山区高速公路沥青路面大修关键技术研究毕业论文.pdf

分类号u 4 1 8 密级 单位代码1 0 6 1 8 学号 1 0 9 0 8 0 8 5 墨麽交通大謦 硕士学位论文 论文题目： 山区高速公路沥青路面大修关键技术研究 研究生姓名： 任桂娇 导师姓名、职称： 张东长 研究员 申请学位门类： 工学 专业名称： 道路与铁道工程 论文答辩日期：2 0 12 年0 4 月1 3 日 学位授予单位： 重庆交通大学 答辩委员会主席： 杨锡武 评阅人： 杨锡武 2 0 12 年0 4 月 王泽民 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者铭 钷撕 日期：川；年争 月 r 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信 息服务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在 其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名： 彳乏性匆千 日期：。b ，。年月，日 指导教师签名：貉弗缸 日期：1 纠啤峰月lf 日 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n 系列数 据库中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享 受相关权益。 学位论文作者签名：钮桓世卞 日期：0 口f3 年争月，占日 艚溯繇猫缸 日期：叫“年 中月 f6 日 摘要 近年来随着西部开发步伐的加快，我国西部山区公路交通建设持续发展，高 速公路路网初步形成，道路相关管理部门的工作重心将转移至道路的养护管理， 建设初期的公路随着使用年限的增加，公路路况逐年下降，道路维修工作的比重 逐年上升，现已成为道路养护管理中国的一项重要内容。鉴于我国目前还没有颁 布路面大修相关规范，路面大修相关技术的研究仍然处于探索阶段，本文通过结 合工程项目对路面大修工程中部分关键内容进行调查研究和总结，提出了一些参 考意见。 论文首先从沥青路面主要病害类型、原因及病害维修措施的理论研究入手， 为确定路面病害调查的内容和方法提供理论依据；根据我国沥青路面现行养护规 范和标准，确定了沥青路面使用性能调查内容。针对我国目前道路综合评价方式 的不同，通过对路面管理系统中沥青路面评价指标和方法以及系统综合评价理论 中评价方法相关内容的研究，最终确定了适合西部山区的沥青路面综合评价模型， 并应用该模型对渝长高速公路部分典型路段进行了路面使用性能综合评价。本文 围绕路面加铺层方案确定有关内容，分别从加铺层形式、结构、材料三个方面展 开，讨论了路面加铺层推荐方案确定的过程和方法，并通过工程实例进行了应用， 确定了渝长高速公路路面加铺维修的最终方案。近年来，我国高速公路交通事故 逐年攀升，交通事故高发路段对公路安全运营带来了严重的负面影响，桥面铺装 在整体公路路面的特殊地位，本文将高速公路路面大修工程中交通事故易发路段 和桥面铺装部分单独研究，结合工程实际提出了路面大修工程中值得注意的相关 技术要点，最后本文结合路面大修施工技术相关研究及路基路面施工技术相关规 范，介绍了渝长高速路面大修工程中的具体施工过程中的技术要点以及竣工效果。 关键字：山区高速公路；路面大修；路况评价；路面加铺层；特殊路段 a bs t r a c t w i t ht h ea c c e l e r a t e dp a c eo fd e v e l o p m e n to ft h ew e s t e m r e g i o n ，t h ew e s t e mo f0 1 1 2 “ c o u n t r ym o u n t a i nf r e e w a yt r a n s p o r t a t i o nc o n s t r u c t i o ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nr e c e n t y e a r s ，t h ef r e e w a yn e th a si n i t i a l l yf o r m e d ，t h ef o c u so ft h ew o r ko fr o a dm a n a g e m e n t d e p a r t m e n tw i l lb et r a n s f e r r e dt ot h ec o n s e r v a t i o na n dm a n a g e m e n to fr o a d s 。