（道路与铁道工程专业论文）江苏省农村公路经济适用型路面典型结构研究.pdf

摘要 根据“十一五”规划，在未来几年，我国将把公路建设投资的重点放到广大 农村，实现村村通公路。江苏省地处中国东部，应率先在全国实现这一目标，每年 需要建设超过1 万公里农村公路，建设资金压力相当大。而目前在江苏各地推广的 农村公路典型结构型式单一，且造价较高，且没有一套完整的施工指导意见和质量 验收标准。迫切需要针对各地的技术水平和经济条件，提出结构强度满足使用要求， 经济性较好的路面结构型式，在农村公路中推广应用，加快农村公路建设。基于这 一点，论文开展了对江苏省农村公路经济适用型路面典型结构的研究： 首先，通过对江苏省农村公路交通量和交通特征调查，掌握了目前农村公路的 交通量水平，在此基础上确定了农村公路设计年限交通量；通过对江苏省农村公路 通常采用的结构型式调查，掌握了农村公路结构型式的特点；通过对典型地区农村 公路进行路用性能、施工水平和仪器设备的调查，了解农村公路老路的强度和农村 公路建设队伍的施工力量。在资料调研的基础上，提出几种典型结构型式，并拟对 新型结构型式进行试验研究。 其次，拟定试验路方案，对试验路结构进行参数敏感性分析和结构计算，并分 析了各试验路结构的优劣，得出农村公路设计和施工的关键层位。 然后，进行了试验路的配合比设计、路面施工和使用性能观测，开展试验路施 工工艺和施工质量控制标准的研究，并对试验路结构进行技术经济分析。总结试验 路的成果，分析试验路存在的问题及其解决办法。 在试验路的基础上，结合江苏省已有的科研成果，提出农村公路路基分级标准， 根据不同路基级别，推荐在不同交通量等级条件下的农村公路路面典型结构，并提 出一些养护建议供参考。 关键词t 农村公路典型结构微表处薄层罩面施工工艺施工控制 东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ee l e v e n t h f i v e - y e f p l a n , i nf u t u r es e v e r a ly e a r s , o u r c o u n t r yw i l lp u tt h er o a d c o n s t r u c t i o ni n v e s t m e n tk e yp o i n tt ot h eg e n e r a lc o u n t r y s i d e ，t h er o a d sl e a dt oa l lv i l l a g e sw i l lc 0 嚣 t r u e j i a n g s up r o v i n c ei ss i m a t e da tt h ee a s tc h i n a , s h o u l dt a k et h el e a di nt h en a t i o nt oa c h i e v e l i s g o a l , n e e d st oc o n s t r u c to v e r1 0 , 0 0 0k i l o m e t e r sr m a lr o a d se v e r yy e a r , t h ec o n s t r u c t i o nf i l n dp r e s s u r e i sq m t eb i g b u ta tp r e s e n tt h et 3 q 3 i c a lr u r a lr o a ds i n g ：l u r ew h i c hw i d e l yu s e di nj i a n g s ui st o os o l e ，a l s o t h ec o n s t r u c t i o nc o s ti sh i g h , a n dt h e r ei sn oas e to fc o m p l e t ec o n s t r u c t i o n si n s t r u c t i o n sa n dq n a f i t y a p p r o v a ls t a n d a r d u r g e n tn e e d st oa i m t h et e c h n i c a ll e v e la i l dt h ec m r e n te c o n o m i cc o n d i t i o na te a c h p l a c e ，p r o p o s e ds e v e r a lp a v e m e n ts t r u c t u r ew h i c ht h es t r u c t u r a ls t r e n g t hs a t i s f i e s t h ea p p l i c a t i o n r e q u i r e m e n t sa n dt h ee f f i c i e n c yi sg o o d , t op r o m o t et h ea p p l i c a t i o ni nt h er u r a lr o a da n ds p e e du pt h