半刚性基层沥青路面典型结构设计(1)

1、    半刚性基层沥青路面典型结构设计(1)    通过对江苏、安徽、浙江三省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等级公路半刚性基层沥青路面典型结构图式及其注意事项，对半刚性基层沥青路面的结构设计具有较好的参考价值。 关键词：半刚性基层沥青路面结构设计 1概述我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主结构类型。在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研

2、究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。由于现行的柔性路面设计规范颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的柔性路面设计规范已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果么过分保守，么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七

3、3;五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。2国内外研究概况2.1    国外国道主干线基层的结构特点国外国道主干线基层结构有以下特点：(1)    多数采

4、用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，求路面底基层也用结合料处治材料。(2)    使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。(3)    有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层 基层的上层)常大于20cm。经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用

5、的基层和底基层材料。2.2    国外典型结构示例国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。表1    土的等级交通等级    PF1    PF2    PF3    To(750-2000)    7BB 7BB 25

6、GC 25GC    7BB 7BB 25GC 20GC    7BB 7BB 25GC 25GC    T1(300-750)    8BB 25GC 25GC    8BB 25GC 20GC    8BB 20GC 20GC    T2(150-300)    6BB 25

7、GC 22GC    6BB 22GC 20GC    6BB 20GC 18GC    T3(50-150)    6BB 22GC 20GC    6BB 18GC 18GC    6BB 15GC 15GC注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于

8、一般的土基；(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料； (4)表中数字单位为cm。一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2    国家    沥青层厚度(cm)    半刚性材料层厚度(cm)    备注    日本    2030    

9、水泥碎石，3020        荷兰    2026    水泥碎石，4015        西德    30    贫混凝土，15    另有防冻层    英国   

10、 9.516.9    贫混凝土，15另    有底基层    瑞典    12.5    水泥粒料            摘通过对江苏、安徽、浙江三省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等    

11、;     本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。        南非    17.5    水泥砂砾，30        西班牙   

12、60;8    水泥粒料    当前的规定2.3其它高速公路路面结构沥青路面典型结构设计表3    道路名称    长度(km)    路面结构    面层(cm)    基层(cm)    底基层(cm)    广佛路 

13、0;  15.7    4中粒式5细粒式    25水泥碎石或31水泥石屑    25-28水泥土    沈大路    375    4中粒式5细粒式6沥青碎石    25水泥碎石        京津塘 

14、60;  142.5    5中粒式6细粒式12沥青碎石    25水泥碎石    30石灰土    京石    14    4中粒式8沥青碎石    15二灰碎石    40石灰土    济青路  

15、      15-18开级配中粒式    38-40二灰碎石    42石灰土正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。表4    标段结构层    A1B4    B5B7    C1C4    C5C2    D1D6&

16、#160;   D7D9    E1E5    F1F6    F7G1G2G4    G5    G6    面层    16AC    16AC    16AC    

17、;16AC    16AC    16AC    16AC    16AC    16AC    16AC    16AC    基层    30LFA    30LFA  

18、60; 25LFA    25LFA    40LFA    38LFA    30LFA    20LFA    18LFA    20LFA    20LFA    底基层    30L

19、F    30LFS    33LS    33LFS    18LF    20LFS    33LFS    40LFS    36FS    40LFS    40LFD注：AC-沥青面层(4c

20、m中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；LFS-二灰土，LFD-二灰砂。国内七·五期间修筑的主几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。            摘通过对江苏、安徽、浙江三

21、省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。    3路面结构调查典型结构调查求选择的路线及路段具有典型性，公路等级求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路

22、段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。 选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合公路路面基层施工技术规范的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。根据选择路段的基本

23、情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；(5)反映了经济和地区水平的差异；(6)包括了不同地区主使用的半刚性基层材料。3.1路段测试内容及测试方法    本次路况测试主包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式

24、摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.150.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。3.2数据采集方法(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。实际工作中常用3原则和戈氏准则，3原则较近似，戈氏准则较合理。(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：97.7%的保证率，取2.0；95%的保证率，取1.645。在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为 X=-1645S

25、。3.3路面使用品质分析3.3.1平整度    根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重的意义。3.3.2车辙    沥青路面车辙是高等级公路重病害之一。国外设计方法中A法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青

26、面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。3.3.3抗滑能力    沥青路面抗滑性能评价方法主是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到求必须合理选定矿料级配

27、、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。    调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性求。3.4路面结构强度分析    调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查 &#

28、160;  沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。(1)半刚性基层路段弯沉在(2.138.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、X)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。(2)路面平整度基本没有改变，并能满足求。(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果

29、表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(914)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20)的摩擦系数值还小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20加铺层路段摩擦系数大。(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围

30、是：(16.623.65)平均约21.0，其回归关系式为f上=1.13×f东 16.9。式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为7090m，窄的约为1525m。裂缝宽度在110mm之间。而在'层的开裂是面层开裂的主原因。3.6调查路段综合结论(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。            摘通过对江苏、安徽、浙江三省高等级

31、公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。(3)对高速公路路面结构，面层厚度1216cm，基层底基层厚度5060cm。(4)对一级公路路面结构，面层厚度812cm，基层底

32、基层总厚度4055cm1。(5)对二级公路路面结构，面层厚度610cm，基层底基层厚度3545cm。4土基等级划分土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重的意义。    柔规规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。

33、土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测d、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。    如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取

34、30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到求，求采取某种处治方法进行处治。    第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.50.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.751.00时，相当于中湿状态，Wc1.00时，相当于处于干燥状态。    土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态

35、，否则作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。    综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见表5土基强度等级表5    土基强度等级    回弹模量范围(MPa)    承载比范围(CBR)    S1    3045   &

36、#160;4.57.0    S2    4565    7.010.0    S3    65    10.05交通量等级的划分影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。5.1高

37、等级公路交通量取值范围    高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25 000辆/日，标准轴次一般为6 0008 000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为151806次左右。5.2划分办法及具体结果    交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。交通

38、等级划分结果表6    等级标准    T1    T2    T3    T4    累计标准轴次(次)                     &

39、#160;      摘通过对江苏、安徽、浙江三省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等         本篇论文是由3COME文档频道的网友为您在网络上收集整理饼投稿至本站的，论文版权属原作者，请不用于商业用途或者抄袭，仅供参考学习之用，否者后果自负，如果此文侵犯您的合法权益，请联系我们。    第一年日平均当量轴次(次)    500

40、60;   500800    8001200    1200注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，且以单车道计。6典型结构图式6.1典型结构推荐的基本原则结合结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计成果，半刚性基层沥青路面的承载能力主依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主考虑道路等级(交通量)的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基

41、层厚度改变的基本原则。(1)沥青面层总厚度控制在616cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层(或底基层)厚度不同，不同的交通等级，相同的土基等级改变沥青面层的厚度。(2)基层(或底基层)厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。(3)不同的交通等级，主改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。(4)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。6.2半刚性基层沥青路面典型结构    根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半

42、刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。重交通道路沥青路面典型结构图表7    交通量土基强度等级    T1    T2    T3    T4    S1    810AC20LFGA30LFS    1012AC20LFGA35LFS    1214AC20LFGA37LFS  &