（道路与铁道工程专业论文）陕西省干线公路沥青路面大修设计方案研究.pdf

s t u d yo nt h ea s p h a l tp a v e m e n tr e h a b i l i t a t i o np r o g r a mo f a r t e r i a lh i g h w a yi ns h a a n x ip r o v i n c e ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：t o n g j i a s u p e r v i s o r ：p r o f c h e nz h o n g d a c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 砌年月7 0 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 刀 、 。c i 龊 0 为l o 年6 只? 口日 印。年g 月，日 摘要 近年来，随着国民经济的发展，陕西省国省道干线公路交通量增长迅速，车辆呈现 大型、重型化，特别是交通超载、超限现象严重，对路面造成的损害也较为严重，导致 干线公路的大修任务异常繁重。但目前陕西省干线公路沥青路面大修设计方案往往凭借 经验，缺乏依据，采用的结构和材料也过于简单。针对这些问题，本论文开展陕西省干 线公路沥青路面大修设计方案研究，对完善沥青路面大修技术，提高陕西省干线公路沥 青路面大修水平具有非常重要的现实意义。 首先，选取陕西省各地区干线公路沥青路面代表路段进行病害调查，分析总结主要 病害类型，并对破坏原因进行分析，为路面大修设计方案的制定提出要求。其次，通过 对交通资料的统计分析，研究陕西省各地区的交通组成、轴载特性，确定累计当量轴次 的范围，并将交通等级划分为四级。通过理论分析，研究铣刨前原路面路表弯沉与铣刨 后原路面当量模量的变化规律，根据铣刨前原路面路表弯沉确定铣刨厚度，为路面大修 设计方案提供依据。同时，采用g a m e s 程序研究层间接触状态对路面结构的影响，并 分析层间处治材料的选取。 在此基础上，结合陕西省各地区的自然气候条件和筑路材料，研究干线公路沥青路 面大修设计方案的影响因素及适用条件，最终提出适宜陕西省干线公路沥青路面的大修 设计方案。 关键词：干线公路、沥青路面、大修设计方案、交通组成、轴载特性、g a m e s 程序 a b s t r a c t r e c e n t l y , w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m y ，t h et r a f f i cv o l u m eo ft h ea r t e r i a l h i g h w a yo fs h a a n x ip r o v i n c ei sg r o w i n gr a p i d l y , v e h i c l e ss h o w e dal a r g e ，h e a v y - d u t y , e s p e c i a l l yt r a f f i co v e r l o a d ，o v e r r u ni ss e r i o u s ，t h ed a m a g ec a u s e do nt h er o a dm o r es e r i o u s ， l e a d i n gt or e p a i rt h eh i g h w a yf o r mt h et a s ke x c e p t i o n a l l yh e a v y b u tt h er e s e a r c ho ft h e a s p h a l tp a v e m e n tr e h a b i l i t a t i o np r o g r a m i sn o te n o u g h ，o f t e nw i t he x p e r i e n c ei nt h e r e h a b i l i t a t i o np r o g r a m ，t h el a c ko fb a s i sf o rt h es t r u c t u r ea n dm a t e r i a l su s e da r et o os i m p l e t o s o l v et h e s ep r o b l e m s ，t h i sp a p e rc a r r yo nt h er e s e a r c ho fa r t e r i a lh i g h w a yi ns h a a n x