e r u r a lr o a dc o n s t r u c t i o n b a s e do nt h i sp o i n t , t h i sp a p e rh a sr e s e a r c h e do i le c o n o m i c a la n da p p l i c a b l e t y p i c a lp a v e m e n ts t r u c t u r ef o rr u r a lr o a d si n j i a n g s up r o v i n c e f l r s t , t h r o u g ht ot h ev o l u m eo fw a f f i ca n dt h ew a n s p o r t a t i o nc h a r a c t e r i s t i ci n v e s t i g a t i o no nr u r a l r o a di nj i a n g s up r o v i n c e ，g r a s p e dt h ep r e s e n tr u r a lr o a dv o l u m eo fw a f f i cl e v e l , t h e no b t a i n e dt h er u r a l r o a dd e s i g nf i x e dn u m b e ro fy e a r sv o l u m eo ft r a f f i ci nt h i sf o u n d a t i o n ；t h r o u g hs t r t k t l l r ep a t t e r n i n v e s t i g a t i o nw h i c hu s u a l l ya p p f i e si nt h ej i a n g s up r o v i n c er u r a lr o a d , t h er u r a lr o a ds t n l c t a r ep a t t e r n c h a r a c t e r i s t i ch a sb e e ng a s p e d ；t h r o u g ht h ep e r f o r m a n c eo fl o c a lr u r a lr o a d , t h ec o n s t r u c t i o nl e v e la n d t h ei n s t r u m e n t a t i o ne q u i p m e n ti n v e s t i g a t i o n , t h er u r a lr o a di n t e n s i t ya n dt h er u r a lr o a dc o n s t r u c t i o n t r o o p sc o n s t r u c t i o n h a sb e e no b t a i n e d i nt h em a t e r i a li n v e s t i g a t i o na n ds t u d yf o u n d a t i o n , s e v e r a lk i n d o ft y p i c a lp a v e m e n ts t r u c t u r ep a t t e mh a sb e e np r o p o s e d , a n dr e a d yt os t u d yt h en e ws t r a c t u r ep a t t e r n b a s e do nt e s t i n gr o a d n e x ld r a w su pt h es t r u c t u r ep a t t e r no ft e s tr o a d , a f t e rt h a t , t h ep a r a m e t e rs e n s i t i v i t ya n a l y s i sa n d t h es t r a c t u 地c o m p u t a t i o nh a v eb e e nd o n e ，a n de a c he x p e r i m e n t a lr u a ds t r o c t o r ef i ta n du l f f i tq u a l i t y h a s b e e na n a l y z e dt oo b t a i nt h ek e yl e v e lo ft h es t l a c t u r ei nr u r a lr o a d sd e s i g na n dc o n s t r u c t i o n t h e nt h em i x t u r ed e s i g n , p a v e m e mc o n s t r u c t i o na n dt h ea p p l i c a b l ep e r f o r m a n c eo b s e r v a t i o nh a v e