公路路面工程发展趋势和施工新方法

公路路面工程发展趋势

和施工新方法重庆交通大学李松青1主要内容：第一节公路路面工程发展趋势

第二节公路路面工程施工新方法

2第一节

公路路面工程发展趋势31.我国路面工程的成果

（1）柔性路面设计理论与方法:弹性层状体系理论。（2）刚性路面设计理论与方法:

弹性地基板体结构模型。（3）半刚性路面结构:一种主要的结构型式。（4）路面使用性能与表面特性:

路面的平整度、破损程度、承载能力及抗滑性能。（5）路面养护管理：路面管理网络系统、项目和路网级优化管理决策。（6）各种路面施工工法。4（1）特殊地区路面修筑技术（2）新型路面结构研究（3）路面早期损坏机理及防治措施研究（4）路面长期性能的研究（5）路面新材料研究（6）路面检测新技术研究2.路面发展趋势5“十一五”西部交通科技发展规划

研发重点及主要研究内容（一）公路基础设施建设与养护技术1.预期目标围绕西部地区国道主干线、国家高速公路网和农村公路通达通畅工程建设，在道路、桥梁、隧道等工程领域突破各种特殊条件下公路工程建设的技术瓶颈；以新材料、新工艺、新技术为重点开展建设养护技术研究，适应我国西部地区建设养护工作的技术需求。2.主要研究内容特殊地质条件下的公路建设技术/路面全寿命设计技术/公路工程新材料开发与应用/公路工程勘测与勘探新技术/桥梁结构全寿命设计技术/桥梁结构耐久性/桥梁加固新技术及新材料/大型桥梁结构安全监测与评价/特殊地质和环境条件下隧道工程技术/公路养护新材料开发与应用/公路养护技术及工艺/公路长大隧道安全监控与养护/农村公路建设技术（二）水路基础设施建设与维护技术（三）运输服务技术6“十一五”西部交通科技发展规划

（四）交通安全保障技术（五）绿色交通技术1.预期目标开展交通环境规划、生态保护与治理、生态恢复与重建、环境地质灾害防治、材料再生利用、船舶污染防治、节能运输装备等绿色交通技术研究、开发与应用，实现西部交通与环境的协调和可持续发展。2.主要研究内容节约型交通发展规划与设计技术交通基础设施建设生态恢复技术材料循环再生利用技术交通节能技术应用与推广港口和航运环境管理监控技术72010交通部重点研发方向相关项目投资情况8公路水路交通运输“十二五”科技发展规划

重点研发方向：1．公路基础设施建设与养护。围绕提高公路基础设施耐久性和安全性，开展结构、材料、设计、施工和养护等方面关键技术研发，为降低工程造价、养护成本和保障运营安全提供技术支撑。重点研究：高耐久路面结构设计与材料制备技术；持久稳定路基设计技术；高强复合纤维加筋混凝土桥梁设计与施工技术；高耐久桥梁结构表面防护材料与在役桥梁再涂装技术；山区公路建设与养护关键技术；冬季道路养护技术等。2．港口和航道建设与维护。3．内河枢纽通航。4．交通运输组织与管理。5．交通运输信息资源开发利用。9公路水路交通运输“十二五”科技发展规划

6．智能交通。7．交通运输资源节约与环境友好。为缓解资源与环境制约，开展资源节约、生态保护与恢复、污染治理等方面的应用基础及实用技术研究，为建设资源节约型和环境友好型交通运输行业提供技术支撑。重点研究：公路、港口建设集约节约利用土地和岸线技术；公路废旧材料循环利用及地方材料利用技术；运输装备清洁燃料、替代能源和可再生能源应用技术；运输装备节能环保应用技术；交通运输基础设施建设生态环境保护与修复技术；水上油品、化学品、危险品污染监测和处理技术；交通运输能耗及碳排放统计、检测与认证技术等。8．交通运输安全与应急保障。9．交通运输科学决策支持。