t h ee a r l y c o n s t r u c t i o no ft h er o a dw i t ht h eu s e f u ll i f ei n c r e a s ei nr o a dt r a f ! c i ci s d e c l i n i n g t h e p r o p o r t i o no fr o a dm a i n t e n a n c e w o r ki n c r e a s e dy e a rb vv e a t , h a sb e c o m ea ni m p o r t a n t c o n t e n to ft h er o a dm a i n t e n a n c em a n a g e m e n t s i n c ec h i n ah a sn o ty e tp r o m u l g a t e d r o a do v e r h a u l s p e c i f i c a t i o n s 。r o a d o v e r h a u lo fr e l a t e dt e c h n o l o g i e sa r es t i l la ta n e x p l o r a t o r ys t a g et h r o u g hac o m b i n a t i o no ft h ep r o j e c tr o a do fm a j o rr e p a i rw o r k si n s o m eo ft h ek e ye l e m e n t so fr e s e a r c ha n ds u m m a r i z es o m e s u g g e s t i o n s f i r s t l y , s t u d yt h et h e o r yo ft h ea s p h a l tp a v e m e n to f t h em a i nd i s e a s et y p e s ，c a u s e sa n d d i s e a s e sm a i n t e n a n c em e a s u r e ss t a r tt op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rd e t e r m i n i n gt h e c o n t e n ta n dm e t h o d so fi n v e s t i g a t i o no ft h ep a v e m e n td i s e a s e ；b yt h ee x i s t i n ga s p h a l t p a v e m e n tm a i n t e n a n c en o r m sa n ds t a n d a r d st od e t e r m i n et h ep e r f o f i n a n c eo fa s p h a l t p a v e m e n ts u r v e yc o n t e n t d i f f e r e n tf o ro u rc o u n t r yr o a d sc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n m e t h o d s ，e v a l u a t i o n o f a s p h a l tp a v e m e n t i nt h e p a v e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m i n d i c a t o r sa n dm e t h o d s ，a sw e l la sc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nt h e o r y , e v a l u a t i o nm e t h o d s r e l a t e dt ot h ec o n t e n t so ft h es t u d y , t of m a l i z et h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e lf o r t h ew e s t e r nm o u n t a i n so fa s p h a l tp a v e m e n t ，a n da p p l yt y p i c a ls e c t i o n so ft h ey u c h a n g f r e e w a ys e c t i o n ，t h em o d e lo ft h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fp