b e e nc a r r i e do n , t h et e s t i n gr o a dc o n s m m t i o nc r a f ta n dt h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o ls t a n d a r dh a v e b e e ns t u d i e d , a n d t h e t e c h n o l o g ya n d e c o n o m i ca n a l y s i so f t e s t i n g r o a d h a sb e e n d o n e s u m m a r i z et h e a c h i e v e m e n to f t e s t i n gr o a d , t h eq u e s t i o ne x i s t e n c ei nt e s t i n gr o a dh a sb e e na n a l y z e da n di t ss o l u t i o ni s g i v e n i nt e s t i n gr o a df o u n d a t i o n , u l 曲e sa l r e a d yt h es c i e n t i f i cr e s e a r c ha c h i e v e m e n tw h i c hj i a n g s u p r o v i n c eh a s ，t h er u r a lr o a ds u b g r a d eg r a d u a t i o ns t a n d a r dh a sb e e np r o p o s e d , a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n t s u b g r a d e 船咄t h e 孵a 1r o a ds t r l l c t l r _ ep a t t e r nu 埘盯t h ed i f f e r e n tv o l u n o fw d f i cr a n kc o n d i t i o n w a sr e c o n m l e n d e d , a n ds o m em a i n t e n a n c es u g g e s t i o nw a sp r o p o s e dt os u p p l yt h er e f e r e n c e k e y w o r d s ：r u r a lr o a d ；t y p i c a lp a v e m e n ts t r u c t u r e ；m i c r o s u r f a c i n g t h i n o v e r l a y ； c o n s t r u c t i o i lc r a f t ；c o n s t r u c t i o nc o n t r o l ； 东南大学硕士学位论文 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：毯幽 日期：迎：丝星 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查 阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名： 导师签名： 日期： 第一章绪论 1 1 立项背景和意义 第一章绪论 农村公路交通运输是农村经济社会发展的重要基础，是农业现代化、农村工业化与城镇化 的重要条件。农村是主要从事农业生产的劳动者聚集居住之地。农村公路是主要为满足农业生 产和农民生活交通需求而修筑的道路基础设施。具体来讲，农村公路是指通乡( 镇) 、通行政村 的公路。通乡( 镇) 公路是指县城通达乡( 镇) ，以及连接乡( 镇) 与乡( 镇) 之间的公路。通 行政村公路是指由乡( 镇) 通达行政村的公路。 我国农村公路的发展目标是；到2 0 1 0 年所有具备通车条件的乡( 镇) 、村通公路，县城到 乡( 镇) 公路，基本铺筑水泥或沥青路面，乡( 镇) 到村公路基本消灭土路，农村公路总里程 将增加到1 8 5 万公里。由此可见县乡道路和农村公路的建设任务艰巨。但另方面，受到资金 和技术水平的限制，农村公路的结构强度和使用性能不能适应农村公路的特点，出现早期破坏 的现象较为普遍，因此需要加紧研究对策，提出适合当地环境和经济条件的路面典型结构型式。 江苏省地处中国东部，应在全国率先实现村村通公路，在有条件的地区还可以适当提高路 面的等级。但目前江苏省农村公路的结构型式单一，多为水泥混凝土路面，虽然水泥混凝土路 面施工和养护方便，性能较好，适合农村公路的特点，但造价也较高。且江苏目前没有一套较 为完整的施工指导意见和质量验收标准，迫切需要针对各地的技术水平和经济条件，提出结构 强度满足使用要求，经济性较好的路面结构型式，在农村公路中推广应用，加快农村公路建设。 相对于苏南地区而言，苏北地区的经济较为落后，农村公路质量也普遍较差而且面临着巨大的 经费困难。 