面横坡1.5%调整至基层顶面横坡2%时,基层基准厚度17～23 cm所对应的标准横断面宽度,单位为cm。

5.2.3 等厚基层的基准厚度Xd取值

对于S236线揭阳段路面大修工程的路面基层,可以取半幅横断面厚度值17～23 cm范围的中间值20 cm作为等厚基层的基准厚度Xd。本文后面的理论分析将证实等厚基层的基准厚度Xd可以任意取值,它对非等厚设计的基层厚度评定结果没有影响。

5.2.4 计算等厚基层的单点基准厚度值Xj

以非等厚设计基层现场检测的单点实测厚度值Xi减去单点设计厚度Xd(i),计算出非等厚设计基层的单点实测厚度偏差ΔXi,即:

将非等厚设计基层的单点实测厚度偏差ΔXi直接作为等厚基层的单点基准厚度偏差ΔXj,即有ΔXj=ΔXi。所以,等厚基层的单点基准厚度值Xj就由其基准厚度Xd与单点实测厚度偏差ΔXi构成,则有:

5.2.5 算术平均值X与标准差S的计算

等厚基层评定路段内全部n个单点基准厚度值Xj按数理统计计算算术平均值与标准差S,等厚基层的算术平均值与标准差S的计算表达式分别为:

式中:X和S分别为全部n个单点基准厚度值Xj的算术平均值(简称均值)和标准差;n是评定路段内路面基层的检测点数。

5.2.6 基准厚度代表值XL的计算

等厚基层的基准厚度代表值XL为评定路段内n个单点基准厚度值Xj的算术平均值的下置信界限值,即:

式中:tα是t分布表中随测点数和保证率(或置信度α)而变的系数,可查表。高速、一级公路基层和底基层采用的保证率为99%;其他公路基层和底基层采用的保证率为95%。

5.2.7 非等厚设计的基层厚度评定

评定路段内的非等厚设计的基层厚度评定按等厚基层的基准厚度代表值XL和单点合格值允许偏差进行厚度评定,各等级公路基层或底基层厚度的允许偏差见表2。

当基准厚度代表值XL减去基准厚度Xd的差值在代表值允许偏差ΔXL范围内时(即XL-Xd≥ΔXL),则按单点基准厚度偏差ΔXi不超过单点合格值来计算非等厚设计基层的厚度合格率;当基准厚度代表值Xt减去基准厚度Xd超过代表值允许偏差ΔXL时(即XL-Xd<ΔXL),则相应分项工程评为不合格。

6 标准差S的表达式及其含意

6.1 标准差S的计算表达式推导

将上述式(3)Xj=Xd+ΔXi代入等厚路面结构层的均值X的计算表达式(4)中,则有:

上式中的也就是路面结构层评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值,以来表示,则等厚路面结构层的算术平均值的计算表达式化为:

上式(7)表明等厚路面结构层的均值X是由其基准厚度Xd与单点实测厚度偏差ΔXi的均值构成。将式(3)Xj=Xd+ΔXi和上式(7)代入等厚路面结构层的标准差S的计算表达式(5)中,简化得到标准差S的另一个计算表达式为:

式中:ΔX是评定路段内非等厚设计的路面结构层全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值,即。

6.2 标准差S的表达式含意

1)非等厚设计路面结构层全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的的标准差S与等厚路面结构层的单点基准厚度值Xj的标准差S是同一个值,两者是完全一致的,都可以由评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi计算得到。

2)式(8)表明,标准差S只跟单点实测厚度偏差ΔXi有关,而与等厚路面结构层的基准厚度Xd、单点实测基准厚度值Xj和均值都无关。这一点从标准差S的概念定义也可以知道:标准差S表示各检验值离散波动的程度,它是概率分布曲线的形状参数,其大小反映曲线的宽窄程度,与均值所决定的位置无关。

7 路面结构层的厚度评定

7.1 路面结构层厚度合格评定标准条件

非等厚设计的路面结构层变换为等厚度路面结构层以后,按照《评定标准》的附录H对等厚路面结构层厚度进行评定时,等厚路面结构层厚度的合格评定标准条件表达式为:

式中:XL为等厚路面结构层的基准厚度代表值,它是算术平均值的下置信界限值,见式(6);Xd为等厚路面结构层的基准厚度;ΔXL为《评定标准》的路面结构层实测项目内的厚度检查项目的代表值允许偏差。

将等厚度路面结构层的均值计算式(7)代入基准厚度代表值的计算式(6)S中,则有:

再将上式(10)代入式(9)中,简化得到以全部n个单点实测厚度偏差ΔXi及其算术平均值表示的路面结构层厚度评定合格判断式,即:

式中:ΔXL为厚度代表值允许偏差,各等级公路的路面结构层厚度代表值允许偏差见《评定标准》的路面结构层实测项目的厚度检查项目栏;与S分别是路面结构层评定路段内的全部n个单点实测厚度偏差ΔXi的算术平均值与标准差,它们的计算公式分别为:

7.2 路面结构层厚度的评定及其合格率的计算

路面结构层厚度评定满足合格条件判断式(11)时,则按单点实测厚度偏差ΔXi不超过单点合格值允许偏差来计算厚度合格率;路面结构层厚度评定不满足合格条件判断式(11)时,则相应分项工程评为不合格。

