重载交通旧水泥混凝土路面改建加铺关键技术.pdf.doc

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2、 能 评价 方 法 旧 水 泥 混 凝土路面 改建 优 化设计 研 究 旧 水 泥 混 凝土路面 改建 设计 原则 碎石化 后的加铺 层 初 步 设计 加铺 结构 层 的优 化 设计 旧 水 泥 混 凝土路面 改建 施 工 工 艺 与 质 量控 制 国 内 外都对 其进行 了 大 量的研 究， 在测等方 面 仍有一 些 不 足， 需 要深入研 究。结构 进行 整 修； 鸪 砂 澹 匦 缕 讨 侣 访娼 峁梗 在 原路上 加铺 新结构 层 ， 主要分 为 加铺 水 泥 混 凝土面 层 和 沥青 混 凝土面 层 ， 其中 加铺 沥青 混 凝土面 层 是 近年 来旧 路改建 的趋 势。经 过 多年

3、国 内 外工 程 实践 ， 在 旧 路上 直 接加铺沥青 混 凝土面 层 往 往 很快就 出 现 反 射裂 缝 等早期病害 ， 而经 过 破碎处 治再 加铺沥青 混 凝土面 层 则 可以有效的防 止 反 射裂 缝 。目前 ， 国 内 外的破碎处 治技 术主要包 括 打 裂 压 稳 、冲击压 实、碎石化 和 小 型机 械 破碎。碎石化 是 用 破碎机 将 水泥 混 凝土路面 的面 板 打 碎成 从 上 至下 粒 径 依次 增 大 的碎块 ， 经 压 实后作为 加铺结构 的基 层 或 底基 层 的一 种处 治工 艺 。实践 证明： 碎石化 技 术可以有效的抑 制加铺 层 出 现 反 射裂 缝 ，

4、是 目前 旧 水 泥 混 凝土路面 改建 最 好的处 治技 术之一 。年 ， 美国 首 次 在 路面 改建 工 程 中 使用 碎石化 。年 ， 美国 伊 利 诺斯州 对 碎石化 进行 了 研 究， 并得 出 ： 当路基 的挡 坏 陀 时， 才 对 路面 进行旧 水 泥 混 凝土路面 改建 优 化 设计 旧 水 泥 混 凝土路面 性 能 评价 研 究旧 水 泥 混 凝土路面 调查与 病害 分 析路况 调查的目的是 通过 工 程 技 术人员 或 者相 关仪 器 设备对 现 阶段 路面 状 况的指 标进行 全面 的调查， 对 出 现 的各 种破坏 类 型的密 度、严 重 程 度以及位 置等进行 记录

5、 并汇总， 分 析其对 路面 性 能 的影 响 ， 以便 于 了 解 现 阶段 的路面 状 况 ，为 选取 养 护 方 案 或 者处 治方 式提 供 依据 ， 并为 路面 管 理 系 统 累 积 数 据 ， 便 于 进行 科 学管 理 。依据 设计 期内 累 计 当量轴 次 札将 交 通量划 分 为 四个等级 。从 表可以看出 ， 项 目交 通等级 为重交 通。项 目原有水 泥 混 凝土路面 ， 沿 线经 多次 加宽 处 理 ， 最 近一 次 于 年 进行了 加宽 改建 ， 但 实际状况 表明， 在 改建 后五年 左 右 就又出 现 了 新的破坏 ， 部分区域 甚至两 年 就出 现 裂 缝 ，

6、 根 据 现 场 调查， 分 析病害 原因 主要有两 方 面 ： 超载， 旧 水 泥 混 凝土路面破碎板 有松 动、沉 陷 和 唧 泥 等现 象， 损坏 按板 块 面 积 计 算 。裂 缝 宽 度大 于 ， 断 角有松 动， 损坏 按断 裂 板 角的面 积 计高差 小 于 ， 损坏 按长 度计 算 ， 检 测结果 要用 影 响 宽 度中 深层 剥落， 接缝 附近水 泥 混 凝土有开裂 ， 损坏 按长 度计 算 ，检 测结果 要用 影 响 宽 度 换 算 成 面 积 。填 料老化 ， 不 密 水 ， 但 尚 未 剥落脱 空， 未 被 砂 、石、泥 土等填图 坑 洞图 露骨的评价 指 标包 含 路