本课题拟结合江苏省农村公路的现状及特点，重点以苏北农村公路为研究对象，选取宿迁 市泗洪县和泗阳县为试点铺筑试验路，在试验研究的基础上推荐江苏省农村公路经济适用型路 面结构典型型式，对于苏南经济较发达地区的农村公路建设节约资金也具有很好的指导作用， 研究成果将对江苏乃至全国农村公路的改造起到一定的指导作用。 通过本课题的研究了解目前农村公路建设中存在的问题，对现有农村公路的通达能力和路 面状况做一次全面的调查，对经济较为落后地区开展农村公路建设提出合理建议，从而实现农 村公路建设快速健康发展，防止农村公路建设标准过高导致资源浪费和建设资金紧张影响工程 进度，避免农村公路建设标准较低难以适应交通量的发展要求，使路面出现早期破坏现象。这 项课题的研究成果对于江苏省率先在全国实现村村公路有着巨大的推动作用，对于兄弟省份在 目前经济还不是很发达的情况下建设农村公路具有很好的借鉴意义。 1 2 国内外研究和应用现状嗍 所谓乡村道路，往往是指小交通量道路，而国外对于小交通量道路的研究很多。1 9 7 5 年国 际上召开了第一届小交通量道路国际会议。之后每隔四年开次。在每次国际会议报告中。汇 总了相继四年来世界各国在小交通量道路方面的最新研究成果。有些国家还有专门针对乡村道 路的技术规范和设计指南。有关国内外小交通量道路的设计方法将在以后的章节中详细论述。 美国联邦公路局( f h w a ) 对小交通量道路筑路材料进行过针对性研究。研究表明，环境条 件、材料特性和服务水平是影响小交通量道路路用性能的三大主要因素。其中，湿度和温度是 主要的环境因素，塑性、级配和品质衰变是选择材料的主要因素，最终形成满足小交通量道路 筑路材料要求的有关指标。同时，美国联邦公路局把小交通量道路分为两类：一类是平均日交 通量小于5 0 辆，日的道路，这类道路一般无面层或具有砂石料面层；另一类是平均日交通量在 5 0 枷o 辆，日之间的道路，这类道路一般具有泥结碎石面层，在较高交通量时这类路面面层可能 东南大学硕士学位论文 是单层或双层贯入式面层( p e n e t r a t i o nt y p es u r f a c e ) ，但很少具有沥青或其它类型混凝土面层。 2 0 世纪7 0 年代末期西班牙平均日交通量小于2 5 0 辆，日的道路占到公路总里程的8 4 。这 个数字引起了西班牙政府对小交通量道路建设的重视。然而小交通量道路的技术特点和推广范 围要求成本低、养护少的路面形式。起初，西班牙工程技术人员对粒状基层材料进行多次罩面 处理，以寻求解决问题的办法。然而发现，这种办法虽然初期费用较低，但从长远看需要不断 养护。其养护费用昂贵。于是，西班牙工程技术人员转而考虑利用碾压混凝土路面修筑小交通 量道路。由于粉煤灰、矿渣等可以替代部分水泥用量，从而降低碾压混凝土的路面造价，再有 混凝土路面使用寿命长，养护少，从而节省了不少的工程费用。西班牙工程界的经验告诉我们 应用碾压混凝土( r c c ) 修建小交通量道路具有特有的优势。譬如，可用传统的施工机械施工， 新铺路面可立即通车、材料更经济等。 在世界上干旱、半干旱国家，如沙特阿拉伯用矿粉和水泥( c r u s h e rf i n e sa n dc e m e n t ) 改良 砂子，使其具有良好的稳定性和经济性，能够满足小交通量道路的材料要求。在撒哈拉地区， 地广人稀，需要修筑许多公路，尤其是低造价公路。为此，当地工程技术人员针对沙漠环境和 小交通量状况修筑了几千公里的油路。 另外，加拿大也研究了适合本地环境条件的低造价小交通量道路的修建技术，并在设计和 施工中注意了尽量利用当地筑路材料。 澳大利亚和新西兰在小交通量道路修筑方面的主要特点是碎石封层技术的广泛应用。1 9 8 3 年，澳大糟亚道路网达到8 0 万公里，其中有2 5 的道路应用了碎石封层技术。据报道，用碎石 封层技术处理的路面平均寿命可达到1 0 - 1 5 年。在新西兰，表面封层技术应用已有5 0 多年的历 史，这种直接在路面基层上进行表面封层的技术具有低成本又有效的优势。1 9 7 4 年，新西兰公 路总里程达到9 2 万公里其中采用表面封层技术的公路占总里程的4 9 。在乡村道路上，这种 表面封层技术主要有两种形式：一种是单层碎石封层，另一种是双层碎石封层。具体施工程序 为：在压实路基上铺筑至少1 5 e m 厚的无结合料粒状集料基层，接着铺筑一层或两层薄的沥青碎 石封层。虽然这种碎石封层对路面强度毫无贡献，但它提供了防水、抗滑、耐磨的表面，提高 了路面的使用性能。新西兰的工程实践表明，这种应用当地砂砾材料和更少沥青材料的碎石封 层技术是一种既能提供优质路面又经济可行的筑路技术。 国内早在上个世纪6 0 7 0 年代就修建过大量的小交通量道路，考虑到当时的国情，充分利 用当地材料，路面结构整体造价较低，取得了良好的经济效益。随着经济的发展，特别是改革 开放后的近2 0 年来，我国交通事业突飞猛进，高速公路总里程超过3 万公里，我们把研究重点 放在高等级路面中，引进国外的先进设计方法，大胆采用新技术、新材料，使我国高等级路面 的质量日益提高。但在广大农村，农民出入难的问题比较普遍，地面坑洼不平，不能通车，出 行基本靠走。