8 结论

1)标准差S只跟单点实测厚度偏差ΔXi有关,路面结构层厚度评定合格条件判定式实质上唯一考察的就是单点实测厚度偏差ΔXi的情况。由于等厚路面结构层没有改变单点实测厚度偏差ΔXi,因此根据合格条件判定式(11)对等厚路面结构层做出的厚度评定结果适用于非等厚设计的路面结构层。

2)无论等厚还是非等厚设计的路面结构层厚度评定,都可以根据评定路段内全部n个单点实测厚度偏差ΔXi计算其算术平均值与标准差,对照《评定标准》的路面结构层实测项目的厚度代表值允许偏差和单点合格值允许偏差的要求,按厚度评定合格条件判断式(11)进行评定,并计算合格率。

9《评定标准》关于路面结构层厚度评定内容方面的存在问题

《评定标准》的路面结构层实测项目对厚度代表值的允许偏差的定义是计算代表值减去规定代表值的差值,例如表2所示。但其附录H(路面结构层厚度评定)的第H.0.4条以文字表述路面结构层厚度合格判断标准条件时,其内容对厚度代表值的允许偏差定义是规定代表值减去计算代表值的差值,前后两处厚度代表值的允许偏差定义是不一致的,二者刚好相反,其附录H第H.0.4条的文字内容表述不够严谨,建议《评定标准》在以后的修订时加以更正。

摘要：针对旧混凝土路面加铺非等厚设计的路面结构层的厚度评定问题,结合路面大修工程实例提出非等厚设计的路面结构层变换等厚路面结构层的厚度评定方法,分析论证得出以单点实测厚度偏差实现路面结构层厚度评定的合格标准判断式,克服现行部颁质量检验评定标准仅适用于等厚路面结构层厚度评定的范围局限性,并指出其关于路面结构层厚度评定内容方面的存在问题。

关键词：路面结构层,厚度,评定,路面大修工程

参考文献

[1] JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准(土建部分)[S]

路面结构层 篇8

公路是国家经济发展的重要基础设施, 公路在使用过程中的不断磨损与老化, 使公路的养护和维修成为必要, 公路路面养护的重要性就在于既能保持道路的使用能, 又能节省道路维修的成本。公路面层处治的透层是基层与沥青结构层良好结合是必不可少的, 但透层的封水和层间粘接效果不好, 需设置封层。

2 封层类型

路面结构中的封层主要有碎石封层和稀浆封层两种。[1]碎石封层是指用专用设备将单一粒径的石料及沥青胶结料洒布在路面上, 通过碾压, 使胶结料与石料充分接触, 提高粘结力, 形成沥青碎石磨耗层。碎石封层可采用道路石油沥青、乳化沥青、聚合物 (SBS、SBR) 改性沥青、旧轮胎橡胶粉改性沥青铺筑。[2]碎石封层的配合比设计重点检查胎体沥青厚度、胶结料与集料的配伍性、集料

与其撒布量的匹配等项目, 其配合比设计指标如表1所示。[3]稀浆封层是以级配碎石材料为骨料, 以 (改性) 乳化沥青为结合料, 加入适量的水、填料和必要的外加剂, 经破乳、凝结、固化三个阶段后稀浆混合料形成满足功能要求的封层。稀浆封层混合料性能指标如表2所示。

3 封层的力学性能试验

封层的力学性能用于评价敷设封层之后对半刚性基层和沥青面层之间层间粘接效应的改善能力。

[4,5,6]有文献指出, 封层可以减小面层底部因行车荷载引起的拉应力和拉应变, 一般情况下可以减小至50%, 有时甚至可以减小到25%, 并可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。

在本文中对改性乳化沥青稀浆封层、SBS改性沥青碎石封层的试验方法分别在-10℃、5℃、25℃、45℃和60℃进行剪切和拉拔试验, 检验其抵抗外力破坏的能力。试验结果如表3和图1所示。

通过以上试验结果可知结:稀浆封层的力学性能均优于碎石封层, 但是施工工艺要求较高。

4 结论

在本文中, 通过对路面封层的分类分析, 比较了二者的优缺点及各自的性能指标, 明确了各自不同的配合比设计要求, 通过室内的力学性能试验, 分析了二者在不同温度下的剪切强度和抗拔强度, 得出稀浆封层的性能更优。封层在路面结构的养护和维修中所具有的作用如下:

(1) 封层具有一定的结构厚度, 油石比高, 密实而不透水, 防水效果好还可阻止沥青路面的反射裂缝。

(2) 封层的粘接力与剪切力一般较透层和粘层更大, 减小路面疲劳破坏。

(3) 封层封住了基层以及其他土建工程产生的灰尘, 临时车辆在上面行驶也不会产生扬尘, 有效的起到了防尘的作用, 保护了道路周围的环境。

(4) 碎石封层由于石料本身的级配, 使得铺筑后的封层有良好的抗裂性能, 减少了路面的反射裂缝, 同时对原路的裂缝有一定的修复作用。碎石封层表面粗糙, 空隙较大, 改善了原路面的防水、防滑性能。

摘要：通过对路面结构封层类型的分析和探讨, 比较二者的优缺点, 通过室内力学性能试验研究, 说明稀浆封层的力学性能优于碎石封层, 由于施工工艺和施工要求的不同, 应根据具体的公路等级和相应的工程地质环境, 选取合适的封层施工材料和施工方法。

关键词：稀浆封层,碎石封层,配合比设计,力学性能

参考文献

[1]石义学.透层、稀浆封层沥青混凝土路面基层养生中的应用[J].公路, 2004, 5.[1]石义学.透层、稀浆封层沥青混凝土路面基层养生中的应用[J].公路, 2004, 5.

