課程設(shè)計(jì)---公路水泥砼路面加鋪方案設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程:公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)與管理</p><p>　　題目: 公路水泥砼路面加鋪方案設(shè)計(jì)</p><p>　　姓名: </p><p>　　班級(jí): </p><

2、p>　　指導(dǎo)老師: </p><p>　　年 月 日高速公路水泥砼路面加鋪方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1 項(xiàng)目背景 某高速公路是我省重要的交通主干道，承擔(dān)著重要的客、貨運(yùn)任務(wù)。自1998年7月建成并正式通車至今，已經(jīng)歷時(shí)8年時(shí)間，隨著沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)、快速發(fā)展，此高速公路的交通流量不斷增大，特別是超載、重載交通的增

3、加，給此高速公路路面造成了不同程度的破壞，使得養(yǎng)護(hù)維修工作變得日益嚴(yán)峻起來(lái)。 此高速公路原路面結(jié)構(gòu)：全線采用水泥砼路面，面層為25cm厚的水泥砼，基層為18cm厚的水泥穩(wěn)定砂礫基層, 底基層為15cm厚的水泥穩(wěn)定砂礫，路面寬度為24m，共雙向4車道。由于此高速公路路面設(shè)計(jì)使用年限為30年，為此，按照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002）的要求，在此期限內(nèi)，路面應(yīng)該能夠滿足預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)累計(jì)軸載承載力，并允許在該期限內(nèi)進(jìn)

4、行一次恢復(fù)路表功能的維修（罩面）。 對(duì)于此高速公路而言，目前已經(jīng)通車7年半時(shí)間，路面出現(xiàn)了多種病害，該高速公路交通量逐年增大，加之超載、重載車輛增多，水泥砼路面出現(xiàn)了坑槽、裂縫、斷板、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害，嚴(yán)重影響了行車的舒適性、安全性、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。因此，受此高速公路有限公司的委托，某設(shè)計(jì)院承擔(dān)了此高速公路路面性能綜合評(píng)價(jià)及中長(zhǎng)期</p><p>　　2 路面使用性能評(píng)價(jià)</p><p&g

5、t;　　2.1路面破損狀況評(píng)定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　根據(jù)《公路水泥砼路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001）和《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002），水泥路面破損狀況采用路面狀況指數(shù)（PCI）和斷板率（DBL）兩項(xiàng)指標(biāo)。路面破損狀況分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級(jí)。按照《公路水泥砼路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1—2001），高速公路及一級(jí)公路的路面破損狀況評(píng)定等級(jí)為中及中

6、以下，需對(duì)路面進(jìn)行大修。</p><p>　　2.2路面損壞狀況調(diào)查</p><p>　　《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002）規(guī)定，舊砼路面的損壞狀況采用斷板率和平均錯(cuò)臺(tái)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)評(píng)定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查，斷板率分別為左幅行車道（4.95%）, 右幅行車道（4.6%）, 右幅超車道（1.2%），左幅超車道（0.9%）。左幅和右幅行車道已接近于優(yōu)良的下限，如不采取有效的措施，將

7、很快達(dá)到需要維修的狀態(tài)。</p><p>　　2.3路面結(jié)構(gòu)承載能力</p><p><b>　?。?）彎沉參數(shù)</b></p><p>　　本項(xiàng)目對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)價(jià)是通過(guò)落錘式彎沉儀（FWD）測(cè)量路表彎沉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)采集的大量彎沉盆曲線，利用彎沉盆參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)大量的計(jì)算分析可以得出如下重要結(jié)論：</p><p&

8、gt;　?、?gòu)穆访娴膹澇僚鑵?shù)D1（中央彎沉，反映路面面層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)看，其絕對(duì)值均不大，這表明此高速公路無(wú)論是路面面層（或水泥面板）還是下部基礎(chǔ)的承載能力總體上基本能夠滿足現(xiàn)有交通流量和軸載的需要。從車道之間的對(duì)比來(lái)看，右幅優(yōu)于左幅，超車道優(yōu)于行車道。</p><p>　　②從彎沉盆參數(shù)D1的變異水平來(lái)看，各彎沉變異水平較大。從總體上來(lái)看，變異水平基本為低或中等水平，這反映了此高速公路全線路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

9、的不均勻性。</p><p>　?。?）水泥砼路面接縫傳荷能力</p><p>　　接縫是水泥砼路面的重要組成部分，也是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)，實(shí)際使用中的砼路面，絕大多數(shù)的破壞都發(fā)生在接縫的附近。本項(xiàng)目采用《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002）中的基于相鄰板塊縫邊彎沉比的接縫傳荷系數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　分析表明：此高速公路水泥