10第二节公路路路面施工新方方法111.沥青路面再生利利用沥青路面再生厂拌热再生厂拌冷再生就地热再生就地冷再生复拌再生加铺再生沥青层就地冷再再生全深式就地冷再再生12厂拌热再生厂拌冷再生沥青层冷再生再生技术应用场场合沥青表层沥青层基层病害波及层位就地热再生再生类型全深式冷再生13沥青路面厂拌热热再生：将回收的沥青路路面材料运至沥沥青拌和厂，经经破碎、筛分，，以一定的比例例与新集料、新新沥青、再生剂等拌制成热拌再再生混合料铺筑筑路面的技术。。适用于各等级公路回收收沥青路面材料料进行热拌再生生利用，再生的的沥青混合料可可用于各等级公公路的沥青面层及柔性基层。美国FHWA调查得出：利用用旧普通沥青混混合料进行适合合的厂拌热再生生，其再生沥青青混合料路面的的路况条件、病病害特征、结构构承载能力等指指标，相当于或或高于同等条件件下普通热拌沥沥青混合料路面面。厂拌热再生14厂拌热再生15厂拌热再生(1)优点：再生工艺艺易于控制，再再生后的沥青混混合料性能比较较理想，适用范范围广。(2)缺点：铣刨后的的旧沥青混合料料需要来回运输输；RAP用量较少，一般般为10-25%，连续式拌和楼楼可为30-50%。16厂拌热再生17沥青路面就地热热再生：采用专用的就地地热再生设备，，对沥青路面进进行加热、铣刨刨，就地掺入一一定数量的新沥沥青、新沥青混混合料、再生剂剂等，经热态拌拌和、摊铺、碾碾压等工序，一一次性对表面一一定深度范围内内的旧沥青混凝凝土路面再生的的技术。适用于仅存在浅层轻微微病害的高速公公路及一、二级级公路沥青路面面表面层的就地地再生利用，比比如：路面松散散、泛油、磨光光等非结构性损损坏。再生层可可用作上面层或或中面层，处理理路面厚度一般般2cm-5cm。就地热再生18就地热再生19就地热再生（1）优点：实现了了就地的沥青路面再生利利用，节省了材材料转运费用。。（2）缺点：a.再生深度通常限限制在2-6cm；b.无法除去已经不不合适进行再生生的旧混合料，，级配调整幅度度有限。20就地热再生21就地热再生22沥青路面厂拌冷冷再生：将回收的沥青路路面材料运至沥沥青拌和厂，经经破碎、筛分，，以一定的比例例与新集料、沥沥青类再生结合合料、水泥、石石灰、水进行常常温拌和，常温温铺筑成路面结结构层的沥青路路面再生技术。。回收及处理后的的再生的沥青混混合料，可用于高速公路和一一、二级公路路沥青路面的的下面层及基基层、底基层层，当用于三三、四级公路路的上面层时时，应采用稀稀浆封层或微微表处。再生生混合料的压压实厚度不大大于16cm，不小于6cm。厂拌冷再生23厂拌冷再生拌和现场铣刨摊铺拌和现场24厂拌冷再生(1)优点：a.再生工艺易于于控制，再生生混合料性能能较好；b.适用范围广；；c.能耗低、污染染小。(2)缺点：a.再生混合料强强度的形成需需要较长的时时间；b.需要加铺一定定厚度的罩面面层。25厂拌冷再生26沥青路面就地地冷再生：采用专用的就就地冷再生设设备，对沥青青路面进行现现场冷铣刨，，经破碎、筛筛分，以一定定的比例与新新集料、再生结合料、活性填料（水泥、石灰灰等）、水进进行常温拌和和、摊铺、碾碾压等工序，，一次性实现现旧沥青路面面的再生技术术。回收及处理后后的再生的沥沥青混合料，，可用于一、二级公路沥青路面面的下面层及基层层，对三级公路可用于面层、基层。冷再生处理面面层厚度7.5cm-10cm，再生深度可可达到路面结结构产生破坏坏的地方。冷冷再生的沥青青混凝土路面面不能直接作作用车辆荷载载，用于上面面层时应采用用稀浆封层或或微表处做磨磨耗层，避免免水分蒸发。。冷再生也可以以全深度再生生，该工艺的的再生深度通通常为10cm-30,此方式可用于于路面的结构构性损坏，比比如波浪、车车辙、泛浆、、推挤等病害害。就地冷再生27就地冷再生28就地冷再生(1)优点：a.实现了就地的的再生利用，，节省了材料料转运费用；；b.施工过程的能能耗低、污染染小；c.适用范围广。。(2)缺点：a.施工质量控制制的难度较大大；b.一般需要加铺铺沥青罩面层层。29就地冷再生化学稳定:水泥、石灰、、粉煤灰沥青稳定:乳化沥青、泡泡沫沥青30就地冷再生312.水泥混凝土路路面碎石化碎石化法也称为破碎压压实技术，应应用共振式设备(RPB)或多锤头碎石类类设备(MHB)进行水泥混凝凝土路面的破破碎，因其破破碎后的颗粒粒粒径小，材材料上更趋向向于级配碎石石，而将其命命名为碎石化化。压实后，，作为基层使使用。定义32特点：（1）这种工艺是是延缓反射裂裂缝的最有效效的工艺。（2）具有相当于于新建路面的的使用性能。。（3）破碎功效高高：速度接近近2m／s，而且是单程程破碎，不需需要反复运行行。（4）原水泥混凝凝土破碎到碎碎石和拳石粒粒径，不能利利用原有路面面的强度，需需要更厚的加加铺层。（5）表面破碎尺尺寸≤3cm。（6）可以用于各各种混凝土路路面。33共振式设备(RPB)34多锤头碎石类类设备(MHB)3536工艺流程（1）设计并布置置排水系统。。（2）摸清桥梁、、涵洞、各种种管线、排水水井等不宜振振动部位并做做隔离标志。。（3）试振、开挖挖并确定工艺艺参数后开始始振动破碎施施工。（4）破碎后应清清除传力杆、、接缝填充物物。（5）对部分已无无承载力软弱弱路基进行清清除和更换。。（6）根据实际情情况，铺撒石石屑或粗砂并并找平（也可可不做任何处处理采用压路路机直接碾轧轧）——钢轮压路机碾碾压2遍-——震动压路机震震动碾压2-3遍——钢轮压路机碾碾压2-3遍。在此过程程应持续洒水水保证路面湿湿润，促进破破碎层板结。。（7）沥青面层摊摊铺。（8）开放交通。。373.OGFC透水沥青路面面透水沥青路面(OGFC)是一种采用开级配矿料设计思想，具有大空隙率特点的新型沥青混凝土路面。