[2]张晓军.半刚性基层乳化沥青下封层的功能分析[J].河南科技, 2004, 1.[2]张晓军.半刚性基层乳化沥青下封层的功能分析[J].河南科技, 2004, 1.

[3]李自华.SBR改性乳化沥青作为粘层油在工程中的应用[J].公路交通科技, 2000, 6.[3]李自华.SBR改性乳化沥青作为粘层油在工程中的应用[J].公路交通科技, 2000, 6.

[4]李淑杰.半刚性路面中设置下封层的必要性分析[J].山东交通科技, 2004.[4]李淑杰.半刚性路面中设置下封层的必要性分析[J].山东交通科技, 2004.

[5]孙连忠, 孙德栋.液体石油沥青渗透性能试验[J].公路工程与运输NO.154.[5]孙连忠, 孙德栋.液体石油沥青渗透性能试验[J].公路工程与运输NO.154.

路面结构层 篇9

截至“十一五”末, 我国公路网总里程已达到398.4万km, 位居世界前列, 但公路质量特别是路面破坏问题一直备受关注。从我国高等级公路 (二级以上) 建设情况来看, 主要采用了沥青路面, 沥青路面作为一种无接缝连续路面, 整体强度高、行车平稳性好、噪声低、振动小、维修方便, 目前被广泛应用于高等级公路中[1]。但是, 不同的沥青混合料类型及结构层厚度, 在适应区域交通需求及组成、气候条件、路基水文状况等方面[2], 存在一定的差异性。因此, 沥青路面结构层选择方法和评价模型的准确性和合理性, 直接关系到公路运营期路面质量。本文针对山西省气候环境特征, 在路面方案定性比选的基础上, 合理选择并归纳评价指标, 建立了沥青结构层选择及评价模型, 并结合层次分析法计算了模型中的评价指标权重。

1 目前的沥青路面结构层选择方法及存在的问题

1.1 沥青结构层方案拟定

在山西省某高速公路初步设计路面结构比选中, 进行沥青路面结构层拟定时, 主要根据全线交通量、车辆轴载及道路等级对路面的使用要求, 并考虑路面应平整、坚实、耐久、抗低温开裂等多种功能的要求, 结合沿线气象、水文、地质、筑路材料分布及该高速公路重载及超载情况, 初步拟定了3个方案进行比选, 具体方案见表1。

1.2 目前的路面结构层比较或评价方法

选择适宜的路面结构是保证公路服务水平的一项重要内容。一般在进行沥青路面结构层比选中, 因结构层拟定时初步考虑了交通组成及车辆重载特点, 在方案比选中主要结合路面结构层特点、施工工艺、工程造价等方面进行分析比选, 各方案的优缺点见表2。

在路面结构层比选中, 根据表2中各方案的分析比较, 结合项目区的气候特点及路面结构的适用性和当地的施工经验, 经定性比较后, 推荐采用方案1的路面结构。

1.3 存在的问题

从上述比较情况来看, 虽然推荐采用方案1, 但方案1实质上是路用性能与工程造价的一个折中方案, 在方案选择上存在一定的主观性, 在评价及选择的方法中存在着以下几个问题:

(1) 定性方法描述相对简单, 用词相对模糊, 难以直接辨认方案的优劣所在。

(2) 未实现对影响各结构层抗滑耐磨、密实耐久、抗高温车辙、减少低温开裂等性能进行方案与方案之间差异性的定量比较。

(3) 没有针对项目区的交通组成 (大中型车辆比例高) 、车辆重载 (存在超载超限) 等情况, 对路面总体性能、工程造价等重要度进行合理的排序。

因此, 在当前的工程技术背景下, 为实现沥青路面结构层的合理选择, 使路面结构层满足项目区交通组成及车辆重载特点等, 有必要对沥青路面结构层选择及评价模型进行进一步的研究。

2 基于层次分析法的评价模型建立及权重计算

2.1 评价指标选择与分析

一般来讲, 路面结构层上面层应具有平整密实、抗滑耐磨、抗裂耐久的性能;中、下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能;下面层应具有耐疲劳开裂的性能[2]。在此基础上, 结合表2对各方案路面结构层优缺点的比较与分析, 参考文献[3-5], 按可以有效表达沥青混合料组成特征的能力, 并考虑一般聚类的原则, 选择高温性能 (抗高温车辙) 、抗滑耐磨 (含平整、密实、耐久) 、低温性能 (减少低温开裂) 、疲劳性能、水稳性能、工程造价等6个评价指标进行分析。

2.2 评价模型建立及权重指标计算

对评价指标进行权重计算时, 目前应用最广泛的方法为层次分析法, 该方法适用于结构较复杂、决策准则较多且不易量化的决策问题[6]。

2.2.1 建立层次结构

根据路面结构层选择的总目标、评价指标体系及结构层方案, 建立递阶的层次结构, 如图1所示。其中:目标层反映路面结构层的综合性能, 经综合评价指标的计算结果评定;准则层为建立的评价指标体系, 方案层为待选择的各方案。