10、砼路面接縫傳荷能力屬于“中”等級(jí)。但部分路段只達(dá)到了次等級(jí)水平。對(duì)比接縫傳荷和脫空可以發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)脫空板的接縫傳荷能力較為低下，這進(jìn)一步說(shuō)明了傳荷和脫空的相互影響，也從反面說(shuō)明了傳力桿鋼筋對(duì)于接縫傳荷能力的重要性。由于接縫傳荷能力偏低，造成路面應(yīng)力不能有限的擴(kuò)散而過(guò)分集中，加劇了接縫破損，錯(cuò)臺(tái)等病害的發(fā)生。</p><p>　?。?）水泥砼路面板底脫空</p><p>　　水泥砼路面板底

11、脫空改變了砼板的受力狀況，是造成水泥砼路面板產(chǎn)生早期斷裂的主要原因之一。因此水泥砼路面板底脫空狀況也是評(píng)定路面結(jié)構(gòu)承載能力的重要指標(biāo)，本調(diào)查利用路用探地雷達(dá)和FWD相結(jié)合的辦法，得到此高速公路路面板底脫空狀況為：左幅行車道（22.26%）,右幅行車道（15.9%）, 左幅超車道（4.8%），右幅超車道（4.7%）,左幅脫空狀況比右幅要嚴(yán)重。由數(shù)據(jù)可知，行車道的脫空率已比較嚴(yán)重，而且這是在近幾年進(jìn)行大規(guī)模壓漿換板后測(cè)得的脫空率。在汽車荷載

12、下，如此高比例的板底脫空將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的和路面狀況造成潛在的負(fù)面誘導(dǎo)效應(yīng)，因此此高速公路的養(yǎng)護(hù)工作形勢(shì)十分嚴(yán)峻。</p><p>　　2.4路面行駛質(zhì)量調(diào)查</p><p><b>　　（1）路面平整度</b></p><p>　　路面平整度是道路用戶所熟悉和關(guān)心的重要路面指標(biāo)。平整度不良的道路會(huì)影響乘車舒適性、降低汽車速度、加速車輛零部件

13、損壞、提高車輛運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，而且不平整的道路使車輛產(chǎn)生的沖擊荷載反過(guò)來(lái)增加路面不平整性，加劇路面破損。</p><p>　　本次對(duì)平整度的檢測(cè)采用的是LDP-20型累積顛簸儀。從檢測(cè)評(píng)定結(jié)果來(lái)看：</p><p>　?、倨胀ㄋ囗怕范斡覀?cè)行車道路面平整度評(píng)定等級(jí)為良，左側(cè)行車道平整度評(píng)定為中，兩超車道評(píng)定等級(jí)也為良。超車道平整度比行車道平整度略好。</p><p>　　

14、②此高速公路路面平整度已處于良的范圍，隨著交通量的迅速增加，道路的平整度將會(huì)繼續(xù)下降，如不采取大規(guī)模的處理措施，此高速公路將很快降至需要大型維修的“中”等水平。</p><p><b>　?。?）路面抗滑性能</b></p><p>　　路面抗滑性能直接關(guān)系到行車安全。本次對(duì)此高速公路路面抗滑性能的檢測(cè)是對(duì)其路面宏觀摩阻力的檢測(cè)。采用先進(jìn)的Griptester全自動(dòng)滴

15、水型摩擦系數(shù)儀。從評(píng)定結(jié)果來(lái)看：①普通水泥砼路段兩行車道、兩超車道評(píng)定等級(jí)為優(yōu)；②路面抗滑性能在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能滿足道路行駛的要求。 </p><p>　　2.5 路面性能綜合評(píng)價(jià)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)院對(duì)此高速公路路面調(diào)查與檢測(cè)結(jié)果表明，此高速公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基本能夠滿足目前交通流量和軸載的需要，但情景不容樂(lè)觀，路面依然已出現(xiàn)以下問(wèn)題： </p><p>

