微裂破碎水泥混凝土路面加铺层结构设计研究.docx

《微裂破碎水泥混凝土路面加铺层结构设计研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微裂破碎水泥混凝土路面加铺层结构设计研究.docx（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、微裂破碎水泥混凝土路面加铺层结构设计研究 交通流量调查并结合路面破裂后现场弯沉值，计算了两种加铺结构弯沉设计值和下面层的最优设计厚度。反演了路面结构的回弹模量，对比了两种设计年限的面层铺设结构形式，提出了合适的面层铺设结构，为实际工程供应了借鉴和指导。 关键词：旧水泥混凝土路面;水泥稳定碎石层;最优设计厚度;回弹模量 中图分类号：U416.216文献标识码：A文章编号：1013-516813-0124-05 Abstract： In the old cement concrete pavement rehabilitation project， reasonable surface layer

2、 structure design is very important. Combined with the rehabilitation of cement concrete pavement laying with hot mixed asphalt overlay of a national highway， two different overlay structure designs were compared and analyzed. that is， to overlay the cement stabilized macadam layer after micro-fract

3、uring， fracturing and stabilization， then to overlay the asphalt surface layer and directly to overlay the asphalt surface layer. According to the traffic flow investigation and the deflection value after road surface breakage， the deflection design values of two kinds of overlay and the optimal des

4、ign thickness of the lower layer were calculated. The elastic modulus of the overlay was inverted， and suitable paving structure was put forward by comparing two types of paving structure of different design life. It provides reference and guidance for practical engineering. Keywords： old cement con

5、crete pavement;cement stabilized gravel layer;optimum design thickness;rebound modulus 從20世纪80年头起先，水泥混凝土路面作为路面结构的主要形式之一，在我国得到了大规模的发展。很多道路尤其是南方的很多省际干线马路都是以造价相对较为便宜的水泥混凝土路面为主。随着路面运用年限的增长，部分水泥混凝土道路达到了设计寿命，早期修建的水泥混凝土路面都存在不同程度病害，特殊是断板、错板、裂缝、剥落及坑洞等病害大量存在，使得原有的水泥混凝土路面难以担当路网中高等级马路的重任，其大修改造工作日趋繁重1-4。目前，旧水泥混凝

6、土路面改建方法主要有挖除重建、“白改白”和“白改黑”5-8。相比于挖除重建和“白改白”，“白改黑”施工对周边环境影响相对较小，不会产生过多的建筑垃圾，能够充分利用原有混凝土路面结构强度，并且改造后的沥青路面行车舒适、易于养护。本文以某国道改造项目为背景，结合旧水泥混凝土路面微裂破裂后弯沉检测以及交通流量调查，提出了不同的面层结构设计方法，并进行了相应的路面结构力学性能反演分析，为同类项目工程供应了参考和借鉴。 1 工程概况 某国道原设计为二级马路，水泥混凝土路面宽度为12m，双向四车道，属于重载交通，改造路段全长12.7km。由于交通流量大、重载车辆多，该路段存在混凝土板块破裂、纵横裂缝、错台

7、及崩边等病害。通过道路结构层调查以及病害成因分析，确定首先对旧路面进行破裂处理，然后采纳铺设沥青面层的“白改黑”施工工艺9。首先依据不同的病害状况，进行不同程度的微裂破裂处理，而后经过适当的重车碾压，并对路面板下的脱空及薄弱路基进行注浆处理，以保证路面结构的整体性能，在此基础上铺设沥青混凝土面层。 2 沥青加铺层结构设计与分析 2.1 交通量调查和计算弯沉分析 改造路段交通流量大，重载车辆多，依据当地交管部门现场车流量统计，由南向北方向，仅运沙的大货车、挂车约为3 7304 000辆/日，其中还不包括其他大型箱型货车、大型工程车辆等，南北方向双向车流量合计可达10 000辆/日。为了保证路基设

8、计和路面结构能够达到预料的功能，路面具有良好的结构性能，须要对行驶车辆进行统计。结合交通流量的统计，对道路行驶车辆的轴载进行了归类划分，详细如表1所示。道路不同结构层对应不同的弯沉值10，11，原水泥混凝土路面经过破裂以及注浆加固处理后，进行了弯沉值的测量。依据 马路沥青路面设计规范相关要求12，依据弯沉测量值反算破裂加固后混凝土路面的回弹模量，如表2所示。 2.2 加铺水稳层结构设计分析 依据该国道道路等级以及交通流量预期，首先分析了道路增设水泥稳定碎石层的结构设计。沥青面层设计为8cm厚沥青混凝土，其中上面层为4cm细粒式沥青混凝土，下面层为4cm中粒式沥青混凝土，各沥青层之间应设置黏层，