虽然有不少地方组织了大规模的修路，但由于受到技术水平的限制，修筑后的路 面耐久性比较羞，早期损害严重，浪费了大量的人力、财力。 随着国家“十一五”计划的出台，国家重新把建设重点重新放回到广大农村，解决农民的 出行难的问题，今年初，国务院批准了t 农村公路建设规划。农村公路建设规划提出的建 设目标是，“十一五”期间全国所有具备条件的乡( 镇) 通沥青( 水泥) 路；东、中部地区所有具备条 件的建制村通沥青( 水泥) 路；西部地区基本实现具备条件的建制村通公路。为提高农村公路建设 的质量，国家西部交通科技项目进行了低造价县乡道路修筑技术的研究，对适应小交通量的路 基路面设计方法和路面施工工艺进行了研究。与此同时，江苏省结合自己的实际，也组织有关 科研单位进行了江苏省农村公路建设标准的研究，并对江苏省常用基层材料的可用性进行了试 验研究。 1 3 项目的主要研究内容 通过对江苏省农村公路实际使用状况的调查，结合国内外低交通量乡村公路设计研究情况， 2 第一章绪论 根据交通量和老路强度状况拟定相应的农村公路经济适用型路面典型结构型式，以壳牌、我国 规范等路面设计方法进行验证，同时进行经济与造价分析；并针对典型结构进行相关的混合料 设计方法和设计指标的研究，给出施工控制标准和施工指导意见：并在此基础上修筑试验路， 进行路用性能跟踪观测，对试验路的结构方案进行有针对性的调整，提出各个典型方案的适用 条件。同时根据现有农村公路中成功应用的农村公路典型结构型式，综合试验路的结构型式， 推荐几种可供选择的典型路面结构。供当地交通部门因地制宣选择农村公路路面结构型式。 总的说来，研究内容主要分为两个部分： 1 研究适合江苏省气候条件、交通环境和经济条件的农村公路经济适用型典型路面结构，并 给出各典型结构的适用条件，以便合理的选择农村公路路面结构。 2 针对当前农村公路建设中，当地施工设备有限、技术力量比较薄弱的条件下修筑好农村公 路，制定农村公路施工控制标准和施工指导意见，供各地交通部门参考使用。 3 东南大学硕士学位论文 第二章江苏省农村公路现状调查 2 1 农村公路交通量调查 2 1 1 农村公路交通量特征 根据已有的研究成果1 2 s 和对农村公路实地考察结果，农村公路的交通量主要有以下几 个方面的特征： ( i ) 对于通村公路的交通量组成中，摩托车、自行车所占比例最大；其次为小客车、中 小型货车、机动三轮车和拖拉机；中型客车比例较小；拖挂车、大货车、大客车所占比例最 小。对于通乡公路，也是摩托车、自行车所占比例最大；其次为中型车；小客车、小货车总 体上比中型载重货车所占比例要低；大型车所占比例比通村公路增加。 ( 2 ) 农村公路的交通量分布与公路有明显区别，农村公路的交通量主要集中在高峰小 时，而其他时段的交通量很少，高峰小时交通量占全天交通量的1 1 3 以上。通村公路的高峰 小时为早上6 ：3 0 7 ：3 0 ，通乡公路的高峰小时为早上7 0 0 8 ：0 0 。 ( 3 ) 从江苏省全省范围来看，苏南、苏中的交通量接近，苏北交通量偏低，但全省的 交通量组成比例及交通量分布规律都是相似的。 现以苏中有代表性的某地区的调查为例，其各类农村公路的高峰小时交通量如下： 圈幺1 - 1 莱县逼乡公路裔蜂小时交通量 4 第二章江苏省农村公路现状调查 圈2 1 _ 2 莱乡际公路高峰小时交遥量 圈2 1 - 3 某乡通树高峰小时交通量 图中： 拖挂车指载质量 一1 4 t 的货车 大货车指载质量在7 t 1 4 t 之间的货车 大客车指4 5 座以上的客车 中型货车指载质量在2 t 7 t 之间的货车 中型客车指1 9 4 5 座的客车 小型货车指载质量2 t 的货车 小型客车包括1 9 座的客车 拖拉机指所有的大、中、小型拖拉机 5 东南大学硕士学位论文 衰2 1 - 1 农村公路代表车鸯与车辆折算系致 机动三轮 车型 小客车拖挂车 大型车中型车 拖拉机 车及摩托人力车自行车 主 换算 1 0 3 0 2 o 1 54 00 8 - 1 0o ，5o 2 0 ，3 系数 根据调查的交通量调查结果，以小客车为标准车型，计算可知通村公路的平均日交通量 小于1 0 0 0 辆，目。 2 1 2 轴载换算系数的确定 根据西部交通科技项目和江苏省农村公路建设标准的研究，推荐采用小交通量路面结构 轴载换算公式如下： 弯沉等效： 弯拉等效： 水泥混凝土： 式中：c 1 、c i 轴数系数， c 2 、c 2 轮组系数， c ，c m 轮组系数， 只标准轴载( k n ) ； 舡t 时 可n 1 = c - 。吲” c 魁s ， 取值参考沥青路面设计规范( j t j0 1 辛9 r 7 ) ； 取值参考沥青路面设计规范( r 玎0 1 4 9 7 ) ； 取值参考水泥混凝土设计规范： b 梭换算车型的各级轴载( k n ) 。 根据调查的通村公路的交通量，小客车轴重按照2 5 k n 计算，按照公式( 式2 1 1 ) 把 交通量换成当量轴次，见表2 1 2 ：， 表2 1 - 2 扛苏省噩树公路变通致据统计 i 公路等级交通量( 辆，日)交通增长率( )设计年限累计当量轴次( 次库道) i四级 1 0 0 0583 0 9 2 6 为便于计算和有一定的安全系数，设计年限采用8 年，统一取农村公路的累计当量轴次 为5 万次，车道。 