16、;　　①?gòu)慕煌拷y(tǒng)計(jì)可以看出，重型貨車已出現(xiàn)逐年快速遞增的趨勢(shì)；</p><p>　　②道路破損狀況形勢(shì)較嚴(yán)峻，部分路段病害已很嚴(yán)重；</p><p>　?、勐访嬉殉霈F(xiàn)承載力不足的情況，全線部分路段出現(xiàn)了強(qiáng)度明顯偏低、水泥砼面板破損嚴(yán)重、水泥砼面板板底脫空率高、斷板錯(cuò)臺(tái)情況較嚴(yán)重，部分路段部分指標(biāo)已達(dá)到需要大中修的程度，整體接縫傳荷能力偏低，板底脫空率居高不下；</p>&l

17、t;p>　　④路面平整度已趨近于中等，行車舒適性受到了較大的影響；</p><p>　?、萋访婵够阅芟鄬?duì)較好。</p><p>　　從以上檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)來(lái)看，這說(shuō)明隨著交通荷載和服務(wù)年限的增加，此高速公路部分路段出現(xiàn)了較為突出的結(jié)構(gòu)性病害，給行車舒適性和安全帶來(lái)了極為不利的影響和隱患，如不積極采取及時(shí)、得力的措施，一方面則會(huì)增加今后養(yǎng)護(hù)工作的難度，另一方面會(huì)極大增加今后養(yǎng)護(hù)工作的成本

18、。</p><p>　　綜上所述，此高速公路在服務(wù)使用設(shè)計(jì)年限內(nèi)，無(wú)論是在路面結(jié)構(gòu)性，還是在路面功能性都不能滿足日益增加交通量和運(yùn)營(yíng)的需求。因此，此高速公路養(yǎng)護(hù)維修勢(shì)在必行。 </p><p><b>　　問(wèn)題解答：</b></p><p>　?、卑凑铡豆芳夹g(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）的相關(guān)規(guī)定，水泥混凝土路面使用性能評(píng)價(jià)包

19、含（ ）、（ ）和（ ）三項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容。</p><p>　?、哺鶕?jù)《公路水泥砼路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001），水泥路面破損狀況采用（ ）和（ ）兩項(xiàng)指標(biāo)。路面破損狀況分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級(jí)。按照《公路水泥砼路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1—2001），高速公路及一

20、級(jí)公路的路面破損狀況評(píng)定等級(jí)為中及中以下，需對(duì)路面進(jìn)行大修。</p><p>　?、潮驹O(shè)計(jì)在進(jìn)行路面使用性能調(diào)查與評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)路面結(jié)構(gòu)承載能力也進(jìn)行了調(diào)查與評(píng)價(jià)，包括（ ）、（ ）和（ ）三個(gè)方面的內(nèi)容。</p><p>　?、窗凑铡豆芳夹g(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）的相關(guān)規(guī)定，路面平整度用路面行駛質(zhì)量（RQI

21、）進(jìn)行評(píng)價(jià)。本設(shè)計(jì)進(jìn)行路面行駛質(zhì)量調(diào)查包含（ ）和（ ）兩方面內(nèi)容。</p><p>　　2．6試驗(yàn)路段的選取</p><p>　　表1 2007年試驗(yàn)路段損壞狀況預(yù)測(cè)</p><p>　　參見(jiàn)《某高速公路水泥砼路面性能綜合評(píng)價(jià)》，K70+000-K76+788左右的路段在填筑路基時(shí)使用了高塑限土，其CBR值（CB

22、R又稱加州承載比，是California Bearing Ratio的縮寫，由美國(guó)加利福尼亞州公路局首先提出來(lái)，用于評(píng)定路基土和路面材料的強(qiáng)度指標(biāo)。）偏低，遇水膨脹變軟，承載力不足。致使目前該路段錯(cuò)臺(tái)、唧泥病害嚴(yán)重，進(jìn)行小規(guī)模的換板、灌漿處治無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，而且按照目前的病害發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)2007年平均錯(cuò)臺(tái)量將超過(guò)7mm，雖然平均斷板率僅為2.77%，但是平均脫空率高達(dá)18.14%，特別是兩幅的行車道存在著嚴(yán)重的

23、隱患。因此建議選取該路段為試驗(yàn)路段，及早進(jìn)行專項(xiàng)整治。</p><p><b>　　3交通量預(yù)測(cè)</b></p><p><b>　　3.1現(xiàn)有交通狀況</b></p><p>　　根據(jù)2000年1月－2005年10月主線收費(fèi)站通行車輛的統(tǒng)計(jì)情況，以及實(shí)地車輛種類調(diào)查的分布統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)交通變化的趨勢(shì)進(jìn)行推測(cè)，將不同類型的車