7、面 损坏 、平 整 度、抗 滑 性 能 、车 辙和 路面 结构 强 度五项 技 术内 容， 分 别用 路面 损坏状况 指 数 访嫘 惺 恢 柿 恐 甘 齊四、路面 抗 滑 性 能指 数 访娉 嫡 奚 疃 戎 甘 齊和 路面 结构 强 度指 数 来评价 。沥青 路面使用 性 能 的评价 包 括 上 述全部五项 内 容， 而水 泥 混 凝土路面 使用 性 能 的评价 只包 括 前 三 项 ， 即 路面 损坏 状 况 、平 整 度和 抗 滑 性 能 。在 公路水 泥 混 凝土路面 设计 规范 表水 泥 混 凝土路面 病害 类 型和 权重轻 重 轻 随 机 选取 龅 每单 元 长 的路段 ， 采 用

8、激 光 平 整 度仪 测定 其国路面 抗 滑 性 能 是 保 证车 辆 行 驶安 全的重 要指 标。为 满足雨 雪 天 气 车 辆 行 驶的安 全性 要求， 路面 应为 车 辆 受 制 动沿 路表滑 移 提 供 足够的阻 力 ， 以防 发 生交通事 故 。目前 ， 主要通过 横 向 力 系 数 测定 车 或 者表面 构 造深度激 光 测量仪 来进行 测定 。路面 抗 滑 性 能 用 路面 抗 滑 性 能 指 数 雌 兰郏 琒按式 来计算 ：结合 公路水 泥 混 凝土路面 设计 规范 方 法 有弯沉 法 、多级 加载 截距 法 和 弯沉 盆 夹角法 。弯沉 法 是 依据 公路水 泥 混凝土路面

9、养 护 技 术规范 规定 ， 当弯沉 值大 于式中 ： 2舛 芽 瞻 迨 一 路段 内 的总板 数在 公路水 泥 混 凝土路面 设计 规范 ， 刀 牧 舳 瓤 捎 墒确定 。均 ， 则 得 出 第 歹 个评价 结果 肫 兰凼挛 镗嗟 墓亓 6 龋胟 表示 ， 即数 建 立 模糊 复 合 物 元 如 。；： 路面 行 驶质 量指 ，郝 访婵 够阅 苤甘 各 评价 因 素实测值如 下 ： 路面 损坏 状 况 指 数 ： 路面 行 驶质 量指 数 固 够据 。因 此， 建 立 路面 性 能 预 测模型对 优 化 路面 管 理 具有重 要的意 义。秃访嫘 阅 茉饽 汀船 ： 允许 的路面性 能 指 数

10、的最 小 值；厶，舷 。构 造矩 阵 拖 蛄 縔 如 下 ： 进行 ， 模型的适 用 性 检 验 。， 模型的适 用 性 取 决于 发， 模型的适 用 性 与 发 展 系数 的关系 咧模型适 用 性可用 于 中 长 期预 测可用 于 短 期预 测， 中 长 期预 测慎 用短 期预 测慎 用应用 残差 修正， 模型不 宜 采 用 ， 模型， 模型无意 义卜！ 。，！ 。皇 ！ ， ，玎芠蕖 七粁 一 蕖 芠圣 妒 皇 蕖 行涣俊蕖 对 于 两 个端点采 用 式 褪 计 算 ： 兰： 堕式中 ： T际兄 担 粁 为 原始 数 列 滑 动平 均 后的值。一 七一 七一 因 此， 得 到 拟 合 及预

