扩建改造工程旧水泥混凝土路面加铺沥青层设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 扩建改造工程旧水泥混凝土路面加 铺沥青层设计 【摘要】结合韶关市百旺路扩建 工程，介绍旧水泥路面处理、加铺沥青 层结构的方法和措施以及土工合成材料 的应用。 中国论文网 /2/view-12896086.htm 【关键词】旧水泥路面；扩建； 加铺沥青面层；反射裂缝；玻纤格栅； 浸渍沥青土工布 【 abstract 】 combining shaoguan flourishing expansion project road exceeding is introduced, and the old cement road surface treatment, and paving asphalt layer structure method and -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 measures and the application of geosynthetic materials. 【 key words 】 old cement road surface; Expansion; Add paving asphalt road surface; Reflection crack; Glass fiber grating; Dipping asphalt fabric 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号： 80 年代以后，水泥混凝土路面 作为高级路类型之一，在全国迅猛发展， 总里程已达 138 万公里。由于交通量不 断增加，或者城市格局的改变，许多道 路断面与其交通功能不匹配而需要扩建 改造。而随着时间的推移，部分已接近 或超过设计年限，或因设计不合理、施 工不严格、车辆超载、交通量剧增等原 因，已出现众多破损、使用品质下降等 情况，使得很多路段需要维修或罩面处 理。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 本文结合韶关市百旺路扩建工 程，介绍旧水泥路面处理、加铺沥青面 层结构设计的方法，并对加铺层容易出 现的裂缝和产生层间滑移的情况,提出切 实有效的防治方法,供同行参考。 一、工程概况 韶关市百旺路位于韶关市芙蓉 新城，是新城“ 三纵三横”路网中重要的 一纵，与建设中韶关大道形成路网支撑 骨架，为城市 I 级主干道，规划红线宽 78m，主车道为双向 8 车道。现状道路 为公路形式，水泥混凝土路面，路幅宽 度为 27m，双向六车道。随着韶关市芙 蓉新城建设进程的推进，现状公路形式 以及日渐破损水泥混凝土路面的路况已 不适应新城开发的需要，因此现状路需 要扩建及改建。 二、现状路面调查分析 沥青加铺层设计是在对现有水 泥混凝土路面结构性能作出正确评定的 基础上进行的。为此需要对旧水泥路面 的进行调查分析。原路面结构为： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 25cmC35 水泥混凝土面层+18cm5水 泥稳定砂基层砾+22cm 天然砂砾底基层， 总厚度 65cm。同时根据规范要求，结 合本工程特点，对原水泥路面进行了弯 沉检测、路面芯样劈裂强度试验，同时 对混凝土板脱空、坑洞、板角隅断裂、 裂缝、断裂板、错台等路况进行调查分 析。各项检测、调查结果如下： 1）弯沉检测：采用标准轴载的 弯沉检测车，按 20m 左、右轮的频率， 对左、右幅主车道、超车道、路肩 6 个 车道进行了 2820 点检测，并按每公里 路段计算了各车道的弯沉代表值及路面 回弹模量，弯沉代表值最大为 19.1（0.01mm） ，最小为 5.6（0.01mm） ； 回弹模量最大为 2290.02（MPa） ，最小 为 639.26（MPa） ，实测弯沉值较大的 地方多出现在裂缝或断裂板处。 2）路面芯样（钻取）劈裂、抗 折强度检测：对原路面各车道进行了 108 个点取芯，并进行了芯样劈裂强度 试验和抗折强度计算，芯样抗折强度小 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 于 5MPa 的有 7 个，占总数的 6.5%，芯 样长度（厚度）不足的有 6 个，都出现 在路肩混凝土板处。混凝土板脱空有 15 处。 