24、輛轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)軸載車次，計(jì)算出此高速公路迄今的標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)。</p><p>　　以此公路高速為例，， 2000年1月～2005年10月收費(fèi)站通行車輛的統(tǒng)計(jì)如表2所示。</p><p>　　從表2交通增長(zhǎng)情況可以看出：</p><p>　?。?）一類車隨時(shí)間增加較快，二類車和三類車都變化平緩。這些車由于軸重較小，即使流量大，增長(zhǎng)速度快，對(duì)路面的破壞作用也會(huì)相對(duì)

25、較小。</p><p>　?。?）軸重較大的四、五、六類車從2003年起明顯增加，其增長(zhǎng)呈加速發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　表2 某高速公路左幅不同車型的流量</p><p>　　車輛的軸載質(zhì)量是影響道路路面壽命的主要因素。在行駛的汽車上，其軸載質(zhì)量對(duì)于公路路面是一種重復(fù)性的疲勞作用。當(dāng)軸載質(zhì)量增大后，路面在有效使用期內(nèi)能夠承受彈性變形的次數(shù)大為減少，因此，汽車

26、軸載質(zhì)量的大小，直接影響路面使用期的長(zhǎng)短。因此，交通量的增加和重載車輛的增大是導(dǎo)致路面過(guò)早損壞的原因之一。3.2累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載（1）水泥路面設(shè)計(jì)規(guī)范 本次軸載換算按照《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002）中軸載換算方法進(jìn)行，根據(jù)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載換算原則，計(jì)算得到此高速公路主線收費(fèi)站某站所在斷面的自1998年7月通車至2005年10月的累計(jì)當(dāng)量軸載如表3所示。 </p><p>　　表3

27、 兩幅車道標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　注：為簡(jiǎn)化問(wèn)題的求解，取此高速公路方向系數(shù)為0.5，則單幅車道的累計(jì)當(dāng)量軸載為519468次。</p><p><b>　　3.3交通量預(yù)測(cè)</b></p><p><b>　　(1)彈性系數(shù)預(yù)測(cè)</b></p><p>　　在對(duì)項(xiàng)目影響區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)

28、展預(yù)測(cè)以及交通運(yùn)輸發(fā)展預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的回歸得到影響區(qū)客車和貨車交通量的國(guó)民生產(chǎn)總值彈性系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表4。</p><p>　　表4 交通量彈性系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果</p><p>　　(2)交通量增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)</p><p>　　由項(xiàng)目影響區(qū)主要經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)各階段平均增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)和交通量彈性系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合彈性系數(shù)法得到交通量增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)結(jié)果，見(jiàn)表5。&l

29、t;/p><p>　　表5 交通量增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)結(jié)果</p><p><b>　　(3)交通總量預(yù)測(cè)</b></p><p>　　交通總量主要由趨勢(shì)交通量、轉(zhuǎn)移型交通量和誘增交通量組成。由于此高速公路開通長(zhǎng)達(dá)8年之久，誘增交通量的比重已經(jīng)比較小，所以預(yù)測(cè)交通量只考慮趨勢(shì)交通量和轉(zhuǎn)移型交通量，并認(rèn)為交通總量為趨勢(shì)交通量和轉(zhuǎn)移型交通量之和。由預(yù)測(cè)得到的趨

30、勢(shì)交通量和轉(zhuǎn)移型交通量得到此高速公路交通總量預(yù)測(cè)，見(jiàn)表6。</p><p>　　(4)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算</p><p>　　根據(jù)以上預(yù)測(cè)結(jié)果，參照調(diào)查的車輛類型和軸載分布，以水泥混凝土路面換算公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載換算，得2007～2024年設(shè)計(jì)車道上的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)為3737萬(wàn)次，以瀝青路面換算公式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載換算，得2007～2024年設(shè)計(jì)車道上的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)為2392萬(wàn)次。此次累計(jì)當(dāng)量標(biāo)

31、準(zhǔn)軸載計(jì)算為此高速公路舊水泥砼路面加鋪改造提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。</p><p>　　表6 交通總量預(yù)測(cè)結(jié)果</p><p><b>　　4舊路處治方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由《某高速公路水泥砼路面性能綜合評(píng)價(jià)》表明：路面已出現(xiàn)承載力不足的情況，全線部分路段出現(xiàn)了強(qiáng)度明顯偏低、水泥砼面板破損嚴(yán)重、水泥砼面板板底脫空率高、斷板錯(cuò)臺(tái)情況較嚴(yán)重