11、 测数 据 ， ， ， ，畂 舭辗 平 均 相 对 误 差 精度为 二 级 。计 算 原始 数 据 序 列 与 预 测数 据 序 列 的灰 色绝对 关联 度砰砉远 故秙。一 手。 ， 小误 差概率精度为一 级。综 上所求其汇軬 蛄 衳 。检 验薄淖脊饣约皒是 否 具有准指数规律 。由七妄号兰一 计 算 原始 数 据 序 列 与 预 测数 据 序 列 豆 的灰 色绝对 关联 度故 最 ， 均 方 差 比 值精度为 一 级 。 蕖 疘 ，数 据 类 型价 指 标的基 础上 ， 提 出 了 一 种基 于 模糊 物 元 的旧 水 泥 混 凝土路面 综 合 性 能 评价公路水 泥 混 凝土路面 常 用

12、处 治技 术根 据 水 泥 混 凝土路面 病害 的发 展 情 况 ， 路面 处 治技 术可分 为 局 部修复 和 铺设加铺 层 。当高速 公路及一 级 公路的路面 损坏 状 况 评定 为 优 和 良， 或 者二 级 和二 级 以下 公路的路面 损坏 状 况 评定 为 中 和 中 以上 时， 可采 用 局 部修复 进行 处 治：当高速 公路及一 级 公路的路面 损坏 状 况 评定 为 中 和 中 以下 ， 或 者二 级 和 二 级 以下 公路的路面 损坏 状 况 评定 为 次 和 次 以下 时， 可采 用 铺 设加铺 层 的方 案 。根 据对 旧 路面 的处 理 方 式的不 同 ， 铺 设加铺

13、层 又分 为 直 接加铺 和 破碎后加铺 。其中 ，破碎后加铺 是 上 世 纪 八 十 年 代 初 在 美国 发 展 起 来的， 我 国 于 二 十 一 世 纪 初 引 进了 这种技 术， 相 比 较 传 统 的处 治方 法 ， 该技 术可以明显 地 减少 沥青 加铺 层 的反射裂 缝 。目前 最 常 用 的破碎方 式有多锤 头 碎石化 、打 裂 压 稳 和 冲击压 实等。直 接加铺 是 指 对 原路面 进行 补强 后， 根 据 需 要铺 设一 定 厚 度的夹层 ， 然 后松 散层 位 于 水 泥 混 凝土表面 ， 吸 收 能 量最 充足， 水 泥 混 凝土板 通常 碎裂 成片状颗 粒 ， 难

14、 以形 成 嵌 挤 结构 ， 稳 定 性 差 ， 因 而通常 要在 松 散层 洒布 乳 化 沥青以防 水 泥 混 凝土颗 粒 的滑 移 ， 并加强 其与 下 面 层 次 的连接。碎石化 层 上 部和 碎石化 层 下 部是 比 较 稳定 的层 次 ， 破碎后的粒 径 较 大 ， 类 似 于骨 架 一 空隙结构 ，颗 粒 之间相 互嵌 挤 形 成 强 度。以下 情 况 不 推荐 采 用 碎石化 技 术； 受 净 空限制 不 能 加铺 的路段 。门板 式破碎机 和 胶轮 压 路机 如 图 和 图 所示 ：图 门板 式破碎机 受 净 空限制 不 能 加铺 的路段 。冲击压 实机 种类 有很多， 按钢

15、轮 数 可分 为 单 轮 式和 双轮 式， 按钢 轮 形 状 可分 为 三 角形 、四边形 、五边形 等， 应根 据 地 基 情 况 以及要求的压 实效果 选择不同 冲击能 量的机 器 。最 常 用 的是 双轮 三 角形 和 双轮 五边形 的冲击压 实机 。图 双轮 五边形 冲击压 实机图 双轮 三 角形 冲击压 实机重 心 上 升阶 段重 心 下 降阶 段 路面 下 有软土或 路基 含 水 率 过 大 时， 应慎 重 考 虑 。 旧 水 泥 路面 上 覆 盖有柔性 面 层 。旧 水 泥 混 凝土路面 处 治方 案 决策模型 改进标度的层 次 分 析法 确定 指 标权重层 次 分 析法 的步