2 2 农村公路常用路面结构型式 农村公路常用缒路面型式按照面层型式主要分为5 种：土路面i 砂石或泥结碎石 路面；水泥混凝土路面；沥青表处或沥青贯入式路面；o 沥青混凝土。随着江苏省村村 通工程的实施，近几年来，通村公路路面主要采用水泥混凝土路面。沥青表处或沥青混凝土 6 厂 兄一只 ，、 龟 c = m m 第二章江苏省农村公路现状调查 路面占的比例只有1 0 左右下面是调查的江苏省常用路面典型结构： 衰2 , 2 1 沥青表处结构垂式 结构一 结构二 沥青贯入式7 c m ( 上拌下贯)沥青表处2 3 c m 石灰土3 0 c m二灰碎石1 5 1 8 c m 路基路基 表2 2 - 3 沥青混凝土结构塑式 结构一结构二 沥青混凝土3 5 c m沥青混凝土3 5 c m 石灰土3 0 c m二灰碎石1 5 1 8 c m 路基路基 袭2 2 - 3 水泥辊凝土结构星式 结构一结构二 水泥混凝土1 5 1 8 c m水泥混凝土1 5 1 8 c m 级配碎石，泥结碎石二灰碎石1 5 1 8 c m 路基路基 2 3 现场调研 为了进一步了解农村公路的现状，课题组根据江苏省交通厅公路局的建议对苏北有代表 性的泗洪县农村公路路况进行了调查，并对常见农村公路结构进行了路面结构强度测试( 弯 沉) ；同时课题组还对泅洪县农村公路施工条件、人员技术水平、试验条件进行了全面的调 查。 2 3 1 概况 泗洪县地处荔北，矿产资源相对贫乏，财政资金紧缺。代表了众多苏北地区的现状。 原有农村公路普遍存在等级低、等外路多、通达能力差的状况，连接乡和村的四级公路路面 宽度多为3 5 米，公路两侧多是灌溉农田的沟渠，往往全线没有设置一处错车路段，目前泗 洪县需要改造的四级公路约有八百多公里，总投资超过一亿元。 课题组选择了泗洪县典型的六条路进行了路面情况调查。被调查的农村公路有一部分 是土路面，一部分是由土与当地的石块、废砖头、废矿渣相互梓和而成，还有一些路面采用 泥结碎石结构，其中四级路中第种占了多数。总体看来路面强度没有保证，路面高低不平， 遇到雨雪天，车辆的出行非常困难，严重的限制了农村的经济发展和农民的正常生活。 调查发现原有农村公路中大约有2 0 使用了当地开采的一种红色的酸性石料，这种石 料与沥青的粘附性非常差，遇到两水对沥青很容易剥落，这种石抖不能再次用于面层，只能 在路基补强中利用。 7 东南大学硕士学位论文 2 3 2 老路结构强度调查 为了进一步掌握泗洪县农村公路的实际强度状况，进行了一次实地弯沉测量。测量采 用后轴1 0 * 1 i 的黄河车( b z z - 1 0 0 ) ，利用长度为3 6 米、杠杆比为2 ：l 的贝克曼梁及百分表进 行测试，每间隔2 0 - h i 测量一个点。 本次调查主要选取了四条有代表性的农村公路。其中三条为四级公路，一条为三级公路， 具体情况见表2 3 1 ： 表2 3 _ l 调查农村公路概况 路名等级 路宽结构 大新路四级公路3 5 m 废砖头、废矿渣、石子组成 宏伟路四级公路3 5 m 使用酸性石子 瑶沟路四级公路3 5 m 沙石路面 魏车路三级公路 7 0 m 泥结碎石 测量所得弯沉数据如表2 3 - 2 所示： 1 ) 大新路 表2 3 _ 2 大新路实蔫弯沉结果 桩号百分表读数( 0 0 1 m m ) 弯沉值( 0 o l m m ) 左轮右轮 左轮右轮左弯沉右弯沉 初读数终读数初读数终读数 1 4 71 2 8 9 42 5 6 21 7 03 6 7 61 3 41 5 22 6 8 31 0 9 5 51 6 25 55 41 0 7 1 0 82 1 4 41 1 55 62 0 09 55 91 0 5 1 1 82 1 0 57 121 8 17 56 91 0 6 1 3 82 1 2 61 3 63 21 8 47 0 1 0 41 1 42 0 82 2 8 71 7 36 4 1 5 85 01 0 91 0 82 1 82 1 6 81 2 08 01 9 59 44 01 0 i 8 02 0 2 91 5 59 01 l o o6 5l l o1 3 02 2 0 1 08 6 3 32 3 27 05 31 6 2 1 0 63 2 4 左右轮弯沉分布曲线见图2 r 3 1 ： 田z3 - l 大新路左右轮实舅弯沉分布曲线 s 苎三兰垩变笪奎签垒些壅鉴塑查 2 ) 宏伟路 表2 3 - 3 宏伟路实舅弯况结果 桩 号 百分表读数( o o l m m ) 弯沉值( 0 o l m m ) 左轮 右轮左轮右轮左弯沉右弯沉 初读数终读数初读数终读数 11 2 5 5 51 2 03 47 08 61 4 01 7 2 21 5 47 l1 6 09 58 36 51 6 6 1 3 0 38 1 1 2 8 52 6 98 31 3 81 6 6 4 1 1 05 61 9 08 25 41 0 81 0 82 1 6 51 0 02 01 2 03 98 08 l 1 6 01 6 2 6 1 3 3 6 91 6 0 3 86 41 2 21 2 82 4 4 79 32 