32、，部分路段部分指標(biāo)已達(dá)到需要大中修的程度，整體接縫傳荷能力偏低，板底脫空率居高不下。因此，根據(jù)此高速公路出現(xiàn)的病害情況，需對(duì)舊水泥砼路面進(jìn)行處治，提高原路面的使用性能和利用價(jià)值，再進(jìn)行罩面設(shè)計(jì)。</p><p>　　水泥砼路面改建工程（瀝青罩面）主要包括舊水泥砼路面的處理、瀝青加鋪層的設(shè)計(jì)和施工，施工質(zhì)量是確保整個(gè)改建工程成敗的關(guān)鍵。尤其是接縫的修補(bǔ)、砼路面板底脫空灌漿處治是改建工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。</p&g

33、t;<p>　　4.1接縫修補(bǔ)—加設(shè)傳力桿</p><p>　　1998年7月通車，從2000年起該路段水泥砼路面就逐年發(fā)生錯(cuò)臺(tái)、斷板、碎裂等病害，后果日趨嚴(yán)重。根據(jù)此高速公路水泥路面設(shè)計(jì)資料，全線路段沒(méi)有設(shè)置縮縫傳力桿，而出現(xiàn)上述病害的原因與此路段水泥砼路面的縮縫采用假縫構(gòu)造有關(guān)。在重交通和特種交通情況下，接縫是水泥砼板塊的薄弱部位，影響路面結(jié)構(gòu)性能和行駛質(zhì)量，一般都應(yīng)該設(shè)置橫向縮縫設(shè)置傳力桿，在

34、現(xiàn)行《公路水泥砼路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2002）也有此建議。</p><p><b>　　問(wèn)題解答：</b></p><p>　　⒌簡(jiǎn)述水泥砼路面橫向縮縫設(shè)置傳力桿的作用？</p><p>　　（1）加設(shè)傳力桿的作用</p><p>　?。?）加設(shè)傳力桿經(jīng)濟(jì)分析</p><p>　　根據(jù)

35、《某高速公路路面性能預(yù)測(cè)》的結(jié)果可知，在不增設(shè)傳力桿條件下，此高速公路路面宜于2009年進(jìn)行路面大修。如果2007增設(shè)傳力桿，假設(shè)能延長(zhǎng)路面大修時(shí)間3年，即增設(shè)傳力桿條件下2012年進(jìn)行路面大修，路面大修采用推薦的方案一（即每公里預(yù)算為1049.5萬(wàn)元，包括橋涵、交叉工程改造費(fèi)用），其它參數(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)比較分析的方法同《水泥混凝土路面所縫傳力桿應(yīng)用技術(shù)研究》經(jīng)濟(jì)分析部分。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，如果2007年

36、在此高速公路增設(shè)縮縫傳力桿，可產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益為：21167.73-13070.27=8097.46萬(wàn)元。</p><p>　　因此，在此高速公路加鋪改造工程中，從改善接縫傳荷能力（加設(shè)傳力桿）角度而言，無(wú)論在路面結(jié)構(gòu)性能方面和路用性能方面，還是在養(yǎng)護(hù)方面，加設(shè)傳力桿的作用非同小可，必將會(huì)產(chǎn)生較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。并且從湖南省公路學(xué)會(huì)與某公司合作課題——《水泥砼路面縮縫傳力桿應(yīng)用技術(shù)研究》的鑒定報(bào)告所作的分析也得

37、出類似的結(jié)論。至此，在此高速公路舊水泥砼路面改造加鋪工程中，建議在試驗(yàn)路段加設(shè)傳力桿。由于此高速舊水泥砼路面全線發(fā)生脫空、錯(cuò)臺(tái)、斷板、碎裂等病害日趨嚴(yán)重，為延長(zhǎng)路面使用壽命，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，建議在全線改造加鋪工程中也加設(shè)傳力桿。</p><p><b>　　4.2裂縫修補(bǔ)</b></p><p><b>　　4.3錯(cuò)臺(tái)的處理</b></

38、p><p><b>　　4.4板邊板角修補(bǔ)</b></p><p><b>　　4.5板下封堵</b></p><p><b>　　問(wèn)題解答：</b></p><p>　?、逗?jiǎn)述水泥砼路面裂縫、錯(cuò)臺(tái)、板邊板角的常見(jiàn)修補(bǔ)方法。</p><p>　?、泛?jiǎn)述在罩面