16、骤可以分 为 四大 步 ： 构 造改进标度的判 断 矩 阵合 度这几个方 面 进行 了 对 比 ， 得 出 的比 较 结果 如 下 。 层 次 单 排 序 及其一 致性 检 验西和 法 与 根 法 求得 的特 征向 量均 可由下 式求得 绝对 值最 大 的特 征值九。： 层 次 总排 序 及其一 致性 检 验骂研砰磅配配序 结果 的一 致性 符 合 要求， 否 则 ， 需 调整 判 断 矩 阵 。 海 ， 刀 个评价 因 素的评判 集 就构 成 了 一 个模糊 评判 矩 阵 ：布 ， 一 般 将 其归一 化使之满足 ， 。出 各 个评价 因 素 在 各 个评语上 的隶属 度， 并进行 归一 化

17、 处 理 就得 到 了 模糊 评判 诟 慕甓鹊腁稦路面综 合 处 治决策模型的应用方 案 一 的综 合 评判 集 为垦 岛 尼 方 案 四的综 合 评判 集 为日 诩 月 鄣 穆 访孀酆 洗 尉霾吣 汀】当时， 称 痗 为 所论 集 对 在 指 定 问题 背景下 的集 对 势， 记为靎 次 7从 系 统 两 个集 合 在 指 定 问题 背景下 的某 种联 系 趋 势。当口 蔽 M疲 冢 痗 时为 均 势， 痗 时为 反 势。集 对 论 评价 方 法 在 路面 综 合 处 治决策应用 的具体流程 如 下 ：确定 路面 综 合 处 治决策的评价 指 标与 评价 标准 ； 确定 路面 综 合 处 治

18、决策评价 指 标的权重 ；同 破碎方 式进行 了 阐 述， 分 析了 各 个方 法 的优 缺 点。 水 泥 混 凝土路面 改建 优 化设计 研 究旧 水 泥 混 凝土路面 改建 设计 原则铺 层 结构 与 材料。面 板 形 成 了 很多穿 板 裂 缝 ， 路表水 可以通过 裂 缝 进入碎石化 层 下 部， 侵 蚀基 层 。面 强 度大 幅降低 ， 加铺 层 结构 底部会 受 到 重 复 的拉 应力 ， 从 而出 现 疲 劳 开裂 。基 于 上 述要求， 在 进行 沥青 加铺 层 设计 时， 可以采 取 的技 术措 施 应主要是增 加加铺 厚 度和 设置过 渡 层 。增 加厚 度一 方 面 增

19、加了 成 本 ， 另 一 方 面 不 能 彻 底解 决加铺 层 底部的拉 应力 疲 劳 问题 。而设置过 渡 层 将 沥青 面 层 与 碎石化 层 隔 开，大 大 减小 沥青 面 层 底部的拉 应力 。综 上 所述， 选择设置过 渡 层 是 更 为 合 理 的措施 。在 本 项 目中 ， 采 用 了 骨 架 密 实型水 泥 稳 定 碎石作为 过 渡 层 。路面 材料各 项 设计 参 数 见表。中 粒 式沥青 混 凝士 粗 粒 式沥青 混 凝土 水 泥 稳定 碎石 水 泥 稳定 碎石土基载 中 心 处 的层 底拉 应力 吒应小 于 或 等于 容许 拉 应力 ， 即 ：珞 一 抗 拉 强 度结构