ip r o v i n c e o fa s p h a l tp a v e m e n tr e h a b i l i t a t i o np r o g r a m ，t h e s es t u d yo ni m p r o v i n gt h ea s p h a l tp a v e m e n t r e h a b i l i t a t i o np r o g r a mt e c h n o l o g yt oi n c r e a s et h es h a a n x ip r o v i n c ea r t e r i a lh i g h w a ya s p h a l t p a v e m e n tl e v e lh a sv e r yi m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e f i r s t ，s e l e c tt h er e g i o n so fs h a a n x ip r o v i n c eo nb e h a l fo fa r t e r i a lh i g h w a yp a v e m e n t s e c t i o nd i s e a s es u r v e y ， a n a l y z ea n ds u m m a r i z et h em a i nt y p e so fd i s e a s e s ， a n dd a m a g e a n a l y s i so ft h er e a s o nf o rt h eo v e r h a u lo ft h ed e s i g np r o g r a md e v e l o p m e n tr e q u e s t s e c o n d ， t h r o u g hs t a t i s t i c a la n a l y s i so ft r a f f i cd a t a , i n d e p t hs t u d yo ft r a f f i ci na l lr e g i o n so fs h a a n x i p r o v i n c ec o m p o s i t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c so fa x l el o a d ，t h es c o p eo ft h ec u m u l a t i v ee q u i v a l e n t s t a n d a r da x l e t h e t r a n s p o r t l e v e li sd i v i d e d i n t o 、f o u r t h r o u g h t h eo r e t i c a l a n a l y s i s ， c a l c u l a t i o no fm i l l i n gp r i o rt ot h eo r i g i n a lp a v e m e n td e f l e c t i o na n dp a v e m e n tm i l l i n gy i e l d a f t e rt h eo r i g i n a lv a r i a t i o no fr e s i l i e n tm o d u l u s ，a c c o r d i n gt ot h eo r i g i n a lp a v e m e n tm i l l i n g b e f o r et h ed e f l e c t i o nc a l c u l a t i o nt od e t e r m i n et h et h i c k n e s so fm i l l i n g ，a n dp r o v i d ee v i d e n c e f o rt h er e h a b i l i t a t i o np r o g r a m t h i sp a p e rr e s e a r c h e dt h ea f f e c t i o nt oa s p h a l to fc o n t a c t c o n d i t i o nb e t w e e nl a y e r sb yg a m e s p r o c e d u r e s a c c o r d i n gt ot h ed i s e a s ea n dt r a f f i cc o m p o s i t i o nr e s e