a v e m e n tp e r f o r m a n c e n l i sp a p e rf o c u s e so nt h er o a do v e r l a yp r o g r a mt od e t e r m i n et h ec o n t e n t sf r o mt h e o v e r l a y1 a y e r i nt h ef o r m ，s t r u c t u r e ，m a t e r i a l s ，t h r e ea s p e c t st od i s c u s st h eo v e r l a y r e c o m m e n dt h ep r o g r a mt od e t e r m i n et h ep r o c e s sa n dm e t h o d s ，a n da p p l i c a t i o n e n g i n e e r i n ge x a m p l e st od e t e r m i n et h ey u c h a n gf r e e w a yp a v e m e n t m a i n t e n a n c eo ft h e f i n a lp l a n i nr e c e n ty e a r s ，f r e e w a ya c c i d e n t sh a si n c r e a s e ds t e a d i l y , b r o u g h ts e r i o u s n e g a t i v ei m p a c to nt r a f f i ca c c i d e n t sh i g hs e c t i o no fr o a ds a f e t yo p e r a t i o n s ，t h es p e c i a l s t a t u so ft h eb r i d g ed e c kp a v e m e n ti nt h eo v e r a l lr o a ds u r f a c e t r a m ca c c i d e n t st h i s a r t i c l ef r e e w a yp a v e m e n to fm a j o rr e p a i rw o r k se a s yh a i rs e c t i o n sa n db r i d g ed e c k p a v e m e n tp a r to f as e p a r a t es t u d y , p r a c t i c a le n g i n e e r i n gt e c h n i q u e si sw o r t h n o t i n gt h a t i nt h ep a v e m e n to fm a j o rr e p a i rw o r k s f i n a l l y , c o m b i n e dw i t hr o a dm a i n t e n a n c e c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yr e s e a r c ha n dt h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yr e l a t e ds p e c i f i c a t i o n s o fs u b g r a d ea n dp a v e m e n t , i n t r o d u c et h et h ec o m p l e t i o no fm a j o r r e p a i r w o r k si n c o n c r e t ec o n s t r u c t i o np r o c e s sa n dt h ec o m p l e t e de f f e c to ft h ec h o n g q i n gf r e e w a yr o a d k e yw o r d s ：m o u n t a i n f r e e w a y s ；r o a do v e r h a u l ；r o a de v a l u a t i o n ；p a v e m e n to v e r l a y ； s p e c i a l s e c t i o n s 目录 第一章绪论1 1 1 山区高速公路沥青路面大修工程研究课题的提出1 1 2 高速公路沥青路面大修研究现状2 1 2 1 公路路况调查和综合评价研究现状2 1 2 2 沥青路面加铺研究现状5 1 3 主要研究内容及意义6 1 3 1 主要研究内容6 