39、施工前進(jìn)行病害維修及板下封堵的必要性？</p><p>　　（1）板下封堵的必要性 </p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)考慮</b></p><p>　　板下封堵工程的設(shè)計(jì)，包括選擇一種合格的灌漿混合料，測(cè)試路面有沒(méi)有脫空，預(yù)計(jì)灌漿的量和決定適宜的灌漿孔。 </p><p>　　5 瀝青加鋪層方案設(shè)計(jì)</p&g

40、t;<p>　　5．1設(shè)計(jì)原則與依據(jù)</p><p>　　路面設(shè)計(jì)主要遵循以下原則：</p><p>　?。?）根據(jù)交通量、使用性質(zhì)與任務(wù)，所在地區(qū)氣候、水文、地質(zhì)、材料、施工經(jīng)驗(yàn)與養(yǎng)護(hù)要求以及大修工程的目的，綜合考慮縱坡調(diào)整及橫坡調(diào)整來(lái)進(jìn)行瀝青混合料加鋪層的設(shè)計(jì)；</p><p>　　（2）充分考慮采用機(jī)械化施工方法，重視新技術(shù)、新工藝、新材料的使用

41、；</p><p>　?。?）為保證加鋪層在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的使用性能和耐久性，加鋪層應(yīng)滿足一定的要求。</p><p><b>　　問(wèn)題解答：</b></p><p>　　⒏為保證加鋪層在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的使用性能和耐久性，加鋪層應(yīng)滿足哪些要求？</p><p>　　5.2 加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1結(jié)構(gòu)類型的選擇（1）面層①

42、改性SMA 為了減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生，要求加鋪層瀝青混凝土本身具有較高的低溫抗變形能力和抗抗剪性能，同時(shí)又不能過(guò)分地降低瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是最佳選擇。SMA這種以瀝青、礦粉和纖維穩(wěn)定劑做結(jié)合料的間斷級(jí)配瀝青混合料，既具備開級(jí)配混合料的嵌擠能力，提高抗車轍能力和抗滑阻力，又具備密級(jí)配混合料的優(yōu)點(diǎn)，空隙率小、瀝青用量多，可以提高路面的疲勞壽命和抗水損害能力。但是，SMA由于瀝青含量高，如果施

43、工管理不當(dāng)，可能產(chǎn)生泛油。 如果能確保優(yōu)質(zhì)石料的供應(yīng)以及有過(guò)SMA施工經(jīng)驗(yàn)的施工單位施工，SMA結(jié)構(gòu)能全面提高瀝青混合料和瀝青路面的使用性能，減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)其使用壽命。如果同時(shí)使用改性瀝青，瀝青瑪蹄脂的性能進(jìn)一步大幅度改善，再使用優(yōu)質(zhì)的石料玄武巖，使集料的嵌擠作用增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)材料多管齊下，使各種性能更加優(yōu)良。②AC型改性瀝青 密實(shí)瀝青砼的密水性、水穩(wěn)定性好，有較大的抵抗自然因素和行車作用的能力，因此其使用壽命長(zhǎng)，

44、耐久性好。AC型密級(jí)配瀝青混凝土具有較小的空隙率和較小的</p><p><b>　?。?）調(diào)平層</b></p><p>　?、俨捎脼r青混凝土做調(diào)平層：具有密水性和抗疲勞性能好的優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，瀝青混凝土的孔隙率的大小與瀝青混凝土的抗疲勞性能有較大的關(guān)系，孔隙率小，其抗疲勞性能好，瀝青混凝土的用油量較大，其抗拉強(qiáng)度較高，低溫性能較好。特別適用于調(diào)平層厚度小于5cm的

45、情況。</p><p>　?、诓捎脼r青碎石作為調(diào)平層：瀝青碎石用瀝青材料作為膠結(jié)料，增強(qiáng)了礦料間的粘接力，提高了混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，瀝青碎石比級(jí)配碎石的強(qiáng)度高、剛度比水泥穩(wěn)定碎石小，作調(diào)平層優(yōu)于級(jí)配碎石和水泥穩(wěn)定碎石的結(jié)構(gòu)。一般說(shuō)來(lái)，瀝青碎石有助于減輕基層裂縫向上反射穿透瀝青面層。為了減輕面層可能形成的轍槽，防止雨水下滲，故可以采用重交瀝青碎石做調(diào)平層。適用于瀝青層厚度大于5cm的情況。</p>