a r c ho fs h a a n x ia r t e r i a lh i g h w a y , w es t u d yt h er e h a b i l i t a t i o np r o g r a mo fa r t e r i a lh i g h w a y c o m b i n e dw i t ht h en a t u r a lw e a t h e r c o n d i t i o n so fr e g i o n so fs h a a n x ia n dr o a dc o n s t r u c t i o nm a t e r i a l s ，t h i sp a p e rm a k ea p p r o p r i a t e p r o g r a mf o rr e h a b i l i t a t i o no fa r t e r i a lh i g h w a yi ns h a n n x i k e yw o r d s ：a r t e r i a lh i g h w a y ，a s p h a l tp a v e m e n t ，r e h a b i l i t a t i o np r o g r a m ，t r a f f i cc o m p o s i t i o n ， l o a dc h a r a c t e r i s t i c s ，g a m e sp r o c e d u r e s 目录 第一章绪论1 1 1 问题的提出及研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 研究主要内容3 第二章陕西省干线公路沥青路面病害分析5 2 1 陕西省地理、气候概况5 2 1 调查路段的选择6 2 2 调查结果及分析7 2 3 陕西省干线公路沥青路面主要病害原因分析1 4 2 3 1 裂缝：。1 5 2 3 2 车辙18 2 3 3 水损害1 9 2 4 路面病害防治措施2 l 2 5 本章小结2 3 第三章陕西省干线公路交通组成特性分析2 4 3 l 陕西省干线公路交通组成分析2 4 囊 3 1 1 交通组成调查2 4 3 1 2 轴载特性2 6 3 2 不同轴载对路面结构的影响3 0 3 2 1 路面结构计算模型3 0 3 2 2 轴载对层底拉应力和弯沉的影响3 2 3 3 交通组成特性对干线公路沥青路面大修设计的影响3 3 3 4 交通分级3 4 3 4 1 累计当量轴次的取值范围3 4 3 4 2 交通分级3 5 3 4 2 交通分级的验证3 6 3 5 本章小结3 6 第四章当量模量与层间条件对沥青路面大修设计的影响。3 8 4 1 原路面当量模量对沥青路面大修设计的影响3 8 4 1 1 原路面当量模量对路面结构的影响3 8 4 1 2 铣刨前原路面路表弯沉与铣刨后原路面当量模量关系3 9 4 1 3 铣刨前原路面路表弯沉对铣刨厚度的影响4 1 4 2 层间接触状态对沥青路面大修设计的影响4 2 4 2 1 层间粘结的重要性4 2 4 2 2 层间接触状态对层间剪应力的影响4 4 4 2 3 层间接触状态对层底拉应力的影响4 5 4 2 4 层间接触状态对弯沉的影响4 6 4 2 5 层间处治材料的选取4 6 4 3 本章小结4 7 第五章干线公路沥青路面大修设计方案研究。4 9 5 1 大修设计方案制定4 9 5 1 1 路段的划分4 9 5 1 2 影响路面大修设计方案制定的因素4 9 5 1 3 路面大修设计方案5 0 5 2 沥青面层的选择。5 6 5 3 基层的选择5 7 5 3 1 半刚性基层5 7 5 3 2 柔性基层及组合式基层5 8 5 4 陕西省干线公路沥青路面大修推荐结构。5 9 5 4 1 陕西省干线公路沥青路面大修合理结构推荐5 9 5 4 2 路面结构厚度计算6 4 5 5 本章小结6 5 主要结论及进一步研究建议。6 6 主要结论6 6 有待进一步研究的问题6 7 参考文献6 8 至定谢7 0 长安人学硕七学位论文 第一章绪论弟一早三百了匕 1 1 问题的提出及研究意义 陕西省处于我国西部内陆，居于中国国土版图的中心位置。陕西是华夏文明的发源 地，在古代就是我国道路交通的中心。现在，陕西是中国西部重要的公路交通枢纽，连 接我国东西部地区。陕西省作为我国西部大开发战略的前沿阵地，在国家财政的积极支 持下，公路作为基础设施建设的重点进入全面、协调、快速的发展时期。 近年来，陕西省公路建设有了长足发展，全省各地的交通运输条件得到了明显改善。 截止2 0 0 9 年底，全省公路总里程达到1 4 4 万k m 。国省道干线公路9 3 2 5 k m ，其中5 1 7 的公路达n - 级以上标准。