2.2.2 建立判断矩阵

准则层判断矩阵P= (aij) n×n是以沥青路面结构层选择总目标对本层要素进行两两比较来确定的, aij值采用Saaty建立的9标度法[7]进行确定。矩阵A为满足aij>0且aji=1/aij的正互反矩阵。本文选择熟悉山西省条件并能准确把握区域交通组成及重载特点的专家组 (共10人) , 给出适应于项目的判断矩阵 (判断矩阵对各专家的评价平均并取整) 。

2.2.3 权重指标计算

对于判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量, 可利用线性代数的方法计算。但在实际应用中一般采用近似方法计算, 本文采用方根法。

解得:

解得:

即在本次比选中专家组认为影响沥青路面结构层选择的指标排序分别为高温性能 (P1) 、抗滑耐磨 (P2) 、疲劳性能 (P3) 、水稳性能 (P4) 、低温性能

(P5) 及工程造价 (P6) 。

(4) 一致性检验:

在得到判断矩阵P时, 有时难免出现判断上的不一致性, 因而还需利用一致性指标C.I.进行检验。其中:

一般来讲, 只要C.I.≤0.1, 即可认为判断矩阵P是满意的, 是可以接受的。

3 实例分析

在对上述高速公路项目初步设计阶段路面结构的比选中, 共邀请10位路基路面工程领域的专家 (p=10) 参与评价。在得到上述评价指标排序后, 进一步获取专家组对各方案 (用A、B、C代表方案1、2、3) 相对于各评价指标的判断矩阵 (见表3) 。由此可求得各矩阵最大特征值 (见表4) 和特征向量, 并按列组成矩阵M。

从上述结果来看, 对各方案定量化后, 量化值较为接近, 其中方案1各指标量化值较为均衡, 且造价方面优势较为明显, 故应选择方案1。同时, 根据本文提出的评价模型, 能更直观地反映各方案的优劣和排序, 并能更好地结合实际情况等实时调整权重, 从而选择更为经济技术合理的方案。

4 结语

随着工程材料的逐渐丰富, 沥青路面结构形式也在演化。层出不穷的路面结构形式及组合, 可能在适应交通需求的多变性 (重载交通、超载超限) 、地区气象条件的适应性等方面的差异会越来越小。因此, 如果单纯从定性的角度进行比较, 难以准确把握各自的优缺点, 可能遗漏有价值的方案。为适应路面结构层选择的发展要求, 保障公路运营期的路面质量, 应建立合理的选择方法和评价模型。本文针对山西省气候环境特征, 在路面方案定性比选的基础上, 通过合理选择并归纳评价指标, 建立了沥青结构层选择及评价模型, 结合层次分析法计算了模型中的评价指标权重, 并通过工程实例验证了评价模型的有效性, 为沥青路面结构层选择提供了一种定量判断依据。

参考文献

[1]叶真.基于层次分析法的水泥与沥青混凝土路面结构选择研究[J].建材技术与应用, 2013 (1) :19-21.

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[3]章毅, 李立寒.基于层次分析法的沥青路面施工质量评价模型[J].同济大学学报:自然科学版, 2011, 39 (2) :253-258.

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[6]胡运权.运筹学教程[M].第3版.北京:清华大学出版社, 2007.

路面结构层 篇10

我国多数水泥混凝土路面始建于19 世纪60 年代中期, 部分已超出使用年限, 道路破损严重。而目前, 最为广泛的改建方式, 是在旧水泥路面上加铺沥青混凝土面层。道路是室外构筑物, 常年处于自然环境中。而外界的气温变化是持续的, 在这种温度荷载的影响下, 道路内部温度会产生变化, 随之会产生应力与变形。这些应力与变形的产生, 一方面是因为随着气温的降低, 道路自身产生收缩, 另一方面是由于昼夜温差较大使旧水泥混凝土板和沥青加铺层内产生温度梯度, 导致路面结构翘曲变形[1]。与车辆荷载相比, 这种由温度荷载引起的应力有时破坏力更为显著, 故有必要对温度影响下的旧水泥路面沥青加铺层结构的受力状态进行深入分析。

1 有限元分析模型及计算参数

1. 1 分析模型

利用Abaqus通用有限元软件, 采用2011 年颁布的现行水泥混凝土路面推荐结构, 对加铺层结构进行力学分析。由于我国现行JTG D40—2011 公路水泥混凝土路面设计规范中采用的应力计算公式是依据弹性地基上有限尺寸薄板的有限元解回归分析得出的, 故将由沥青混凝土加铺层、旧水泥路面及地基构成的路面结构三维空间模型视为弹性层状体系结构[2]。采用C3D8R单元 ( 8 节点六面体线性缩减积分单元) 完成各结构层的力学分析, 用TIE绑定模拟粘结良好的层间接触关系, 并对各加铺层结构进行假设如下[3,4]:

1) 各结构层为均匀、连续、各向同性的弹性体;

2) 各结构层层间水平、竖向位移均连续;

3) 地基底面各向位移为0, 侧面水平方向位移为0;