9、水泥稳定碎石基层顶面设置沥青下封层和透层。路面结构设计如图1所示。 考虑到路面结构设计的合理性和经济性，针对增加水稳层的路面改造设计方案，上面层为4cm细粒式沥青混凝土，结合现场实测弯沉值和交通量计算下面层的最优设计厚度，分别进行了3年、5年两种设计运用年限的分析。 2.2.1 道路3年运用年限设计分析。依据改造路段行驶车辆轴载分析以及反演计算弯沉值，同时结合现场弯沉实测值，预料大修道路3年运用年限的弯沉设计值为21.6。为了找寻最优设计方案，分别计算了不同等级回弹模量条件下的弯沉值，如图2所示;不同等级回弹模量条件下弯沉值与下面层设计厚度关系，如表3所示。 由图2可知，其弯沉值随着基层回弹模

10、量的减小而增加;当基层的回弹模量为269MPa时，下面层的弯沉值达到最大弯沉设计值21.6。由表3可知，当沥青混凝土下面层的设计厚度为4cm时，若基层的回弹模量较大，则其弯沉值要远小于设计弯沉值;随着基层回弹模量的减小，下面层的弯沉值渐渐增大;当基层回弹模量小于269MPa时，4cm厚度的下面层设计不能满意设计弯沉值的要求。为了在基层较低的回弹模量条件下，使下面层的弯沉达到设计值的要求，必需增加下面层厚度，即当基层回弹模量为260MPa时，下面层厚度为46mm。 2.2.2 道路5年运用年限设计分析。依据改造路段行驶车辆轴载分析以及反演计算弯沉值，结合现场弯沉实测值，预料大修道路5年运用年限时

11、的弯沉设计值为19.1，与道路3年运用设计年限弯沉值设计值26.1相比较小。为了找寻最优设计方案，分别计算了不同等级回弹模量条件下的弯沉值，如图3所示;不同等级回弹模量条件下弯沉值与下面层设计厚度关系，如表4所示。 由图3可知，当基层的回弹模量为333MPa时，下面层的弯沉值达到最大弯沉设计值19.1。由表4可知，沥青混凝土下面层的设计厚度为4cm时，若基层的回弹模量较大，则其弯沉值要远小于设计弯沉值;随着基层回弹模量的减小，下面层的弯沉值渐渐增大;当基层回弹模量小于333MPa时，4cm厚度的下面层设计不能满意设计弯沉值的要求。为了在基层较低的回弹模量条件下，使下面层的弯沉达到设计值的要求，

12、必需增加下面层厚度，即当基层回弹模量为330MPa时，下面层厚度为42mm。 2.3 干脆加铺沥青混凝土面层设计分析 由于该国道改造部分路段通过村镇，道路紧邻居民住宅，改建后的路面标高不能抬高过多，否则将影响当地居民的正常生活，因此，部分改造路段未设置水泥稳定碎石层，路面面层为8cm厚沥青混凝土。其中，上面层为4cm细粒式沥青混凝土，下面层为4cm中粒式沥青混凝土，各沥青层之间应设置黏层，微裂水泥混凝土基层顶面设置沥青下封层和透层。路面结构设计如图4所示。 考虑到路面结构设计的合理性和经济性，针对路面破裂后干脆加铺沥青混凝土面层的路面改造设计方案，上面层为4cm细粒式沥青混凝土，結合现场实测弯

13、沉值和交通量计算下面层的最优设计厚度，分别进行了3年、5年两种设计运用年限的分析。 2.3.1 道路3年运用年限设计分析。依据改造路段行驶车辆轴载分析以及反演计算弯沉值，结合现场弯沉实测值，预料大修道路3年运用年限时的弯沉设计值为21.6。为了找寻最优设计方案，分别计算了不同等级回弹模量条件下的弯沉值，如图5所示;不同等级回弹模量条件下弯沉值与下面层设计厚度关系，如表5所示。 由图5可知，当基层的回弹模量为595MPa时，下面层弯沉值达到极限设计弯沉值26.1。由表5可知，沥青混凝土下面层的设计厚度为4cm时，若基层的回弹模量较大，则其回弹模量要远小于设计弯沉值;随着基层回弹模量的减小，下面层

14、的弯沉值渐渐增大;当基层回弹模量小于595MPa时，4cm厚度的下面层设计不能满意设计弯沉值的要求。为了在基层较低的回弹模量条件下，使下面层的弯沉值达到设计的要求，必需增加下面层厚度，即当基层回弹模量为590MPa时，下面层厚度为45mm;当回弹模量为580MPa时，下面层厚度为56mm。 2.3.2 道路5年运用年限设计分析。依据改造路段行驶车辆轴载分析以及反演计算弯沉值，结合现场弯沉实测值，预料大修道路5年运用年限时的弯沉设计值为19.1。为了找寻最优设计方案，分别计算了不同等级回弹模量条件下的弯沉值，如图6所示;不同等级回弹模量条件下弯沉值与下面层设计厚度关系，如下表6所示。 由图6可知