陕西省近期的干线公路建设规划为：继续加大改造力度，改 善路网等级结构。到2 0 1 0 年，二级以上公路达到5 5 0 0 k m ；9 5 的县( 市、区) 由二级 以上公路连接，通行能力、服务水平明显提高。到2 0 1 5 年，二级以上公路达到6 5 0 0 k m ， 1 0 0 的县( 市、区) 通二级以上公路，通行能力、运营服务水平基本适应经济社会发 展需求。到2 0 2 0 年，二级以上公路达到7 0 0 0 k m ，重要的工业园区、工农业生产基地、 。 旅游景区通二级以上公路，全面适应建设西部强省需要。 国省道干线公路是对外联系和疏通区域的交通要道，对政治、经济、国防等均有重 要意义。陕西省作为一个资源大省，国省道干线公路重载车辆多，且随着经济飞速发展， 交通量日益增大，对路面造成的损害也较为严重。近几年，陕西省每年公路养护大中修 投入都在1 0 亿元以上。2 0 0 9 年干线公路大中修工程累计完成投资9 2 2 亿元，完成大修 。 工程6 8 6 4 k m ，中修工程1 8 7 3 k m ，新改建干线公路2 0 0 k m 。国省道干线公路优良路率 达到8 6 9 。陕西省今年将投资2 5 亿元用于干线公路改建。 面对如此繁重的干线公路大修任务，如何及时有效、经济合理地进行大修成为公路 管理部门面临的急需解决的重要课题。但目前我国对于干线公路沥青路面大修设计研究 较少，为路面大修工程的顺利实施带来不少困难。陕西省干线公路沥青路面大修设计方 案往往凭借经验，采用的结构和材料过于简单，对原路面产生的病害原因分析不够深入 系统，不能与道路的交通组成特性相适应，导致路面大修设计方案不合理，大修后路面 又很快出现病害。而且现行的交通组成分析和轴载换算方法不能反映车辆荷载对路面的 破坏作用，导致大修结构与路面实际交通需要不匹配，从而导致路面早期破坏严重或者 路面结构经济性较差。因此，开展干线公路沥青路面大修设计方案研究，完善陕西省沥 青路面大修技术，对于提高陕西省干线公路大修的技术水平，确保干线公路路用性能和 第一章绪论 使用寿命有着非常重要现实意义。 1 2 国内外研究现状 美国a a s h t o 指南中将路面大修细分为两大类：非加铺的修复方法，加铺修复方 法。非加铺修复方案可以作为大修工程加铺前对路面病害的处治。加铺修复方案分为直 接加铺和对旧路面进行处治后再加铺两种。指南中提出以下几种情况不能直接加铺： ( 1 ) 旧路面龟裂严重、范围较大需要对旧路面进行刨除和重铺； ( 2 ) 由旧路面材料稳定性不足引起较多的车辙，并且会进一步发展； ( 3 ) 旧路面基层严重损坏，需要补强才能为加铺层提供足够的支承： ( 4 ) 由于旧路软基的渗透和污染，旧粒状基层必须被刨除和重铺； ( 5 ) 旧沥青表层剥落严重，需要刨除或重铺。 a a s h t o 指南提出了如图1 1 所示的几种加铺层结构。 a c l a c 2 a c 3 a t b 旧路面 a c l a c 2 a c 3 a t b g b 旧路面 a c l a c 2 g b a c 3 a t b 旧路面 c 1 a c 2 a c 3 a t b c t b 旧路面 图中：a c 为密级配沥青混凝土；a t b 为密级配沥青碎石； c t b 为水泥稳定基层；g b 为粒料 图1 1a a s h t o 设计指南推荐的沥青路面加铺层结构 另外，本世纪初，在美国n c h r p 计划资助下，由k a m l e e n 主持进行高速公路沥青 路面修复成套技术研究，目的是针对美国的路面情况和条件开发一种合适的修复方案及 施工工艺，这项研究回顾各州交通厅的路面修复实践、路面维修历史、修复技术和修复 方案等，并初步提出了路面维修方案和工艺，但有关方法的合理性还有待验证。该法与 美国公路路面结构、交通特点和气候、材料供应情况等相关，其他国家借鉴此法时要注 意考虑本国的实际情况。 目前我国沥青路面大修方案主要有以下几种： ( 1 ) 处治原路面+ 沥青面层。这种结构通常适用原路面破损为表面功能性破坏。 ( 2 ) 铣刨原有沥青路面+ 沥青面层。在桥梁、隧道或标高受限路段，要对原有路 面进行铣刨，再加铺沥青层。 2 长安人学硕1 j 学位论文 ( 3 ) 处治原路面+ 基层+ 沥青面层。原路面发生结构性破坏，大修工程不受标高限 制，可采用此结构。 ( 4 ) 铣刨原路面+ 基层+ 沥青面层。原路面破损严重的情况下，用于提高路面整体 强度。 过去我国高等级公路沥青路面主要以半刚性基层沥青路面为主。认识到半刚性基层 沥青路面的不足，我国公路沥青路面设计规范( j t gd 5 0 - - 2 0 0 6 ) ) ) 推荐的沥青路面结 构开始多样化，包括半刚性基层、柔性基层、组合式基层和刚性基层沥青路面4 种类型， 但没有具体给出典型结构。 