1 3 2 理论意义及实际应用价值7 第二章山区高速公路沥青路面主要病害类型及维修措施8 2 1 沥青路面主要病害及成因分析8 2 1 1 沥青路面车辙病害8 2 1 2 沥青路面水损害一1 0 2 1 3 沥青路面裂缝类病害一1 3 2 1 4 其他病害15 2 2 公路沥青路面病害主要维修措施16 2 - 2 1 沥青路面裂缝病害维修措施1 6 2 2 2 沥青路面水损害维修措施18 2 2 3 沥青路面车辙维修措施2 0 2 2 4 沥青路面其他病害的维修措施一2 0 第三章山区高速公路路况调查与评价2 2 3 1 路况调查与评价的程序2 2 3 2 路面使用性能调查内容及方法一2 3 3 2 1 路面状况指数调查及评价一2 4 3 2 2 路面行驶质量调查及评价2 8 3 2 3 路面车辙调查及评价31 3 2 4 路面抗滑能调查及评价3 3 3 2 5 路面强度调查及评价一3 5 3 3 山区高速公路沥青路面综合评价一3 8 3 - 3 1 基于集值迭代法的主观权重系数确定一3 9 3 3 2 基于熵值法的评价指标客观权重系数确定一4 0 3 3 3 组合赋权确定各评价指标最终权重一4 2 3 4 渝长高速公路路面使用性能综合评价结果及等级4 4 第四章路面加铺层方案确定4 7 4 1 路面加铺罩面主要形式和结构4 7 4 1 1 常用路面加铺层结构形式一4 7 4 1 2 加铺层设计方法4 8 4 。2 路面加铺层主要材料4 9 4 2 1 路面加铺层沥青混合料一5 0 4 2 2 路面粘结材料51 4 3 推荐方案的确定一5 3 4 4 工程实例一5 5 4 4 1 渝长高速公路概况5 5 4 4 2 渝长高速路面加铺维修方案确定一5 5 第五章特殊路段关键技术研究5 7 5 1 交通事故易发路段原因分析及处治5 7 5 1 1 事故易发路段数据调查5 7 5 1 2 渝长高速公路交通事故原因分析一5 9 5 1 3 处治对策6 0 5 2 桥面铺装维修技术要点一6 1 5 2 1 桥面铺装主要病害类型及成因6 2 5 2 2 渝长高速公路桥面破损状况评价一6 2 5 2 3 渝长高速公路桥面铺装的维修处治6 3 第六章渝长高速公路路面加铺施工技术及效果6 6 6 1 渝长高速公路路面主要病害及维修处治措施一6 6 6 1 1 渝长高速公路路面主要病害类型6 6 6 1 2 裂缝的维修6 7 6 1 3 唧泥的维修6 9 6 1 4 坑洞( 沉陷) 的维修6 9 6 1 5 波浪、拥包的维修一7 0 6 - 2 渝长高速公路原路面局部翻修7 0 6 2 1 原沥青结构层上、中面层的翻修7 1 6 2 2 沥青面层的整体铣刨7 2 6 2 3 铣刨整个面层( 三层) 及基层、底基层的情况7 4 6 3 渝长高速公路原路面处治后加铺罩面方案7 5 6 4 渝长高速公路沥青路面加铺效果一7 7 6 4 1 检测项目及方法7 7 6 4 2 沥青路面加铺效果检测结果7 8 第七章结论与展望8 1 7 1 结论81 7 2 展望81 致谢8 2 参考文献。8 3 在学期间发表的论著及取得的科研成果8 5 一、在校期间发表的论著8 5 二、参与科研项目情况8 5 第一章绪论 第一章绪论 1 1 山区高速公路沥青路面大修工程研究课题的提出 自2 0 世纪8 0 年代开始，随着我国国民经济的快速增长，对交通运输需求的 不断增加，公路建设得到了迅猛发展，我国公路建设经过近三十年的高速度、大 规模的发展，已经取得了举世瞩目的成就。截至到2 0 1 0 年底，全国公路总里程已 经达到4 0 0 8 2 万公里，其中全国高速公路达7 4 1 万公路，居世界第二位，比“十 一五”规划目标增加9 1 0 8 公里。特别是在西部大开发战略实施的不断深入过程中， 我国西部山区高速公路建设的速度与规模实现了前所未有的发展，到2 0 0 8 年底， 西部地区公路通车总里程达到1 4 2 1 0 8 7 公里，其中高速公路1 6 4 5 5 公里，一级公 路9 6 2 8 公里，二级公路7 3 3 9 4 公里，二级以上公路总里程9 9 4 7 7 公里，公路密度 达到2 0 6 1 公里百平方公里。与1 9 9 9 年相比，2 0 0 8 年西部地区公路总里程是西部 大开发之前的2 6 7 倍，二级以上公路总里程是西部大开发之前的2 8 3 倍。经过“九 五”，“十五”，期间，国家西部投资力度的逐年增长，我国西部山区公路的建设已 经初具规模。 按照公路建设及养护管理系统规律，当新建公路的通车里程达到一定规模时， 道路建设管理部门的工作重心将从投资新建公路逐渐转向对现有已建道路的养护 管理工作。近年来我国交通量增长速度的逐年攀升，车辆轴载日益重型化，路面 在经受繁重的轴载负荷和密集交通量的反复作用同时，还经受气候、环境的影响， 路面使用品质逐年下降，路面大修罩面工作也将成为道路养护管理工作的重要内 容。