4) 考虑重力作用, 并在荷载分析前使用geostatic分析步骤将其平衡;

5) 水泥混凝土板接缝无传荷能力, 接缝宽度为1 cm, 且贯穿整个路面宽度。

1. 2 模型参数

模型尺寸参考实际水泥混凝土路面情况及拟定的加铺层结构形式确定。依据不同地基深度下进行的收敛性计算, 当地基深度不低于9 m时, 受力趋于平衡, 故地基尺寸拟定为10. 01 m ×10. 01 m × 9. 0 m[5]。X方向为行车方向, Z方向为垂直于行车方向, Y方向为道路纵深方向。旧水泥混凝土板长10. 01 m, 宽5. 0 m, 厚24 cm。

沥青混凝土加铺层结构分析模型见图1, 各结构层主要计算参数见表1。

根据上述拟定的加铺层路面结构尺寸及各结构层主要计算参数, 生成三维有限元模型。为提高计算准确性, 在施加荷载位置、水泥混凝土板接缝处及附近沥青加铺层进行网格细化。路面结构三维有限元模型及接缝处局部网格加密处理如图2, 图3所示。

2 温度荷载作用下的加铺层应力分析

当进行荷载应力分析时, 取其计算点为接缝处加铺层底中间点A处, A点位置如图4 所示。

相关研究表明, 加铺层顶面温度下降会使路面结构产生收缩变形, 而同时产生的温度梯度, 又使得水泥混凝土板产生向上翘曲, 这两种变形叠加使得接缝产生张开变形并在加铺层底面产生拉应力; 而当加铺层顶面上升时, 路面结构会产生向下翘曲变形, 并产生膨胀, 这种情况下, 接缝处沥青加铺层底面受压, 不易产生反射裂缝。因此, 在分析加铺层温度应力时, 只考虑降温情形。为系统分析沥青加铺层底接缝处的荷载应力, 采用其他参数固定不变而使某一参数独立变化的方式, 采用三个强度分析指标, 分别为接缝处沥青加铺层底最大主应力 σ1、最大剪应力 τmax及等效应力 σe。

2. 1 不同降温幅度对加铺层结构的影响

我国国土面积居世界前列, 东西南北跨度很大, 导致各地区气候差异显著。不同的降温幅度会对加铺层结构产生不同的影响, 以下根据三维有限元分析模型, 以黑龙江省地区为参考, 研究路面结构参考温度为0 ℃ , 沥青加铺层顶面降温幅度由- 5 ℃ ~ - 25 ℃ 时, 沥青加铺层内部温度应力变化, 计算结果如图5 所示。

从图5 中可以看出, 随着降温幅度的增大, 最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe呈快速上升趋势, 均约增大了4 倍~5 倍。由此可见, 在旧路加铺改建过程中, 要充分重视当地温度条件对加铺层结构的影响, 采取措施提高沥青加铺层材料的温度敏感性。

2. 2 加铺层厚度对加铺层结构温度应力的影响

加铺层厚度是路面结构主要设计参数之一, 为研究在温度影响下沥青混凝土加铺层应力随加铺层厚度的变化, 取加铺层厚度由8 cm以2 cm的间隔增加到20 cm, 加铺层表面降温- 10 ℃ , 利用模型计算加铺层内产生的温度应力, 计算结果如图6 所示。

由图6 可知, 随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底温度应力呈下降趋势, 当加铺层厚度由8 cm增加到20 cm时, 沥青加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe分别下降了69. 5% , 61. 9% 和67. 0% 。由此可见, 加铺层厚度的增加可有效减小沥青加铺层结构温度应力, 但随加铺层厚度的增长, 应力降低幅度逐渐变缓, 表明降低加铺层温度应力作用降低, 因此, 加铺层厚度不可过大。综合来讲, 加铺层厚度不宜低于10 cm。

2. 3 加铺层模量对加铺层结构温度应力的影响

沥青混合料属于粘弹性材料, 其模量与强度在温度不同时会产生变化。以下为加铺层模量从600 MPa增长到2 000 MPa, 加铺层表面降温- 10 ℃ 时, 沥青加铺层内温度应力变化, 计算结果见图7。

由图7 可知, 当加铺层模量由600 MPa变化到2 000 MPa时, 沥青加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe分别升高了25. 6% , 21. 8% 及18. 8% 。由此可见, 随加铺层模量的增加, 沥青加铺层底面温度应力缓慢上升。

3 结语

1) 降温幅度对沥青加铺层底温度应力影响显著, 随降温幅度的增大, 加铺层底最大主应力 σ1, 最大剪应力 τmax及等效应力 σe迅速增大, 因此, 在道路改建过程中应充分考虑温度变化带来的影响。

2) 随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底温度应力呈下降趋势, 但在寒冷地区, 考虑到经济及技术等多方面原因, 还应结合其他防裂措施。

3) 同种沥青混合料在温度降低时, 其模量增大。而随加铺层模量的增大, 沥青加铺层底温度应力呈上升趋势, 因此, 在外界环境气温较低时, 加铺层结构易产生反射裂缝。