我们在学习借鉴国外的技术经验过程中发现，国外大多采用柔性基层路面结构，但 是我国主要以半刚性基层沥青路面为主，路面病害类型、病害程度以及病害的处理方式 有其本身的特点，路面大修设计还必须紧密结合我国沥青路面的实际。目前我国对道路 大修设计的研究较少，大修设计大多凭借经验或参照新建道路设计方法进行。 1 3 研究主要内容 本文通过对陕西省干线公路沥青路面病害调查和成因分析，考虑交通组成特性及自 然环境条件对路面结构的影响，研究沥青路面大修设计方案，使路面大修结构具有更好 的经济合理性和可行性，主要对以下几方面的内容进行研究分析： ( 1 ) 陕西省干线公路沥青路面的病害及成因分析 、 选取部分干线公路典型路段进行路面破损状况调查，研究陕西省干线公路沥青路面 的主要病害类型，结合陕西省的气候条件、路面结构、交通特性等因素分析病害成因。 ( 2 ) 陕西省干线公路交通组成特性分析和交通分级 通过对交通资料的统计分析，研究陕西省干线公路交通组成、轴载特性，及其对干 线公路沥青路面大修设计的影响。分析陕西省干线公路沥青路面累计当量轴次范围，划 分交通等级。 ( 3 ) 当量模量对沥青路面大修设计的影响 针对沥青路面大修铣刨厚度较难控制以及铣刨后原路面当量模量的确定问题，通过 理论分析，研究铣刨前原路面路表弯沉与铣刨后原路面当量模量的变化规律。深入研究 铣刨前原路面路表弯沉对铣刨厚度的影响，为路面大修设计方案的选择提供依据。 ( 4 ) 层间接触状态对沥青路面大修设计的影响 采用g a m e s 程序计算层间接触状态对路面结构应力和弯沉的影响，并分析层间处 治材料的选取。 第一章绪论 ( 5 ) 陕西省干线公路沥青路面大修设计方案研究 在上述研究的基础上，研究路面大修设计方案制定的影响因素及适用条件，提出适 合陕西省干线公路沥青路面的大修设计方案，并提出适宜陕南、关中、陕北地区干线公 路沥青路面大修的典型结构。 4 长安大学硕，l 二学位论文 第二章陕西省干线公路沥青路面病害分析 路况的全面调查和病害成因分析是路面大修设计方案研究的依据。沥青路面损坏状 况通常从病害的类型、严重程度等来表征。由于环境、地点、气候条件、行车条件等的 不同，病害的情况也有所不同。沥青路面病害的成因比较复杂，同一种病害在不同的地 方，成因也可能不一样。 沥青路面的破损按成因分为结构性破损和功能性破损两大类。结构性损坏是指路面 结构的整体或其中某一部分、几个组成部分的破坏使其不能承受预定的行车荷载，如裂 缝、沉陷等；功能性损坏主要是指路面平整度和抗滑能力的下降，使其不再具有预定的 功能，从而影响行车质量，如路面平整度降低、车辙加深和抗滑性能降低等。 2 1 陕西省地理、气候概况 陕西位于祖国中部，地处东经1 0 5 0 2 9 至1 1 0 0 1 5 ，北纬3 1 0 4 2 至3 9 0 3 5 之间，属内 陆省份。全省南北长约8 7 0 k m ，东西最宽达5 0 0 k m ，面积2 0 6 平方公里。陕西地貌总 的特点是南北高，中间底，西北高，东南底，以北山、秦岭为界，形成陕北黄土高原、 关中平原和陕南秦巴山地三个各具特点的自然区。陕西境内地形复杂，既有山地，又有 平原，还有黄土高原，地质结构也复杂多样。陕北黄土高原沟壑纵横，塬、梁、峁交错。 秦岭呈东西走向，为我国南北方的分界线。巴山位于陕西最南部，呈西北一东南走向。 秦岭、巴山之间形成了汉中和安康盆地。 陕西属大陆季风性气候，由于南北延伸达8 0 0 k m 以上，所跨纬度多，从而引起境内 南北间气候的明显差异。长城沿线以北为温带干旱半干旱气候、陕北其余地区和关中平 原为暖温带半干旱或半湿润气候、陕南盆地为北亚热带湿润气候、山地大部为暖温带湿 润气候。 陕西温度的分布，基本上是由南向北逐渐降低，各地的年平均气温在7 , - - - 1 6 。c 。其 中陕北7 1 1 ；关中1 1 1 3 ；陕南的浅山河谷为全省最暖地区，多在1 4 - - 1 5 。由 于受季风的影响，冬冷夏热、四季分明。最冷月1 月平均气温，陕北1 0 - - 4 。c ，关中一 3 1 ，陕南0 - - - 3 。最热月7 月平均气温，陕北2 1 - - - 2 5 ，关中2 3 2 7 ，陕南2 4 - - 2 7 5 。春、秋温度升降快，夏季南北温差小，冬季南北温差大。 年降水量的分布是南多北少，由南向北递减，受山地地形影响比较显著。年降水量 陕北4 0 0 - - 6 0 0 m m ，关中5 0 0 - - 7 0 0 m m ，陕南7 0 0 - - 9 0 0 m m ，其中陕南的米仓山、大巴 山和秦岭山地、西部高山地区，年降水量多达9 0 01 2 5 0 m m 。