在全国公路养护管理工作会议上，交通部长预言了未来时间里我国道路大修 的规模将达到甚至超过现有新建道路的规模，并强调了高速公路的大修工作即将 面对的资金压力和社会压力，最后党组制定“十一五”计划时，将公路的养护管 理工作摆在了更为突出的位置，同时国家将投入更多的人力、资金和精力，着眼 于公路的养护管理工作，使我国的公路交通建设朝向健康持续的方向深入发展。 沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成 的路面结构。与水泥混凝土路面相比，沥青路面凭借表面平整、行车舒适、无接 缝、振动小、噪声低、耐磨、养护维修方便、施工期短、适宜于分期修建等优势， 在世界各国的公路建设中，得到了越来越广泛的应用。我国近3 0 年来的公路交通 建设中，沥青路面结构的高速公路占有相当的比重，成为我国高速公路的主要路 面结构形式。在我国开展西部开发建设的同时，山区公路的建设由于其地理环境 特殊，地形地貌复杂，气候条件复杂多变，加上近几年的灾害性天气的不断发生， 2第一章绪论 使我国现有山区公路路面早起破坏现象屡见不鲜，其中不少已经出现裂缝、车辙、 沉陷、龟裂等严重破损。因此，我国山区公路路面的大修罩面将成为公路养护修 复工作的重点。 由于我国地区经济发展的不平衡，公路交通的发展也存在着地区差异。我国 部分省份的高速公路、国省道干线公路由于使用年限将近，交通量不断增加、地 形气候等因素的影响，公路路面的病害程度逐渐升级，部分省份已经开始了大规 模的路面大修改造工程，但随着实践的不断深入，大修工程中暴露出来的技术和 管理方面的问题越来越多，并已引起了各方的关注。 1 2 高速公路沥青路面大修研究现状 1 2 1 公路路况调查和综合评价研究现状 公路路面的主要作用是为车辆提供安全、舒适、快捷的路面结构载体。目前 路面使用性能包括功能性能、结构性能、结构承载能力和安全性能四个方面。功 能性能方面体现了路面为使用者所能提供的方便和行驶舒适程度的能力；结构性 能方面表现了道路路面的物理状况；结构承载能力则是路面结构剩余寿命的具体 体现，而安全性能方面表征了车辆在路面上行驶时的安全性，这四方面性能要求 正是从不同侧面体现了道路路面的使用性能，所以目前国内外路面使用性能一般 也从这四个方面通过详细调查后进行路面综合评价。 随着世界各国道路检测设备的不断开发利用，路面无损检测技术因不破坏路 面结构的独特优势在国内外得到了迅速发展，落锤式弯沉仪( f w d f a l l i n g w e i g h t d e f l e c t m e t e r ) 目前已被公认较为理想的路面弯沉检测设备，在美国和欧洲发达国家 f w d 的应用十分广泛，全世界至今己有6 0 多个国家和地区先后应用f w d 1 | 。f w d 在国外的发展己经有二十多年的历史，并且通过长期的科学研究，己经解决了f w d 检测系统的稳定性及可靠性等问题。1 9 9 2 年，国家教育部门与同济大学道路与交 通实验室及日本运输省港湾技术研究所开展合作，执行“机场混凝土道路无破损 评价的研究计划”，主要为了推进无破损试验( n d t ) 在两国的应用，该计划的研 究成果为改进路面从设计、施工到养护、修复阶段提供了很有技术性参考。并于 1 9 9 5 年我国将f w d 弯沉检测设备引入至路基路面现场测试规程) ) ( j t j 0 5 9 - - 9 5 ) 。 目前f w d 弯沉检测技术在我国高等级公路检测中已经得到了广泛的应用。 探地雷达( g p r ) 以其高分辨率和高工作效率已经成为浅层地球物理检测的 一道有力工具，并逐渐应用到诸多其他相关工程领域。2 0 世纪9 0 年代，美国联邦 公路局对探地雷达g p r 在道路工程应用方面进行了深入研究；1 9 9 4 年w m k i m r o d d i s 等研究人员利用探地雷达g p r 对美国k a n s a s 州不同种类道路进行了分层检 第一章绪论3 测，并与7 3 个钻孔取样的结果做对比，偏差不超出1 0 ；中国地质勘察技术院牛 一雄等研究人员利用探地雷达对西安一宝鸡高速公路进行了路面检测。探地雷达 检测有效克服了现行钻孔法的对路面的破坏，检测中能够准确地提供面层和基层 厚度变化情况，为设计和施工提供可靠参数，同时可以检测基层以下路基及原地 基土范围内潜在的病害，帮助公路相关部门及时发现隐患及时治理，保证高速公 路的工程质量，确保高速公路通车后安全畅通。 公路路面质量评价理论体系是路面养护管理系统的重要基础理论，对路面现 状的判断及养护措施的决策具有重要意义，因此，世界各国都对道路路面状况评 价进行了详细的研究，建立了不同的理论体系和规范标准【2 1 。欧美发达国家在过去 几十年进行了大量的公路路面养护质量的机理分析、评价及预测理论研究，并制 定了相应的技术标准和规范【孓7 1 ，其中美国运输部联邦公路管理局取得了最具代表 性的成果。 