摘要：依据弹性层状体系理论, 采用Abaqus程序建立三维有限元分析模型, 从降温幅度、加铺层厚度、模量变化等方面, 分析了旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构在温度荷载作用下的应力变化状况, 结果表明:随降温幅度的增加, 沥青加铺层底温度应力显著增大;随加铺层厚度的增加, 沥青加铺层底部温度应力迅速降低;随加铺层模量的增大, 加铺层底温度应力呈上升趋势。

关键词：沥青加铺层,温度应力,有限元模型,路面结构

参考文献

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路面结构层 篇11

【关键词】水泥；沥青；路面；反射裂缝

在旧水泥路面改建工程中，直接在原有水泥混凝土路面上铺筑沥青罩面层是既经济有快捷的一种方法。但是，旧水泥混凝土路面层的接缝或发展性裂缝往往在通车数年内会很快反射到沥青加铺层上，即形成反射裂缝。反射裂缝形成后受环境因素影响进一步发展，将会影响基层和面层，缩短沥青面层的使用寿命，因此，采用何种技术来延缓与减少反射裂缝的发生和发展是旧水泥混凝土路面沥青加铺技术的关键。

1.反射裂缝的形成机理

由于原水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近位移的存在，而引起接缝或裂缝处沥青加铺层内出现应力集中，从而造成沥青加铺层的反射裂缝。接缝或裂缝附近产生位移的原因，主要是因为环境温度的变化而引起的原混凝土面板的水平方向伸缩和因为外荷载作用而引起的原混凝土面板边缘的竖向弯沉。

按形成原因，反射裂缝按裂缝可以划分为张开型反射裂缝和剪切型反射裂缝。

1.1张开型反射裂缝

张开型反射裂缝可分为两种。第一种是由于年温度变化引起的反射裂缝，如图1。由于沥青混凝土加铺层黏附在原混凝土面板上，原混凝土路面板因年温度变化而收缩（或伸展）时，会带动沥青混凝土加铺层出现相应的收缩（或伸展）变形，使得接缝处沥青加铺层随着水泥混凝土路面板产生收缩（或伸展），从而引起了张开型反射裂缝。

第二种是由于昼夜温差导致的反射裂缝，如图2。由于昼夜温度的变化使温度在沥青加铺层和原水泥混凝土路面板中的不均匀分布，并且由于不同材料具有不同的热膨胀系数，从而造成了水泥混凝土板及沥青加铺层的收缩及翘曲，使沥青混凝土加铺层产生了张开型反射裂缝。

图1 年温度变化引起的张开型反射裂缝

图2 昼夜温差引起的张开型反射裂

1.2剪切型反射裂缝

剪切型反射裂缝，如图3，是由于车轮外荷载经过原混凝土面板间的接缝时，先经过的混凝土面板先向下弯沉，之后后经过的混凝土面板再向下弯沉，同时先经过的混凝土面板回复弹起，导致原混凝土面板接缝两侧的板端出现弯沉差，使处于混凝土面板间接缝上方的沥青加铺层混凝土经受较大的弯拉应力和剪切应力，当这种弯拉应力和剪切应力超过加铺层沥青混凝土的弯拉强度或抗剪强度时，沥青加铺层便会出现反射裂缝。当原混凝土路面板的厚度越薄，板间接缝的传荷能力越弱，基层的刚度越小时，车辆荷载作用下的弯沉差就会越大，因此，沥青混加铺层出现反射裂缝可能就会越大。

图3 车辆荷载引起的剪切型反射裂缝

我国幅员辽阔，各地区的温度、交通条件以及路面结构状况差异很大，因而，引起沥青加铺层反射裂缝发生的原因也各不相同。有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是由温度原因引起的，而有些地区沥青加铺层产生的反射裂缝主要是荷载作用引起的，还有些地区沥青加铺层反射裂缝的产生是温度和荷载共同作用所造成的。

针对主要因温度原因而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低加铺层与原混凝土路面板间黏附阻力或者增加沥青加铺层抗拉强度的技术方案；针对主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，在选择沥青加铺技术时，可以选择采用降低原混凝土板间接缝处边缘弯沉量或者增加沥青加铺层抗弯拉强度和抗剪切强度的技术方案。在施工工程中，要根据改建公路的具体情况，分析可能引起沥青加铺层反射裂缝的主要原因，有针对性地提出防止或减少反射裂缝发生、发展的技术措施。

反射裂缝在沥青加铺层中产生的初期对路面的使用性能影响并不大，但随着时间的发展，雨水或雪水会随着反射裂缝渗入到路面结构各层，尤其是裂缝附近的土基含水量将会明显加大，甚至饱和，以至于明显降低路面结构的承载能力，在大量行车荷载反复作用下，加铺层结构将会产生冲刷和卿泥现象，导致裂缝两侧沥青加铺层发生碎裂，加铺层将出现较大的垂直相对位移，影响路面的使用性能，这将加速路面的破坏，降低路面结构的使用寿命。

2.反射裂缝的控制方法

应采取有效的技术措施和控制方法来防止和减少沥青加铺层反射裂缝，如锯切横缝、增加加铺层厚度、设置裂缝缓解层、破碎和稳固原混凝土板、设置夹层等。

2.1锯切横缝

锯切横缝技术是在旧水泥混凝土路面板之间的接缝位置对应的沥青加铺层上预先切出一条横缝，来阻止反射裂缝发生的一种沥青加铺技术。这种加铺方法，可以控制不规则裂缝的发生。采用这种技术要做好接缝的密封工作，用专用的路用密封材料缝填塞锯切的横缝，以保持沥青面层锯切的横缝的密封性。锯切横缝的加铺技术适用于旧混凝土路面结构状况良好、面板之间的接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面。