20、系数 。沥青 混 凝土层 的抗 拉 强 度结构 系 数 ， 按式 计 算 ：巧无机 结合 料稳 定 细 粒 土类 的抗 拉 强 度结构 系 数 ， 按式 计 算 ：根 据 公路工 程 技 术标准 、公路沥青 路面 设计 规范 的要求： 结合 项 目区的自 然 条件 、土基 特性 、及预 测交 通馎改性 沥青 混 凝土厚 水 泥 稳 定 碎石厚 水 泥 稳 定 碎石 侧面 水 平 位 移 为 零 。表碎石化 后的路面 回 弹 模量表有限元 计 算 材料参 数轴 载 采 用 标准 轴 载 ， 标准 轴 载 计 算 参 数 见表。表标准 轴 载 计 算 参 数形 荷 载 ， 两 轮 问距 取 ， 则

21、 当量轴 载 示 意 图 见图 。图 当量轴 载 示 意 图薹薹三由上 图 可知， 随 着 沥青 加铺 层 厚 度的增 加， 各 层 的层 底拉 应力 均 有所减小 ，且 均 小 于 容许 拉 应力 。在 沥青 加铺 层 厚 度从 黾拥墓讨 校琿 、青 加铺 层 厚 度的增 加可以使各 层 的层 底拉 应力 都减小 ，上 面 层 匣 下 基 层 。减小 的幅度越来越小 ， 平 均 每跣 了 分 别减小 了 表各 层 层 底拉 应力 随 水 泥 稳 定 碎石厚 度的变 化水 泥 稳 定 碎石厚 度鸯一曼图 禄悴愕 桌 随 水 泥 稳 定 碎石厚 度的变 化回 分 别减小 了 综 上 所述， 在

22、段 谄 骄吭 黾沥青 面 层 厚 度可使 、层 的结构 层 ， 若 采 用 强 度更 高的基 层 ， 则 可以进一 步 减小 基 层 的厚 度。旧 水 泥 混 凝土路面 改建 施 工 工 艺 与 质 量控 制碎石化 施 工试 验 段 的目的是 确定 破碎参 数 ， 使破碎后的路面 达 到 规定 的粒 径 和 强 度要求。在 正式进行 碎石化 之前 ， 选取 不 低 于 的试 验 段 ， 逐级 改变 破碎参 数进行 破碎， 纪 录 不 同 参 数 绱竿 犯 叨 取 德 屎 偷孛 嫠 俣鹊 对 应的破碎效果 。在 不 同 参 数 的试 验 区开挖 试 坑 至基 层 ， 检 查碎石化 后的颗 粒 粒

23、 径 ， 选取 能 使粒径 符 合 要求的参 数 。表初 步 选定 的设备控 制 参 数 范 围路面 破碎后呈 鳞 片状 ， 破碎效果 如 图 所示经 过 压 实的路面 如 图 所示 。图 压 实后的路面图 洒布 乳 化 沥青 后的路面施 工 工 艺 流程 图 见图 ：图 施 工 工 艺 流程 图图 摊铺图 碾 压盖土工 布 并洒水 养 生， 如 图 。沥青 混 凝土面 层 施 工 【采 用 自 卸 汽 车 进行 运 输 。往 车 上 装 料前 ， 应在 车 厢 内 侧涂 防 粘 剂 ， 避免混合 料附着 。为 了 防 止 混 合 料热量损失 ， 应用 双层 蓬 盖覆 盖车 厢 。运 至摊铺 现 场碎石化 后的顶 面 当量回 弹 模量是 表征 碎石化 及其下 层 结构 强 度的重 要指标。破碎过 度会 造成 路面 强 度损失 过 大 ， 破碎不 足会 降低 碎石化 抑 制 反 射裂 缝三 、四级 公路工 、沥青 面 层 施 工 工 艺 的全过 程 ， 并针对 具体的工 艺 流程 提 出 了 一 些 注 意 事 项 。施 工 过 程 和 工 艺 要求。展 望 公路水 泥 混 凝土路面 养 护 技 术规范 】 北 京：