3）路面状况调查：对原路面左、 右幅各车道进行了各项病害调查、检查 结果坑洞 1 处；板角隅断裂 10 块；纵、 横向裂缝 14 块；病害出现较多的是断 裂板，共 230 块，多发生在路肩混凝土 板处；路面错台共 12 条，错台值最大 16mm，最小 8mm，属中、重病害程度， 多发生在路面与涵洞面接缝处。 4）接缝传荷能力检测：对路面 530 个接缝处的弯沉差进行检测，得出 接缝传荷系数 kj。Kj 最大值 92%，最 小值 67%，其中接缝传荷等级为优良的 有 522 个，等级为中等的有 8 个。 调查结论：本次检测调查左、 右幅各车道共 5616 块混凝土板，按各 种病害和轻重程度修正换算出断板率为 2.59%（右幅） ，4.21% （左幅） ，依据规 范，调查路段破损状况等级评定为良。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 三、交通分析 根据现有道路车型、轴型和轴 载组成数据，分析计算设计车道使用初 期的标准轴载日作用次数。同时根据道 路等级和功能以及所在地区的经济和交 通发展情况，通过调查分析，预估设计 基准期（30 年）内的交通增长量，确定 交通量年平均增长率 gr。通过规范公式 计算得设计基准期内主车道的标准轴载 的累计作用次数为 1200 万次/车道，交 通等级为重交通。 四、加铺层结构方案设计 根据公路水泥混凝土路面设 计规范 （JTG D40-2011） ，当旧混凝土 路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等 级为次等以上时，可以在采用修补措施 后在旧面板采用沥青混凝土加铺方案， 当旧混凝土路面的损坏状况严重时，宜 选用打裂压稳方案或碎石化方案处治旧 混凝土面板。水泥混凝土路面上的沥青 加铺层具有“ 刚柔相济” 的特点 ,能够大大 改善旧路面的使用性能。然而沥青加铺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 层中可能出现的反射裂缝,往往缩短罩面 层的寿命,故防止和控制反射裂缝是沥青 加铺层设计的重点。 1加铺层厚度 沥青混凝土加铺层的设计厚度 由结构强度和防反射裂缝两个因素控制。 但是沥青加铺层降低旧混凝土板荷载应 力的效果很有限，加铺层下的旧混凝土 路面仍起关键的承载作用。沥青加铺层 的厚度，主要取决于减缓反射裂缝的考 虑。在交通荷载作用下,增加沥青混凝土 层加铺层厚度有利于降低面层底部裂缝 尖端的应力集中程度。但面层厚度增大 到一定程度后,减小的程度趋于缓慢。目 前,国内外主要采用经验方法确定加铺层 厚度，如美国沥青学会（AI）的弯沉法、 美国陆军工程部队（COE）的补充厚度 缺额法、美国 AASHTO 经验法、破碎- 稳固法等。 我国现行公路水泥混凝土路 面设计规范 （JTG D40-2011）主要针 对原有水泥混凝土路面的破坏来计算加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 铺层厚度。沥青加铺层的作用主要是提 供路面的表面使用功能，并有一定的承 载作用，混凝土板仍是主要承重层。计 算时需先求出无沥青加铺层时混凝土板 应力，之后再考虑沥青加铺层的影响。 规范通过对有沥青加铺层的混凝土板进 行三维有限元分析，得出荷载应力与温 度应力的修正公式及有关计算系数。根 据该公式可以看出，沥青加铺层可以降 低混凝土板的荷载应力，但对温度应力 的影响却有可能增加或减少，按沥青加 铺层厚度、混凝土板及弯拉弹性模量确 定。按一般情况计算，当沥青加铺层为 4cm 时，荷载应力仅减少约 1.6%，温 度应力仅减少约 1.4%；当沥青加铺层 为 10cm 时，荷载应力减少约 4%，温 度应力减少约 36%；当沥青加铺层为 18cm 时，荷载应力减少约 7.2%，温度 应力减少约 65%。依据国外经验，增加 4cm 沥青上面层约可减小 1cm 混凝土下 面层厚度。 我国现行公路沥青路面设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 规范JTGD50-2006 对加铺层厚度并无 明确的计算方法，但要求高速公路和一 级公路（或中等及中等以上交通）的最 小厚度不宜小于 10cm,其他等级的最小 厚度不宜小于 7cm。 美国沥青学会建议的沥青加铺 层厚度，随旧混凝土板的长度及当地的 年平均日温差而变化，见表 1。加铺后 裂缝或接缝处的平均弯沉量要求不大于 0.36mm，板边弯沉差要求不大于 0.05mm。