2.2增加加铺层厚度

增加加铺层厚度这种技术措施在国外的旧水泥混凝土路面改建工程中应用较多。通过增加沥青混凝土加铺层厚度，可以减少原水泥混凝土面板面温度收缩的对加铺层的影响，降低加铺层的拉应力；同时，增加沥青加铺层厚度还可以增加路面结构的弯曲刚度，从而使混凝土板间接缝处的弯沉差降低，以减少沥青加铺层的剪切应力，以达到延长路面使用寿命的目的。

2.3设置裂缝缓解层

设置裂缝缓解层的加铺技术是通过铺设大粒径沥青混合料的方法来防止沥青加铺反射裂缝发生与发展的一种技术措施。裂缝缓解层的沥青混合的矿料最大粒径在25～53mm之间，混合料具有较大空隙，一般空隙率在25%～35%之间。

裂缝缓解层所用的沥青混合料的特点是大粒径矿料含量多、空隙率较大、沥青的含量少。这种结构可以使旧水泥混凝土板间释放的应变能得到充分的吸收，使接缝处的沥青加铺层的应力集中减小，从而延缓反射裂缝向上发展的速度。

2.4破碎和稳固原混凝土板

破碎和稳固原混凝土板的技术是采用专用的混凝土破碎机，将水泥混凝土板破碎成一定尺寸的碎块，然后用压实设备在破碎的混凝土面板上碾压，使破碎的混凝土面板稳固地坐落在原路面基层上，破碎的混凝土面与原路面基层顶面之间无空隙。破碎与稳固技术适用于旧混凝土面板的损坏严重、断板率较高的情况。

破碎后的水泥混凝土板的变成很多小的板块，在温度下降时小的混凝土板块收缩位移明显降低，从而使沥青加铺层的拉应力也大大降低。在原水泥混凝土面板破碎和固定之前，应清除混凝土板接缝（或裂缝）内的杂物；在摊铺沥青混合料加铺层前，需填补所有裂缝、接缝和不平处。

2.5设置夹层

在旧水泥混凝土面板与沥青加铺层之间设置夹层，可以使沥青加铺层的应力或应变因为远离应力集中区域的接缝端而降低，并且改变沥青加铺层的抗拉和抗剪能力，从而有效阻断了旧混凝土板反射裂缝向上发展的速度。夹层可以根据材料与工艺的不同划分为不同的种类，目前，国内较为常用的夹层主要有三类：土工织物夹层、橡胶沥青应力吸收层、格栅等。

3.结束语

路面结构层 篇12

1.1 基本假定

沥青路面和AC+RCC复合式路面均由面层、基层、底基层、垫层和土基组成。不同之处在于, 前者的面层只有AC层, 而后者的面层由有限尺寸RCC板和AC层组成。对这两种路面结构进行荷载应力分析之前, 作以下假定:

(1) 各层材料具有线弹性;

(2) 各结构层之间完全连续;

(3) RCC板的四周面为自由面;

(4) 地基为弹性半空间体。

1.2 有限元模型

用有限元计算路面结构时, 其收敛性不仅与单元的合理划分有关, 而且与所取的空间区域大小有关。当计算范围足够大、单元的疏密程度与场变梯度基本相适应时, 计算结果收敛于精确解。在实际的路面结构中, 地基为弹性半空间体, 为了使其无限大特性在计算中得以体现, 就需要考虑地基的空间尺寸范围。经过对地基不同尺寸进行误差分析, 地基尺寸拟定为:8m×8m×8m (沥青混凝土路面) , 10m×20m×6.5m (复合式路面, RCC板尺寸通常取5m×12m, RCC板下的结构采用扩大尺寸) 。模型的边界条件为:

①对于沥青路面结构, 地基底面固定, 顶面自由, 侧面约束其法向位移;

②对于复合式路面结构, 地基底面固定, 顶面自由, RCC板与沥青面层均假定为自由面。荷载作用区域网格划分较密, 单元尺寸约为2cm, 远处网格逐步扩大。

1.3 计算参数

车辆荷载采用标准轴载BZZ-100, 轮胎接地压强p为0.7 MPa;单轮传压面当量圆直径d=21.3cm, 两轮中心距1.5d。轮胎与路表的摩擦系数取0.2。

两种路面结构计算参数见表1和表2。

2 计算分析

本文采用三个指标来描述:弯沉、最大主应力、最大剪应力。在通常计算中, 最大主应力计算点位于经过双圆范围内某点且垂直于路表的直线上, 但是对于沥青层来说, 这个计算点上的应力一般均为压应力, 最大主应力值为负值。所以, 本文计算中将计算沥青层层面整个范围的应力值, 并取最大值作为最大主应力值。

考虑到两种路面结构的AC层厚度不一样, 为了使二者具有可比性, 本文取AC层同一深度处的数据进行分析, 见表3。其中, “路1”表示沥青路面, “路2”表示AC+RCC复合式路面。