陕西省各地降水量的季 第二章陕西省干线公路沥青路面病害分析 节变化明显，夏季降水最多，占全年的3 9 6 4 ，夏季降水量又以陕北地区最为集中。 秋季次之，占全年的2 0 - 3 4 。春季少于秋季，春季降水量占全年的1 3 2 4 。冬 季降水稀少，只占全年的1 4 。暴雨始于4 月，于1 1 月结束，主要集中在7 - 8 月。 关中、陕南春季第一场3 2 0 m m 的降水过程一般出现在4 月上旬末到中旬。初夏汛雨出 现在6 月下旬后期到7 月上旬前期，此期间，暴雨相对集中，关中、陕南出现洪涝较多。 秋季，关中、陕南又出现相对多雨时段，称为秋淋，一般出现在9 月上旬末至中旬初。 参照“沥青及沥青混合料气候分区指标”及相应的“分区图”，结合自然气候条件， 对陕西省进行分区：陕南地区属于1 4 2 气候分区，即夏炎热冬温湿润气候区；关中地 区属于1 3 2 气候分区，即夏炎热冬冷湿润气候区；陕北地区属于1 2 3 和2 2 3 气候区， 1 2 3 即夏炎热冬寒半干气候区，2 2 3 即夏热冬寒半干气候区。 2 1 调查路段的选择 调查路段的选择应考虑地形地貌、气候以及交通组成等条件的要求，且路段的使用 年限在三年以上，路面结构形式能代表本地区干线公路的特点。 陕西省干线公路主要为二级和三级公路。根据陕西省各地区气候环境及交通组成的 特点，本文在三大地区( 陕北、关中和陕南) 分别选取有代表性路段作为调查对象：陕 北地区选取延安市$ 2 0 5 宝塔段，延安市$ 3 0 4 黄龙段，榆林市$ 3 0 7 绥德段；关中地区 选取咸阳g 3 1 2 彬县段、铜川市s 3 0 5 孙家河至乌泥川段、渭南市$ 3 0 4 韩城至薛峰段、 渭南市$ 2 0 2 圣店至大寨段、宝鸡市$ 2 0 9 汤峪至横渠段；陕南地区选取安康市g 2 1 0 石 泉至两河段、商洛市$ 2 0 3 南秦桥至垭口段。调查路段的具体情况如表2 3 。 表2 1 调查路段具体情况 序地公路 路段名称起讫桩号原路面结构形式 号 区等级 陕kl0 2 + 0 0 0 - - ,5 c m 沥青混凝土面层+ 3 4 c m l 延安市$ 2 0 5 宝塔段 二级 北k 1 0 3 + 0 0 0 石灰土砂砾基层 3 c m 沥青表处面层+ 沥青下封 k 5 3 + 0 0 0 层+ 1 6 c m 水泥石灰土综合稳 2 延安市$ 3 0 4 黄龙段三级 k 5 4 + 0 0 0定碎石基层+ 2 0 c m 水泥石灰 土综合稳定砂砾底基层 6 长安大学硕上学位论文 4 e r a 沥青混凝士面层+ 1 8 k 8 4 7 + 0 0 0 - - 3 榆林市g 3 0 7 绥德段二级2 0 c m 水泥稳定碎石基层 k 8 4 8 + 0 0 0 + 15 2 0 c m 石灰土底基层 3 c m 细粒式沥青混凝土+ 4 c m kl6 4 5 + 0 0 0 - 4 咸阳市g 3 1 2 彬县段二级中粒式沥青碎石+ 2 0 c m 二灰 k 16 4 6 + 0 0 0 砂砾+ 2 0 c m 石灰土 3 c m 沥青混凝土上面层+ 4 c m k 3 0 + 0 0 0 沥青混凝土下面层+ 1 8 c m 二 5 铜川市$ 3 0 5 孙家河至乌泥川段二级 k 3 l + 0 0 0 灰碎石基层+ 2 8 - 3 2 c m 石灰 土底基层 关 中 k 14 + 0 0 0 - 4 c m a c 16 沥青混凝土+ 2 0 c m 6 渭南市$ 3 0 4 韩城至薛峰段三级 k 1 5 + 0 0 0 灰土碎石+ 2 0 c m 灰土 3 c m a c 1 3 沥青混凝土上面层 k 6 3 + 0 0 0 - 一 + 4 c m a c 16 沥青混凝土下面 7渭南市$ 2 0 2 茨沟至原畔段二级 k 6 4 + 1 5 0 层+ 2 0 c m 二灰碎石基层+ 3 0 c m 灰土底基层 k 9 6 十0 0 0 3 c m 渣油表处面层+ 1 3 c m 碎 8 宝鸡市$ 2 0 9 汤峪至横渠段三级 k 9 7 + 0 0 0石基层 5 c m 沥青混凝土+ 2 0 c m 水泥 k 1 1 7 0 + 0 0 0 9 安康市g 2 1 0 石泉至两河段 二级 稳定碎石基层+ 2 4 c m 灰土砂 k 1 17 2 + 0 0 0 陕砾底基层 南5 c m a c 1 6 沥青混凝土+ 2 0 c m k 0 + 0 0 0 - l o 商洛市$ 2 0 3 南秦桥至垭口段二级水泥稳定碎石+ 2 0 e m 水泥稳 k 1 2 + 0 0 0 定砂砾 2 2 调查结果及分析 1 延安市$ 2 0 5 线宝塔段( k 1 0 2 + 0 0 0 - k 1 0 3 + 0 0 0 ) 该路段主要病害如表2 2 和图2 1 所示。 