然而根据表 1 选定的加铺层 厚度，加铺后的平均弯沉量和弯沉差常 常不能满足要求,尚需采取其它减少反射 裂缝的措施。 表 1 水泥混凝土面层上加铺 沥青层的选用厚度（mm） 注：需采取其它措施，如破 碎和固定旧混凝土板或者带排水系统的 裂缝缓解层。 综合考虑沥青加铺层反射裂缝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 破坏、层间剪应力破坏等因素，结合国 内的道路改造经验,建议沥青加铺层的厚 度取为 1018cm。 2反射裂缝产生的原因分析及 应对措施 反射裂缝是由于旧混凝土面层 在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上 方沥青加铺层内出现应力集中所造成的。 由于温度和湿度变化而引起旧混凝土板 的水平向伸缩，从而导致接缝或裂缝处 的沥青加铺层出现较集中的拉应力。由 于竖向荷载的作用而使旧混凝土板接缝 或裂缝处产生竖向弯沉差，从而使沥青 加铺层出现较大的弯拉应力及剪切应力。 根据反射裂缝产生的原因，可以采用有 针对性的措施。减缓反射裂缝的措施有： 在沥青加铺层上锯切横缝；增加沥 青层厚度；采用大粒径沥青碎石作为 裂缝缓解层；设置各种夹层；在加 铺层沥青混合料中掺加纤维及橡胶等改 性剂。目前我国常用的措施主要是后 4 种。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 3原水泥混凝土路面处理 为了减缓反射裂缝，加铺层铺 筑前应更换破碎板，修补和填封裂缝， 磨平错台，压浆填封板底脱空，清除旧 混凝土面层表面的松散碎屑、油迹或轮 胎擦痕，剔除接缝中失效的填缝料和杂 物，并重新封缝。经综合处理后的旧混 凝土路面应满足接缝或裂缝处的板边弯 沉小于 0.2mm，弯沉差小于 0.06mm， 错台小于 5mm。旧水泥混凝土面层与 加铺沥青层之间宜洒布同标号热沥青或 改性沥青来加强层间结合。 4加铺层结构 为了减少和延缓反射裂缝的产 生，要求表面沥青混凝土应具有密水、 抗车辙、抗滑、耐久、抗裂性能。本工 程结合拓宽道路新建路面结构，采用 4cm 细粒式 SBS 改性沥青混凝土（AC- 13C）表面层，5cm 中粒式沥青混凝土 （AC-20C）下面层。调平层采用密级 配沥青混凝土，其厚度为 6cm15cm, 当厚度 6cm10cm 时采用 AC-20C 中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 粒式沥青砼调平，厚度大于 10cm 时采 用 AC-25 粗粒式沥青砼。沥青层间采用 PCR 喷洒型改性乳化沥青以增强层间粘 结力。 5旧水泥混凝土路面拓宽改造 措施 （1）由于城市道路管道较多， 管道开挖后必须采取措施减少路基路面 的沉降差。本工程路床以下管沟采用中 粗砂回填并振捣密实，路床范围采有水 泥稳定碎石碾压密实，并在管沟两侧切 割开挖的旧混凝土路面板设植筋拉杆， 然后现浇 C40 钢纤维混凝土，最后与旧 路面一起加铺沥青层。 （2）由于路面需 要扩建，也须要采取措施减少新旧路基 路面的沉降差。本工程新旧路基采用台 阶开挖法，并在路床底增设 4 层土工格 栅，台阶宽度不小于 2m，土工格栅每 层间隔 0.3 米。拓宽路面时挖除外侧硬 路肩，重铺底基层、基层，并在原水泥 混凝土板边缘设植筋拉杆，然后现浇 1m 宽的 C30 水泥混凝土板作为新旧路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 面过渡，新旧混凝土板上设玻纤格栅以 减缓反射裂缝的发生，见图 1。 图 1 拓宽路面结构图（单位： 厘米） 6土工合成材料的应用 本工程在旧水泥混凝土路面顶 面设置复合式夹层，即下层采用浸渍沥 青土工布应力吸收层，上层采用玻纤格 栅。浸渍沥青的土工布可有效减少由于 温度应力和应变作用引起的反射裂缝， 并可作为防水层，玻纤格栅能有效降低 荷载应力和应变作用引起的反射裂缝。 浸渍沥青土工布施工时采用 B 级 70 号 的热沥青按 1.01.2L/m2 左右的洒铺量， 洒在调平层上，形成约 1mm 的沥青膜， 然后再铺设土工布，并采用轻型轮胎压 路机碾压，使沥青上泛。土工布采用聚 脂长丝烧毛土工布，技术要求（测试温 度 202）：抗拉强度8kN/m，单位 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 面积质量200g/m2，能耐 170以上的 高温。玻璃纤维格栅采用带自粘胶型， 其技术要求（