美国国家公路与运输协会( a m e r i c a n a s s o c i a t i o no fs t a t eh i g h w a ya n d t r a n s p o r t a t i o no f f i c i a l s ，a a s h t o ) 于2 0 世纪6 0 年代提出了道路使用性能的评价方 法，建立了世界上第一个路面使用性能评价模型p s i ( p r e s e n ts e r v i c e a b i l i t yi n d e x ) ， 并作为道路路面质量状况的评价指标。其评价方法是根据评分人员背景的不同将 其分组，并将其安排乘坐选定的车辆，车辆以指定的车速行驶在指定的路段上， 评分人员进行评分，给出每个试验段的个人评分值( i n d i v i d u a lp r e s e n ts e r v i c e a b i l i t y r a t i n g ，i p s r ) 。与此同时，道路检测人员对路面进行检测，得到了路面状况的数据 资料。最后，通过进行数据分析、检验、整理，用多元回归分析的方法建立了路 面状况指标与各路段p s r 值之间的关系，即p s i 的计算公式。 对沥青混凝土路面 脚= 5 0 3 1 - 9 1 1 9 ( 1 + s v ) 一1 3 8 r d 2 一o o i 瓜p ( 1 1 ) 式中，s v 为轮迹处纵向平整度离散度；c 为裂缝度，；尸为修补度，：r d 为车辙深度，c m 。 除a a s h t 0 外，美国其他一些州运输部也建立了相应的路面状况评价理论， 制定了相关的公路路面养护评价规范和标准，其中佛罗里达州、南达科他州、亚 利桑那州等地区收获了一定的有代表性的成果。此后，许多国家和地区如加拿大、 日本和世界银行先后建立了相应的路面评价模型。 1 9 7 8 年，日本道路协会在道路维持修缮要纲中提出了路面养护质量评价 指数p s i ( p r e s e n ts e r v i c e a b i l i t yi n d e x ) ，随后，日本建设省又提出路面养护质量评价 指数m c i ( m a i n t e n a n c e c o n t r o li n d e x ) ，目前这两种方法仍然应用于日本路面养护质 量的评价。两种评价指标的计算公式如下： 4 第一章绪论 p s i = 4 5 3 0 5 1 8 1 9 0 - 一0 3 7 1 c o 一一0 1 7 4 d 2 m c l = 1 0 0 4 7 0 “ 0 2 1 4 8 c o 一一0 1 7 4 d 2 式中，仃一路面平整度均方差指标，撇； c 一路面裂缝病害率，； d 一路面车辙深度值，m l n 。 ( 1 2 ) ( 1 3 ) 2 0 世纪8 0 年代，美国战略公路研究项目主要围绕路面使用性能、路面养护 经济效益、混凝土桥梁的保护展开研究【8 】。同时英国运输部门开始陆续颁布了干线 公路养护和管理说t j y j ( t r m m s ) ，并经过多次补充和修改，最终形成了干线公路 养护手册一j 。亚利桑那州所使用的路面管理系统似o s ：n e t w o r ko p t i m i z a t i o n s y s t e m ) 是当时财政规划专用的网级优化系统，该系统的最大突破就是第一次成功 地将马尔可夫决策过程引入到网级路面管理系统中，该系统不是仅仅考虑个别路 段或项目方案，它针对的是整个路网【1 0 j ；美国陆军工程兵团开发的p a v e r 系统 主要包括路况预测、路况分析、养护维修计划三个主要内容，最大创新是提出扣 分法用于计算路面状况指数( v c i ：p a v e m e n tc o n d i t i o ni n d e x ) ，但是并没有制定出 一个统一的标准【1 1 i 。密歇根州当时使用的r o a d s o f l 路面管理系统提出了路面的衰 减曲线，并将该曲线与马尔可夫模型相结合，用于预测路面的使用性能，最终实 现了养护费用的动态规划【l2 | 。新加坡的基于遗传算法的路面养护决策系统 ( p a v e n e t ) 1 3 j ，没有克服遗传算法本身易早熟、局部收敛的不足。 我国公路路面养护评价理论体系的建立起步较晚，但随着算机技术和计算方 法的不断发展，我国开始了在吸收引进国外评价方法和技术经验的基础上，在不 断探索中提出了适合我国现状的路面评价理论【1 4 】【1 5 ：如同济大学姚祖康教授在主 持国家“七五”重点攻关项目时，建立了评价北京和广东省路面状况的模型【1 6 】。随 后在我国引进高速公路评价和消化国外评价系统技术的基础上，经多家联合后成 功开发了省市级干线公路路面评价养护系统( p e m s ) ，这标志着我国开发使用路面 养护管理上步入了一个新台阶，形成了我国省市级干线公路路面评价养护系统成 套技术。 