15、，当基层回弹模量为675MPa时，下面层弯沉值达到极限设计弯沉值19.1。由表6可知，沥青混凝土下面层的设计厚度为4cm时，若基层的回弹模量较大，则其回弹模量要远小于设计弯沉值;随着基层回弹模量的减小，下面层的弯沉值渐渐增大;当基层回弹模量小于675MPa时，4cm厚度的下面层设计不能满意设计弯沉值的要求。为了能够满意设计弯沉值的要求，当基层回弹模量为650MPa时，下面层设计厚度为66mm。 3 两种路面结构设计方案对比分析 依据原水泥混凝土路面不同路况，在不同路段分别采纳了加铺水泥稳定碎石基层再铺设面层和干脆加铺面层两种设计方案。为了分析两种改造设计方法的适用性，分别针对两种设计方案进行了

16、3年和5年两种设计运用年限条件下弯沉值的对比分析。两种设计方案的3年设计运用年限弯沉对比和5年设计运用年限弯沉对比分别如图7、图8所示。 由图7可知，在3年设计运用年限条件下，干脆加铺沥青混凝土面层的弯沉值较大，且弯沉值随回弹模量的减小而增大的速率较大。依据交通量和原路面测量弯沉值，3年设计运用年限条件下的弯沉设计值为21.6，原水泥混凝土路面破裂压稳后的弯沉值整体能够达到设计要求，干脆加铺沥青混凝土面层的设计满意要求，但须要对局部原路面损害严峻部位进行处理，增加路基承载力。 由图8可知，在5年设计运用年限条件下，干脆加铺沥青混凝土面层的弯沉值较大，且干脆加铺面层设计方案的弯沉值随回弹模量的减

17、小的而增大的速率较大。依据交通量和原路面测量弯沉值，5年设计运用年限条件下的弯沉设计值为19.1，原水泥混凝土路面破裂压稳后，弯沉值普遍大于5年设计期限条件下的弯沉设计值，因此干脆加铺沥青混合料的设计方案，较难达到5年设计运用年限的预期，此时干脆加铺沥青面层设计应增加面层厚度才能满意弯沉值的要求。 4 结语 旧水泥混凝土路面微裂破裂后采纳铺设沥青面层的“白改黑”施工工艺能够很好地利用原有路面的结构强度，不产生过多的建筑垃圾。旧水泥混凝土路面微裂破裂压稳后作为改建道路基层，通过两种面层铺设结构设计对比分析，优化了沥青面层铺设施工方案。在改建道路预期3年运用年限条件下，原水泥混凝土路面破裂压稳后的

18、弯沉值整体能够达到设计要求，可干脆加铺沥青混凝土面层;在预期5年运用年限条件下，干脆加铺沥青面層设计应增加面层厚度才能满意弯沉值的要求。同时，对局部原路面损害严峻部位进行注浆加固处理，增加路基承载力。 参考文献： 1孙永超，肖杰，吴超凡，等.S207长沙县段旧水泥混凝土路面改造方案设计J.湖南交通科技，2022：6-9. 2何勇，贺寒辉.二级马路水泥混凝土路面碎石化改造的水稳层厚度计算J.湖南文理学院学报，2022：73-74. 3袁剑波，姚佳良，刘建华，等.基于强基强面的旧水泥混凝土路面改造技术J.马路交通科技，2022：21-28. 4李蓉，黄春亮.水泥混凝土路面“白改黑”设计探讨分析J.

19、黑龙江交通科技，2022：25-27. 5张靖.旧路改造工程水泥混凝土路面设计探究J.黑龙江交通科技，2022：73-73. 6张俊，楚好.旧水泥混凝土路面改造设计技术及设计决策体系J.马路交通科技，2022：174-179. 7徐凯军.旧水泥混凝土路面加铺层的设计探讨J.交通科技，2022：126-128. 8岳军声.山区高速马路水泥混凝土路面改造技术探讨J.马路交通科技，2022：8-10. 9张红日，孙方.旧水泥混凝土路面沥青加铺结构设计探讨J.山东交通科技，2022：36-38. 10宋夫才，赵迁乔.旧水泥混凝土路面评价指标及沥青混凝土加铺层结构设计探讨J.中外马路，2022：101-101. 11曾志威，王辉，赵鹏程.旧水泥混凝土路面上沥青路面加铺方案探讨J.中外马路，2022：57-60. 12中华人民共和国交通运输部.马路沥青路面设计规范：JTG D502022S.北京：人民交通出版社，2022. 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页