表2 2s 2 0 5 线k 1 0 2 + 0 0 0 k 1 0 3 + 0 0 0 段病害数量表 病害类型 横向裂缝 不规则裂缝龟裂沉陷车辙拥包 病害数量( m 2 ) 1 0 85 8 57 0 2 51 54 01 5 7 第二章陕西省干线公路沥青路面病害分析 龟裂 7 6 横向裂缝 不规则裂缝 口龟裂 口沉陷 车辙 拥包 图2 1 $ 2 0 5 线k 1 0 2 + 0 0 0 , - - 一k 1 0 3 + 0 0 0 段病害分布饼状图 该路段的主要病害是裂缝。延安市的气候属于干旱性气候，常有寒流，气温升降快， 变化多，受低温影响产生的裂缝较多。随着该地区经济的迅猛发展，交通量急剧增加， 且重载超载车辆较多，造成了路面的疲劳破坏。该路段沥青面层厚度较薄仅为5 c m ，基 层采用的是干缩和温缩较严重的石灰土砂砾，不能满足抗裂性的要求。 2 延安市$ 3 0 4 线黄龙段( k 5 3 + 0 0 0 k 5 4 + 0 0 0 ) 该路段的主要病害是裂缝和拥包，病害分布情况如表2 3 和图2 2 所示。 表2 3 $ 3 0 4 线k 5 3 + 0 0 0 - k 5 4 + 0 0 0 段病害数量表 病害类型 龟裂车辙拥包沉陷推移坑槽 病害数量( m 2 ) 1 1 5 4 65 8 46 9 2 57 8 59 51 7 百分比( ) 5 5 0 92 7 93 3 0 43 7 54 5 3o 8 1 拥包 3 3 沉陷 推移坑槽 舷 5 1 ，f j 车辙 3 龟裂 5 4 龟裂 车辙 口拥包 口沉陷 推移 坑槽 图2 2 $ 3 0 4 线k 5 3 + 0 0 0 k 5 4 + 0 0 0 段病害分布饼状图 该段公路沿线地下水位高，路基整体临河高度小，左侧为常年积水的支流，造成路 8 长安大学硕上学位论文 基强度降低。黄龙属于林区，冬夏温差大，气温变化急剧，车辆超载严重，半刚性基层 在重载和低温影响下作用下形成基层裂缝，逐渐扩展到上部，造成沥青面层的局部开裂。 黄龙降雨量较大，雨水通过路面裂缝进入到路面结构层内，造成路基软弱，引起沉陷。 面层沥青用量局部过多，沥青混合料的不均匀，基面层层间粘结不良，均会导致路面产 生拥包。 3 榆林市g 3 0 7 线绥德段( k 8 4 7 + 0 0 0 k 8 4 8 + 0 0 0 ) 该路段的病害类型多，损坏较为严重，具体病害分布如表2 4 和图2 3 所示。 表2 4g 3 0 7 线k 8 4 7 + 0 0 0 - - - k 8 4 8 + 0 0 0 段病害数量表 不规 病害横向纵向 则裂龟裂坑槽松散车辙沉陷拥包波浪脱皮啃边麻面唧浆 类型裂缝裂缝 缝 病害数 5 84 99 3 07 8 51 0 0 59 13 8 01 1 4 1l o o3 71 1 0 03 84 96 1 5 量( m i ) 百分比 o 9 1o 7 71 4 5 81 2 3 l1 5 7 61 4 3 5 9 6 1 7 8 91 5 70 5 81 7 2 4o 6 0o 7 79 6 4 ( ) 横向裂缝 纵向裂缝 口不规则裂缝 口龟裂 一坑槽 圈松散 车辙 口沉陷 拥包 波浪 口脱皮 囝啃边 麻面 一唧浆 图2 3g 3 0 7 线k 8 4 7 + 0 0 0 - - - k 8 4 8 + 0 0 0 段病害分布饼状图 从饼状图中可以看出该路段的主要病害是裂缝、车辙和水损害。近年来，随着榆林 被确定为国家级能源化工基地、陕西省明确提出要加快陕北能源化工基地建设的历史性 发展机遇，使得榆林市经济进入一个快速发展期，干线公路交通量也随之增长较快，且 重载超载车辆多，使得道路实际承受交通量已经大大超过了该路段的承载能力，加剧病 害发展。榆林地区冬季气温低，沥青面层和半刚性基层受低温影响，易产生裂缝。该路 9 第二章陕西省干线公路沥青路面病害分析 段沥青面层仅为4 c m ，面层厚度较薄，不能有效防止裂缝的产生。该路段原有的排水设 施排水不畅，造成路面长期浸水，再经重车反复碾压，因而水损害现象较为严重。 4 咸阳市g 3 1 2 彬县段( k 1 6 4 5 + 0 0 0 k 1 6 4 6 + 0 0 0 ) 该路段调查结果如表2 5 所示。 表2 5g 3 1 2 线k 1 6 4 5 + 0 0 0 k 1 6 4 6 + 0 0 0 段病害数量表 病害横向不规则修补 龟裂松散沉陷车辙麻面磨光 类型裂缝裂缝 损坏 病害数 1 3 21 1 5 04 0 05 5 04 4 02 4 02 1 0 07 3 08 0 0 量( 呼) 百分比 2 0 21 7 5 86 1 l8 4 l6 7 33 6 73 2 1 01 1 1 61 2 2 3 ( ) 为了更醒目的了解各种病害在道路病害中所占的比例，给出饼状图，如图2 4 所示。 