尽管国内外对路面性能评价已经进行了较为广泛的研究，但鉴于路面结构本 身和所处环境的复杂性，包括影响路面质量因素的多样性和不确定性等问题以及 路面破损原因的复杂性和评价指标的多样性问题、路面检测技术中存在的误差等 等，现行路面结构性能的评估、预测和决策领域仍有许多问题需要进一步研究和 解决，以便提出更加合适的评价方法和标准。 第一章绪论5 1 2 2 沥青路面加铺研究现状 国外关于沥青路面加铺层的设计方法研究起步较早，2 0 世纪6 0 年代以前，沥 青路面加铺设计方法较为传统，理论基础主要基于工程判断或组分分析。自2 0 世 纪6 0 年代以来，无破损弯沉检测( n d t ) 技术在道路检测过程中得到广泛认可，层 状弹性体系理论的快速发展，有限元计算方法的深入研究取得了阶段性成果；2 0 世纪7 0 年代中期，将准解析( 力学) 法应用于路面加铺设计中 1 7 】，其理论基础均 为层状弹性体系，例如s h e l l ，a r e ，a i ，a a s h t o 1 8 】以及我国现行道路设计规范所 使用的设计方法【1 9 j 。 目前路面加铺层设计方法大致可总结为三种基本类型：有效厚度法、弯沉法、 力学一经验法。随着无破损弯沉测试设备及方法在全世界范围的推广的迅速推广， 国内外许多相关道路管理部门开始用弯沉测试技术对路面状况作出评价，从而推 动了弯沉法在加铺层设计中的应用和发展。例如美国陆军工兵团、加拿大好路协 会、英国交通与道路研究所( t u ) 、弗吉尼亚公路与运输部、加利福尼亚交通 运输部、等都对弯沉加铺设计法进行了广泛的研究【2 0 】。自2 0 世纪7 0 年代中期开 始，力学一经验法广泛应用于路面加铺设计中，代表方法主要有：r i i ( r e s o u r c e i n t e m a t i o n a l ，i n c ) 方法、 a r e ( a u s t i nr e s e a r c h e n g i n e e r s ) 方法、壳牌法、肯塔 基州方法【2 。路面加铺设计方法中，不同方法所依据的基本元素是相同的，主要 是弯沉检测、路面状况和交通状况的调查【2 2 】。因此无论选取任何一种方法，合适 的路面状况调查方法以及真实准确的调查数据，掌握详细的道路现状交通量、使 用年限和历史数据等，将成为加铺设计的重要决策依据，拟建项目的路段进行分 析并合理划分，从施工和经济上考虑各个分析路段的具体情况，最后确定采用统 一的加铺层设计方案，还是将该路段进行统一设计【2 3 】【2 4 1 。 我国沥青路面设计是以弹性层状理论为基础，首先计算原有路面的当量土基 回弹模量，若单层补强时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，补强n 一1 层 时以n 层弹性体系为力学模型计算【2 5 1 。 我国的研究人员利用道路养护管理相关部门的现有大量数据，对加铺层厚度 设计的方法进行了研究。分析有效厚度和路面状况指数p c i 之间的经验关系，从 而建立以使用性能为基础的原有路面有效厚度计算法，该法简化了传统有效厚度 法中必须进行路面采样，然后对这些样本进行试验室测试以确定设计参数，并采 用路面状况指数p c i 作为重要参数。 沥青材料是面层加铺常用的补强材料，沥青材料可以有效的恢复被磨损面层 的厚度，恢复路面的使用性能，改善路面平整度，提高路面的抗滑性能，并有效 6第一章绪论 提高路面的承载能力。沥青混凝土材料加铺施工周期短、修复时对行车的干扰小， 世界各国公认这种材料是有效可行的修复材料【2 6 l 。 我国公路沥青路面设计规范( j t gd 5 0 - - 2 0 0 6 ) 中指出，在进行沥青混凝土 加铺时，一般单层沥青混凝土加铺厚度在3 0 r a m 到5 0 m m 之间时，可以有效改善 路面结构性能。目前这种沥青混合料的类型大多是a c 1 3 型、s m a 1 3 型。当路 面使用功能降低时，应该对路面表层采取超薄层罩面养护，即可有效地恢复路面 的使用功能，延长路面的使用寿命。随着我国高速公路的发展，越来越多的公路 需要进行维修养护。我国一些公路部门开始尝试采用超薄层罩面技术、稀浆封层、 微表处或养护剂等方法对沥青路面进行维修养护【l 9 | 。 同国外的研究成果相比，我国的沥青加铺设计方法比较落后，我国现行的沥 青加铺层厚度设计方法是从国外的设计理论和方法借鉴来的，采用力学分析和实 际相结合的方式进行分析设计，控制指标一般采用弯沉值【27 | 。我国高速公路路面 的破损情况与弯沉并没有明显关系。因此针对不同的路面结构和破损情况，应该 采用不同的维修措施进行处理。 