66 7 1 3 4 87 23 l1 1 81 54 11 0 3 8 22 0 6 9i 钙 7 i2 0 28 47 21 1 81 4 42 3 6 1 01 0 23 92 3 57 76 31 5 81 2 6 3 1 6 1 11 2 l6 21 3 6 3 55 91 0 11 1 82 0 2 1 21 2 68 61 6 24 84 01 1 48 0 2 2 8 1 36 461 8 06 4 5 8 1 1 6 1 1 62 3 2 左右轮弯沉分布见图2 3 2 ： 圈幺3 - 2 宏伟路左右轮实弯沉分布曲氇 9 东南大学硕士学位论文 3 ) 瑶沟路 表2 3 一瑶沟路实测弯祝结果 桩 百分表读数( o o l m a n )弯沉值( o o l m m ) 号 左轮右轮左轮右轮左弯沉 右弯沉 初读数 终读数初读数终读数 l1 7 2 5 52 2 0 6 6 1 1 71 5 42 3 43 0 8 21 4 392 4 24 91 3 41 9 32 6 83 8 6 31 4 51 2】0 01 01 3 39 0 2 6 61 8 0 4 1 2 0 61 4 06 91 1 47 12 2 81 4 2 51 3 05 22 4 06 5 7 8 1 7 5 1 5 63 5 0 61 2 33 5 4 8 5 3 0 5 8 81 8 01 7 63 6 0 71 5 82 65 6 03 5 01 3 22 1 02 6 44 2 0 81 8 08 04 7 5 3 4 7 l o o1 2 8 2 0 02 5 6 91 0 33 05 1 43 4 47 31 7 01 4 63 4 0 1 01 2 0 2 89 21 8 4 1 1 1 8 08 01 0 02 0 0 1 22 0 07 54 0 52 2 01 2 5 1 8 52 5 03 7 0 左右轮弯沉分布见图2 3 3 ： 豳2 3 - 3 瑶沟蓐左右轮宴舅弯沉分布曲线 1 0 第二章江苏省农村公路现状调查 4 ) 魏车路 表2 3 5 囊车路实舅弯沉结果 桩 百分表读数( o o l m m ) 弯沉值( o o l m m ) 号 左轮 右轮左轮 右轮 左弯沉右弯沉 初读数终读数初读数终读数 l7 24 47 022 86 85 61 3 6 21 0 7 8 58 7 2 2 28 5 4 41 7 0 39 35 41 5 l7 43 97 77 81 5 4 47 092 3 16 56 11 6 6 1 2 23 3 2 51 l o5 42 0 28 85 61 1 41 1 22 2 8 61 0 94 61 1 83 56 38 3 1 2 6 1 6 6 75 12 21 2 0 5 2 9 1 1 5 5 82 3 0 8“36 01 6 06 55 39 51 0 61 9 0 94 2 4 1 3 28 l3 85 17 61 0 2 1 02 622 1 58 52 41 3 04 82 6 0 “1 3 26 6 1 7 5 8 1 6 6 9 4 1 3 2 1 8 8 1 29 54 01 5 14 55 51 0 61 1 02 1 2 1 36 11 12 0 05 2 5 0 1 4 81 0 02 9 6 1 47 51 52 0 09 56 01 0 51 2 02 1 0 1 51 5 59 6 1 5 42 0 5 9 1 3 4 1 1 8 2 6 8 左右轮弯沉分布见图2 3 - 4 ： 墨毛3 _ 4 奠车路左右轮实爿弯沉分布曲线 l l 东南大学硕士学位论文 对测试弯沉进行分析，得出代表弯沉见表2 3 - 6 ： 表2 3 6 农村公路啊查路段代表弯沉值 路名 弯沉平均值( 0 o l m m )标准差代表弯沉( 0 o l m m ) 左轮右轮左轮 右轮左轮 右轮 大新路1 3 5 2 2 3 5 o 4 3 ，7 3 5 72 0 0 82 8 8 6 宏伟路 1 2 6 12 0 9 12 4 84 6 61 6 3 42 7 9 1 瑶沟路2 1 4 32 8 2 94 1 68 6 3 2 7 6 74 1 2 3 魏车路 9 3 72 0 9 42 9 7 5 9 81 3 8 22 9 9 1 所调查路段各条农村公路代表弯沉比较图见图2 3 - 5 ： 圈2 3 调查路段代表弯沉值 从表2 3 - 2 表2 3 - - 6 和图2 3 一l 图2 3 5 可以看出，所调查路段的弯沉很不均匀， 左右轮相差很大，因此在进行农村公路施工前，建议对原路面采取补强措旆，使路基强度保 持均匀。 将代表弯沉值进行转化，使用经验公式化成回弹模量值。如表2 3 - 7 所示： 表2 3 - 7 调查农村公路回弹筷量值 路名代表弯沉值( 0 o l m m )回弹模量( m p a ) 大新路 2 4 4 73 9 9 宏伟路2 2 1 2 5 4 4 1 瑶沟路 3 4 4 52 8 3 魏车路2 1 8 6 5 4 4 6 第二章江苏省农村公路现状调查 圈2 3 谓查路段回弹楱量 从检测的情况来看，老路的状况整体上较差，应对老路要进行掺石灰等方法处理，对 路况较好的，可以进行整平和清表处理。 