修 1 1 囝横向 不规则裂缝 口龟裂 口松散 沉陷 园车辙 麻面 口修补 一磨光 图2 4g 3 1 2 线k 1 6 4 5 + 0 0 0 - k 1 6 4 6 + 0 0 0 段病害分布饼状图 该路段建成于1 9 9 8 年，此后未进行过任何大中修，服役期严重超期。由于建成时 间较早，沥青面层老化严重。降水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上， 在长期行车荷载作用下，沥青面层产生裂缝。受资金及地形复杂等客观条件的限制，该 路段大中修周期过长，有些病害得不到及时修补，或修补后再次产生病害。排水设施不 完善，路面排水不畅，大型车辆对边沟碾压破坏严重，水损害现象严重。 5 铜川市$ 3 0 5 孙家河至乌泥川段( k 3 0 + 0 0 0 一- , k 3 1 + 0 0 0 ) 本路段路面病害主要是裂缝，具体病害分布如表2 6 和图2 5 所示。 7 表2 6 $ 3 0 5 线k 3 0 + 0 0 0 - - k 3 1 + 0 0 0 段病害数量表 病害类型横向裂缝纵向裂缝 龟裂 沉陷 车辙 病害数量( m 2 ) 6 9 86 7 54 24 l6 0 1 0 长安火学顺。1 ：学位论文 纵向裂 4 5 横向裂缝_ 横向裂缝 4 5 一纵向裂缝 口龟裂 口沉陷 一车辙 图2 5 $ 3 0 5 线k 3 0 + 0 0 0 k 3 1 + 0 0 0 段病害分布饼状图 交通量的急剧增加是该路段路面病害产生的主要原因。铜川市是西北地区重要的能 源和原材料基地，沿线煤矿较多，建筑材料丰富，随着这些物资的外运，交通量增长迅 速，且以重型车辆居多。在重载作用下，沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其 疲劳强度而产生疲劳裂缝。 6 渭南市$ 3 0 4 韩城至薛峰段( k 1 4 + 0 0 0 k 1 5 + 0 0 0 ) 该路段路面病害调查结果如表2 7 和图2 6 所示。 表2 7 $ 3 0 4 线k 1 4 + 0 0 0 - k 1 5 + 0 0 0 段病害数量表 病害纵向裂 龟裂坑槽沉陷拥包车辙麻面 类型缝 病害数量( m 2 )5 44 8 22 0 46 1 0 87 l3 6 82 3 2 百分比( ) o 0 86 7 52 8 68 5 5 60 9 90 5 23 2 5 沉陷 8 5 纵向裂缝 龟裂 口坑槽 口沉陷 一拥包 圈车辙 麻面 图2 6 $ 3 0 4 线k 1 4 + 0 0 0 k 1 5 + 0 0 0 段病害分布饼状图 本路段的病害主要是沉陷和龟裂。产生沉陷的原因有： 路基或基层强度不足，在重载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷； 第二章陕两省干线公路沥青路面病害分析 排水不良或路面水下渗使路基含水量增多造成路基软弱，从而引起沉陷； 施工过程中施工质量控制不够严格，路面及基层压实度未达到设计要求，强度不 足，通车后在行车荷载作用下，路面或基层进一步压实，形成沉陷。 对路段病害处的芯样分析发现，路面基面层层间结合不良，病害严重的路段基面层 间几乎没有粘结，基层顶面多松散、破碎。该路段的面层厚度普遍小于4 e m 的设计厚度， 施工质量控制不严。 7 渭南市$ 2 0 2 茨沟至原畔段( k 6 3 + 0 0 0 - - - - k 6 4 + 1 5 0 ) 该路段曾于2 0 0 5 年进行了l c m 沥青封层罩面。 该路段路面病害以裂缝和沉陷为主，各个病害数量及分布如表2 8 和图2 7 所示。 表2 8 $ 2 0 2 线k 6 3 + 0 0 0 一k 6 4 + 1 5 0 段病害数量表 不规则 病害类型横向裂缝龟裂沉陷 车辙修补损坏 裂缝 病害数量( m 2 ) 5 2 2 4 1 5 6 1 2 01 1 4 4 4 1 3 0 41 8 百分比( )1 3 46 2 2 53 0 92 9 4 93 3 60 4 6 戆_ 横向裂缝 3 y 麓y ”“爵”0 圈横向裂缝 不规则裂缝 口龟裂 口沉陷 车辙 修补损坏 图2 7 $ 2 0 2 线k 6 3 + 0 0 0 k 6 4 + 1 5 0 段病害分布饼状图 该路段病害的原因是半刚性基层低温缩裂，沥青面层矿料级配不合理，压实度不足， 重交通下引起的疲劳破坏。层问粘结不良，基层顶面的松散，也是引起的病害的原因之 o 8 宝鸡市$ 2 0 9 汤峪至横渠段( k 9 6 + o o o - - - k 9 7 + 0 0 0 ) 本路段路面病害调查结果如表2 9 和