46、<p>　?、鄄捎盟喾€(wěn)定碎石作為調(diào)平層：水泥穩(wěn)定碎石具有良好的整體性、足夠的力學(xué)特性、抗水性和耐凍性。其初期強(qiáng)度較高，且隨齡期增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，應(yīng)用范圍很廣。但由于水泥穩(wěn)定碎石是一種半剛性結(jié)構(gòu)層，其在強(qiáng)度形成過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫，裂縫在荷載與溫度作用下會(huì)向上反射裂縫。在湖南高溫多雨的氣候條件下，會(huì)使瀝青路面產(chǎn)生水損害，導(dǎo)致瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期破壞，降低路面的使用壽命。另外，由于水泥穩(wěn)定碎石的剛度大，變形能力小，對(duì)于延緩

47、舊水泥砼板的接縫反射是不利的。 </p><p>　?。?）延緩反射裂縫措施</p><p><b>　　問(wèn)題解答：</b></p><p>　　⒐在加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有哪些延緩反射裂縫的措施？</p><p><b>　?。?）粘結(jié)層</b></p><p>　　在舊水泥路面

48、上加鋪瀝青混凝土面層時(shí)，應(yīng)在瀝青上、中面層及舊水泥砼面板上灑鋪乳化瀝青粘層，以加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)各層之間的緊密結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)整體性，使各結(jié)構(gòu)層之間不產(chǎn)生滑動(dòng)。</p><p><b>　?。?）排水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ018-97），排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成由路界表面（含路肩）排水、路面內(nèi)部排水和地下排水組成。</p>

49、<p><b>　　①路面表面排水</b></p><p>　　路面表面水由路拱橫坡經(jīng)采用C20砼預(yù)制塊進(jìn)行加固處理路肩，自然漫流排出土路肩以外，進(jìn)入邊溝或排水溝排出。</p><p><b>　?、诼访娼Y(jié)構(gòu)層排水</b></p><p>　　由于瀝青砼面層的裂縫或孔隙，路面表面水滲入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這部分水逐

50、漸聚焦在舊砼板上部附近，由路拱橫向滲流至路面邊緣，通過(guò)在路面邊緣土路肩下設(shè)縱向滲溝，以匯集此部分水流，將此部分排出路基范圍以外。同時(shí)排出舊水泥砼板下的毛細(xì)水和中央分隔帶少量滲入水。</p><p><b>　?、壑醒敕指魩潘?lt;/b></p><p>　　中央分隔帶采用透水性低的種植土，夯填成龜背型面，并種植龍須草草皮，以減少雨水的滲入。</p><

51、;p><b>　?、軜蛎媾潘?lt;/b></p><p>　　橋梁表面水通過(guò)路拱自然漫流至邊緣通過(guò)泄水管排出。而滲入到橋面瀝青砼鋪裝結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水，隨橫坡向邊緣處滲流并通過(guò)泄水孔將水排出橋面以外。對(duì)大橋結(jié)構(gòu)，在鋪筑瀝青砼橋面鋪裝層前，應(yīng)在水泥砼層頂面涂設(shè)防水層，防水層材料采用SCA型水性橋面防水涂料。</p><p>　?。?）施工組織、控制</p>

52、<p>　　為了既能保證施工過(guò)程的正常進(jìn)行又不至影響施工期間車輛的通行，建議施工期間封閉半幅車道，封閉長(zhǎng)度為6Km為宜，考慮到試驗(yàn)路段總長(zhǎng)約為6788m（其中橋梁長(zhǎng)度共計(jì)1557m），可將試驗(yàn)路段全線半幅封閉（跨線橋除外）。</p><p><b>　　5.2.2改造方案</b></p><p>　　綜上所述，根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)舊水泥砼路面加鋪瀝青砼罩面的成功經(jīng)驗(yàn)

53、和總結(jié)，此高速路面養(yǎng)護(hù)、改造工程以此為借鑒，并結(jié)合此高速公路的交通狀況、氣候特征和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（參照原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)），擬定下面幾種路面結(jié)構(gòu)加鋪改造方案：</p><p>　　5.2.3加鋪層厚度設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）舊砼板應(yīng)力分析</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，采用瀝青砼加鋪層厚度總計(jì)11cm，分5cm改性SMA-16和6cm中粒式改性瀝青砼AC-20兩層。該設(shè)計(jì)

54、加鋪厚度能夠使原有舊水泥砼板承受剩余設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力綜合疲勞作用。</p><p>　　(2)瀝青砼路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算</p><p>　　當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，參照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ 014-97）要求，得到累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次：Ne＝2.39×107(次)。</p><p>　　因此，采用瀝青砼加鋪層厚度總計(jì)11c