2 3 3 现有的试验技术水平 泗洪县拥有一个交通部颁发的丙级试验室，能进行一些常规试验： 1 沥青及沥青混凝土的常规试验设备，主要有：沥青含量抽提仪、沥青三大指标的检 测，马歇尔击实仪、取芯机等，可以满足常规沥青混合料的级配设计及试验检测工作 2 水泥混凝土试验设备；如抗折、抗压设备、水泥养护室、标准养护室等，能进行水 泥混凝土配合比设计。 3 土工设备；能进行击实试验、灰剂量检测试验、液塑限试验等。 2 3 4 现有的施工设备情况 泗洪县具有完备的水泥混凝土施工设备，可以进行水泥混凝土路面的旌工。 还购进了一台无锡路通筑路机械公司生产的l b 2 5 0 0 型2 拌和楼，生产能力达到每小时 1 5 0 - 1 8 0 吨，可用于拌制沥青混合料。 沥青路面施工设备比较缺乏，投有沥青混合料摊铺机及相关的碾压设备。 二灰碎石的施工设备都已具备，可以进行二灰碎石的机械摊铺施工 2 4 调查结论 课题组对江苏省农村公路交通特点及交通量、目前常用农村公路结构型式、典型地区 农村公路老路状况、代表性地区试验技术水平和施工设备状况等进行了调查，调查结果总体 表明：目前江苏省农村公路交通量比较小，结构型式比较单一。苏北农村公路老路状况比较 差，部分施工设备比较缺乏。总结调研成果，主要调查结论如下： l 根据已有的交通量谓研成果，根据设计年限内交通置分析。大部分农村公路交通量 东南大学硕士学位论文 换算标准轴载作用次数小于5 万次车道。 2 目前农村公路的结构形式比较单一，新建农村公路路面结构型式9 0 以上采用水泥 混凝土路面，这导致农村公路造价普遍偏高，亟待研究更加经济适用的路面的结构型式节约 建设资金。 3 通过对典型地区老路强度的调查，结果表明路面整体强度很低，路面代表弯沉值均 在3 0 0 ( o ，o l s a ) 左右，个别农村公路的代表弯沉值甚至超过了4 0 0 ( o o l m m ) ，路面结构强 度很差。 通过对具体测试路段弯沉分析，可以看出路面左右轮的弯沉变异性很大，路面结构强 度分布很不均匀。 4 通过对农村公路试验及施工技术水平的调查。表明当地交通部门有定的技术力量， 能进行一些常规的试验检测，基本能满足农村公路建设常规试验检测的要求；对于水泥混凝 土路面施工，有比较成熟的经验，对于沥青混凝土路面，有基本的施工技术设备，但技术力 量相对较为薄弱。 1 4 第三章经济适用型路面结构方案设计 第三章经济适用型路面结构方案设计 江苏省目前在建农村公路以水泥混凝土路面为主，沥青路面修建得很少，水泥混凝土 路面一旦出现破坏，养护起来很困难。为减少结构单一带来的养护风险，丰富农村公路的典 型结构型式，提高农村公路典型结构的经济适用性 在调查资科的基础上，结合国内外的农村公路相关研究成果，拟推荐几种路面结构型 式供农村公路建设时选用。同时针对农村公路的特点，开展对农村公路的设计方法、施工工 艺、养护方法的研究。 3 1 结构设计方法 3 1 1 沥青路面设计方法简介 我国沥青路面设计方法主要以弹性层状理论体系为基础，以弯沉作为设计控制指标，按 照材料的疲劳寿命进行沥青路面的结构设计，设计中同时考虑环境、交通条件、以及材料特 性，通过对沥青路面的应力、形变和位移的分析，确定路面的结构型式和路面厚度。 新建路面结构的设计步骤主要包括： 1 根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的当量 轴次和设计弯沉值。 2 按照土基类型与干湿类型，将路基划分为若干路段，确定各路段土基回弹模量。 3 根据已有的经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度设计方 案，根据选用的材料进行配合比设计试验及测定各结构层的抗压回弹模量、抗拉强度，确定 各结构层材料设计参数。 4 根据设计弯沉值计算路面厚度。如不满足要求，或调整路面结构的厚度，或变更路面 结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。 3 1 2 水泥混凝土路面设计方法简介 国内水泥混凝土路面的设计方法以弹性地基板理论体系为基础，以荷载疲劳应力与温度 疲劳应力为控制指标。可以通过查表或程序计算获德路面的厚度。 水泥混凝土路面设计步骤主要包括： 1 收集并分析交通参数一收集日交通量参数，确定轨迹分布系数，计算车道标准轴载 日作用次数：选定设计年限。交通量年平均增长率，计算设计年限内标准轴载作用次数。 2 初拟路面结构初选路面结构层次。类型和材料组成；拟定各层的厚度。面层板平 面尺寸和接缝构造。 3 确定材料参数试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的 回弹模量，基层顶面的当量回弹模量。 4 计算荷载疲劳应力由应力计算图或计算公式得到标准轴载作用下板边缘中部的 最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数：按标准轴载累计作用次数计算得到荷载疲劳 应力系数；按照交通量等级选定综合系数；综合上述计算得到荷载疲劳应力op 5 计算温度应力由所在地公路既