1 3 主要研究内容及意义 1 3 1 主要研究内容 根据目前我国高速公路发展的速度和规模以及我国高速公路沥青路面大修需 求逐渐增长的趋势和我国沥青路面大修工程相关技术规范有待完善的现状，本文 确定以现行沥青路面养护相关技术规范和理论研究为基础，充分吸收前人的研究 成果，并以渝长高速公路路面大修工程为依托，针对山区高速公路沥青路面使用 性能综合评价、路面加铺层方案确定、特殊路段关键技术以及沥青路面加铺施工 时的相关技术要点进行了深入研究，具体研究内容如下： 沥青路面路况调查与评价 通过介绍沥青路面的常见病害和维修措施，提出适合高速公路大修工程的路 况调查与评价方法，并对渝长高速公路进行路况调查，获取沥青路面使用性能五 项评价指标的数据，在此基础上将综合评价理论中集值迭代法和熵值法结合起来， 建立了适合山区高速公路的综合评价模型，并对渝长高速公路进行综合评价。 路面加铺方案确定 根据我国公路沥青路面相关技术规范和设计理论，确定了本文所采用的沥青 路面加铺设计方法，通过对沥青路面加铺层主要材料的性能以及路面加铺推荐方 案的确定方法，确定本文采用的路面加铺推荐方案的具体确定方法和过程，并使 用该方法确定渝长高速公路沥青路面加铺推荐方案。 第一章绪论 7 渝长特殊路段关键技术研究 通过对渝长高速公路交通事故多发路段的调查研究，分析交通事故频发的原 因，并提出了适当的处治对策；同时，结合渝长高速桥面铺装现状，提出渝长高 速公路路面大修工程中桥面铺装的具体维修措施。 渝长高速公路路面加铺施工技术及效果 针对所确定的渝长高速公路加铺方案，结合上述沥青路面主要病害的维修措 施，对渝长高速公路病害种类进行汇总，并提出路面加铺施工过程中的具体维修 措施及施工技术要点。 1 3 2 理论意义及实际应用价值 通过本课题的研究，为渝长高速公路路面大修工程提供了合理可行的技术方 案，从根本上解决了现有路面病害问题，提高了行车质量，保障了交通安全，延 长了该道路的使用寿命，促进了该地区交通事业的发展，带动了渝长两地经济的 繁荣和文化的交流。 通过对山区高速公路路面大修工程关键技术的系统研究，为开展路面大修工 程相关技术研究奠定了理论基础，为未来山区高速公路路面大修工程方案设计提 供了宝贵的技术经验，为规范高速公路大修工程设计和施工，解决路面大修工程无 章可循的局面，起到了技术指导作用。因此本课题的研究具有重要理论和现实意 义。 8第二章山区高速公路沥青路面主要病害类型及维修措施 第二章山区高速公路沥青路面主要病害类型及维修措施 山区高速公路沥青路面的损坏形式表现出形态和特征的多样性，这是因为形 成路面损坏的原因是复杂的，由于环境、地点、气候条件、行车荷载等不同，病 害的情况也不同，同一种病害在不同的地方，出现的原因也可能是不同的。因此， 对山区高速公路沥青路面病害的准确判断是确定维修方案的关键环节，在对沥青 路面提出维修方案前，我们需要对病害路面进行深入的调查和研究分析，准确把 握病害的原因，为制定良好的维修方案打下坚实的基础。 沥青路面的破损按成因分为功能性破损和结构性破损。功能性破损主要是道 路使用者在道路上行驶时，路面所提供的服务能力下降，导致道路预期的功能发 生破坏，通常反映为路面的平整度降低以及车辙的不断加深等；结构性破损是路 面结构的整体或某些组成部分的破坏，主要是由于路面各层承载能力降低所致， 通常表现为裂缝( 纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝) 以及沉陷等形式。 本章结合沥青路面的主要病害形式，通过对山区高速公路的主要特征及病害 表现形式的研究，分析了山区高速公路沥青路面病害形成的主要影响因素以及带 来的严重危害，并针对其病害提出相应的维修养护措施。 2 1 沥青路面主要病害及成因分析 2 1 1 沥青路面车辙病害 车辙是行车道轮迹带上产生的竖向凹陷永久性变形，是沥青路面在高温环境 下，由于交通荷载重复作用使永久变形累积而成的。 沥青路面的车辙主要有以下四种类型： 结构性车辙：是路面在车辆荷载的作用下，引起沥青面层、柔性基层( 垫层) 以及土基在内的永久性变形而形成的。该类型车辙主要表现为车辙的宽度较大， 两侧没有隆起，横断面呈u 字型。( 如图2 1 ) 艨地面 _ 图2 1 结构性车辙 f i g u r e2 1s t r u c t u r a lr u t t i n g 沥青蒜 第二章山区高速公路沥青路面主要病害类型及维修措施 9 原地西 纛屡 l 压密l l 压密稳定l _ l 剪切l 。”嘲扩“”嚆“ _ _ _ m _ _ m m _ _ ”“。”“_ “”。“m _ m _ _ _ _ _ _ _ 一 图2 3 沥青路面车辙发展过程 f i g u r e2 3r u t t i n gd e v e l o p m e n tp r o c e s s 沥青混凝土路面结构在工程施工阶段，由沥青、集料、矿粉组成的沥青混合 料，高温下经过压路机的碾压，逐