55、m，分5cm改性SMA-16和6cm中粒式改性瀝青砼AC-20兩層。該設(shè)計(jì)加鋪厚度能夠使加鋪瀝青面層底部彎拉應(yīng)力及彎沉滿足要求。</p><p>　　5.2.4工程造價(jià)分析</p><p>　　試驗(yàn)路段起訖樁號(hào)為K70+000～K76+788，全長(zhǎng)6788m，其中橋長(zhǎng)共計(jì)1557m。參見(jiàn)上述主要工程材料單價(jià)，并參考其他改造工程總預(yù)算表，各種方案估算工程造價(jià)如表7所示。</p>

56、<p>　　注：因?yàn)樵囼?yàn)路段內(nèi)橋涵、交叉工程暫不進(jìn)行改造，所以上述方案未計(jì)入橋涵、交叉工程改造費(fèi)用。</p><p>　　由表7可以看出，方案一的造價(jià)最高，其次為方案五，其余方案造價(jià)較接近。</p><p>　　5.2.5五種方案分析比較</p><p>　　表8 某高速公路改造工程五種方案優(yōu)劣性綜合評(píng)定結(jié)果。</p><p>

57、　　注：綜合排序主要以抗車轍能力、抗水損能力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益為參考。</p><p>　　上表8中所列結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗車轍能力、防反能力、防水能力、路面行駛質(zhì)量分別與上面層、中面層、防反層和調(diào)平層的材料特性有關(guān)。至于各種方案的施工可操作性主要與新材料的應(yīng)用和舊路處治措施的難易度有關(guān)，其中方案一、方案二與方案五的防反層均采用美國(guó)專利技術(shù)STRATA應(yīng)力吸收層，目前在國(guó)內(nèi)僅在湖北武黃路首次采用并獲得成功，因此從施工可操作性

58、來(lái)講，將此三種方案評(píng)定為中。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外的大量調(diào)查結(jié)果表明:SMA路面具有所期望的卓越性能,高抗車轍能力（90%以上路面的車轍深度小于4mm）；優(yōu)良的抗裂性（所調(diào)查的路面極少發(fā)現(xiàn)裂縫）；且SMA路面幾乎沒(méi)有剝落現(xiàn)象，表面結(jié)構(gòu)粗糙而均勻，幾乎沒(méi)有早期病害，防水能力非常強(qiáng),其使用壽命提高50%以上。再加上使用改性瀝青可以大幅度地提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、抗水損能力及抗疲勞性能。因此在高溫、重載和大交

59、通量的環(huán)境下，采用改性瀝青、SMA等技術(shù)，雖然初期投資稍大一些，但它可以大幅度地降低路面病害率及節(jié)省維修費(fèi)用，保障路面行駛質(zhì)量，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　綜上所述，方案一的造價(jià)雖然最高，但由于其面層采用改性SMA-16，中面層也采用改性AC-20，所產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也相應(yīng)最高。方案五的造價(jià)評(píng)定為中，而且防反層效果較好，因此，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也評(píng)定為優(yōu)。其余方案二和方案三，評(píng)定為良，方案四僅中面

60、層為改性，且防反層相對(duì)較差一些，因此評(píng)定為中。</p><p><b>　　6.建議</b></p><p>　　結(jié)合本次考察及省內(nèi)幾條高速公路改造加鋪的情況，給此高速路改造加鋪提出以下建議：</p><p>　?。?）出于環(huán)保和造價(jià)控制的角度考慮，同時(shí)考慮公司這幾年對(duì)舊砼面板維修的投入費(fèi)用較高，現(xiàn)有砼面板的狀況較好，建議原有水泥砼面層不擊碎。

61、對(duì)舊砼板進(jìn)行壓漿處治，破損嚴(yán)重的板則更換。</p><p>　?。?）為防止和延緩反射裂縫的產(chǎn)生，建議在舊水泥砼面板與瀝青砼加鋪層之間鋪設(shè)2.5cm美國(guó)科氏公司的專利技術(shù)STRATA反射裂縫應(yīng)力吸收層，至于舊水泥砼面板與瀝青砼加鋪層之間是否加設(shè)連續(xù)配筋的砼板則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。瀝青加鋪層的表面層建議采用5cm的SMA-16或5cmAC-16改性瀝青抗滑表層。具體瀝青砼加鋪層的厚度應(yīng)計(jì)算確定。</p>