总体上讲, 考虑水平荷载作用的各项应力指标都比只受垂直荷载作用时要大一些, 而弯沉值基本不变。在相同荷载作用下, 沥青路面的弯沉值远大于复合式路面, 前者是后者的两倍有余。路表最大主应力和中面层底面最大主应力均以复合式路面为大, 对于只受垂直荷载作用的情况, 两者的比率分别为63%和43%;考虑水平荷载作用时, 其比率分别为67%和34%。对于表面层底面最大主应力, 则沥青路面要远大于复合式路面, 其比率为360% (只受垂直荷载作用) 和256% (考虑水平荷载) 。沥青路面和复合式路面的路表最大剪应力、中-下面层间最大剪应力基本持平, 在考虑水平荷载时, 后者的路表最大剪应力略大于前者 (比率约为77%) 。两者的表-中面层间最大剪应力基本相等, 后者略大于前者, 其比率为89% (只受垂直荷载作用) 和92% (考虑水平荷载) 。

3 部分参数变化对荷载应力的影响

3.1 面层厚度变化对荷载应力的影响

参照《公路沥青路面设计规范 (JTG D50—2006) 》, 取表面层 (细粒式AC) 的厚度分别为2cm、3cm、4cm、5cm、6cm, 取中面层 (中粒式AC) 的厚度分别为4cm、5cm、6cm、7cm、8cm, 其它参数同表1和表2。相应的变化规律见表4、表5、图3、图4。其中, 弯沉差表示沥青路面的弯沉与复合式路面的弯沉之差, 因为个别指标的符号会发生变化, 所以不对其取绝对值, 但在分析的时候, 对其取绝对值。下文的应力差意义相类似。

由表4、表5可见, 随着表面层和中面层厚度的增加, 弯沉差均线性减小, 其减小速率分别为0.58×0.01mm/cm, 0.54×0.01mm/cm。

由图1可以看出, 随着表面层厚度的增大, 表面层底面最大主应力差的绝对值呈现出先增大后减小的趋势;表-中面层间最大剪应力差的绝对值则先减小后增大;路表最大剪应力差、中面层底面最大主应力差的绝对值线性减小, 但变化速率很小;路表最大主应力差和中-下面层间最大剪应力差的绝对值均逐渐增大, 其中, 路表最大主应力差对面层厚度变化比较敏感。

在图2中, 随着中面层厚度的增大, 表面层底面最大主应力差的绝对值呈线性增大之势;表-中面层间最大剪应力差的绝对值先增大后减小;路表最大剪应力差的绝对值逐渐增大;其它应力指标随中面层厚度变化的规律与随表面层厚度变化的规律相似。

3.2 面层弹性模量变化对荷载应力的影响

取表面层的弹性模量分别为1200MPa、1300MPa、1400MPa、1500MPa、1600MPa, 取中面层的弹性模量分别为1000MPa、1100MPa、1200MPa、1300MPa、1400MPa, 其它参数同表1和表2。相应的变化规律见表6、表7、图3、图4。

由表6、表7可见, 随着表面层和中面层弹性模量的增大, 弯沉差均线性减小, 其减小速率大致相等, 约为0.001×0.01mm/MPa。

由图3可知, 随着表面层弹性模量的增大, 表面层底面最大主应力差的绝对值呈现出先增大后减小的趋势;路表最大主应力差、表-中面层间最大剪应力差、中-下面层间最大剪应力差的绝对值近似为线性增大;路表最大剪应力差和中面层底面最大主应力差的绝对值近似为线性减小, 其中路表最大剪应力差从负数逐渐变为正数。

在图4中, 随着中面层弹性模量的增大, 表面层底面最大主应力差的绝对值递增, 但是增大的速率逐渐减小;中面层底面最大主应力差、路表最大剪应力差、中-下面层间最大剪应力差的绝对值近似为线性增大;路表最大主应力差、表-中面层间最大剪应力差的绝对值近似为线性减小。

3.3 超载率变化对荷载应力的影响

取作用于路表的垂直荷载的超载率分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%, 其它参数同表1和表2。相应的变化规律见表8、图5。

由表8可知, 随着超载率的增加, 弯沉差线性增大, 其增长速率约为2×0.01mm/10%。

从图5可见, 随着超载率的增加, 各项应力差的绝对值均呈线性增大的趋势, 其中增长速率最大的是路表最大主应力差, 为0.0055MPa/10%;增长速率最小的是中面层底面最大主应力差, 为0.0011MPa/10%。

5 结语

(1) 考虑水平力的作用时, 除了弯沉不变外, 沥青路面和复合式路面之AC层的各项应力指标都比只受垂直荷载作用时要大。

(2) 两种路面结构的弯沉差随着面层厚度的增加、面层弹性模量的增大而线性减小, 随着超载率的增大而线性增大。

(3) 超载率的增大使得各项应力指标的差值都线性增大。

(4) 随着面层厚度的增加、面层弹性模量的增大, 两种路面结构的各项应力差均表现出明显的规律性, 在路面结构的AC层设计中, 可以根据需要对某一参数加以控制。

摘要：为研究沥青路面和AC+RCC复合式路面这两种路面结构的AC层之间的应力状态有何异同, 对其进行ANSYS数值模拟分析。通过仿真计算, 求出它们在相同荷载作用下的荷载应力, 进而给出规律性的结论, 为路面结构的AC层设计提供参考。