定义特点：（1）良好的透水水性能，可有有效减少路表表积水，避免免因积水而引引起的“水漂漂现象”；（2）粗糙的路路表面可得到到更大的构造造深度与摩擦擦系数，从而而提高了路面面的抗滑性能能；（3）由于透水水性沥青混合合料内部孔隙隙率较多，可可吸收汽车轮轮胎与路面摩摩擦所产生的的噪声，具有有良好的吸音音性能。38OGFC路面空隙率高高，稳定度低低，质量风险险高。存在以以下顾虑：高粘度改性沥沥青质量，现现已不存在问问题；环境影响：粉粉尘多，易堵堵塞路面空隙隙；车辙顾虑：奥奥地利试验结结果表明，细细粒式降噪路路面车辙比SMA-10高5倍，比SMA-16高10倍。394041424.半柔性沥青路路面半柔性沥青路面是在沥青混合料基体路面中，灌入以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面。

定义特点：半柔性复合路路面具有与沥沥青路面相似似的柔性，又又具有水泥路路面的刚性，，刚柔并济。。在抗车辙、、抗推移、减减少伸缩缝、、提高路面材材料的应力松松弛性能等方方面改善路面面使用性能。。43武汉至孝感高高速公路桃园园集互通立交交路面44碾压后的大孔孔隙基体路面面水泥胶浆的灌灌注过程45碾压后的大孔孔隙基体路面面清洗表层砂浆浆后的半柔性性路面完成后的半柔柔性路面465.多碎石沥青混混凝土

多碎石沥青混凝土SAC是采用较多的粗碎石形成骨架，沥青砂胶填充骨架中的孔隙并使骨架胶合在一起而形成的沥青混合料形式。具体组成为：粗集料含量69%～78%，矿粉6%～10%，油石比5%左右。

定义特点：多碎石沥青混混凝土面层既既能提供较深深的表面构造造，又具有传传统Ⅰ型沥青混凝土土那样的较小小空隙及较小小透水性，同同时又具有较较好的抗形变变能力(动稳定度较高高)。换言之，““多碎石沥青青混凝土既具具有传统Ⅰ型沥青混凝土土的优点，又又具有Ⅱ型沥青混凝土土的优点，同同时又避免了了两种传统沥沥青混凝土结结构形式的不不足。”475.多碎石沥青混混凝土筛孔尺寸

混和料类型

19

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

AC-16I

100

95-100

75-90

58-78

42-63

32-50

23-37

16-28

11-21

7-15

4-8

AC-16Ⅱ

100

90-100

65-85

50-70

30-50

18-35

12-26

7-19

4-14

3-9

2-5

SAC-16

100

95-100

75-90

55-70

30-40

22-31

16-24

12-20

8-18

8-15

6-10

多碎石混凝土土和普通混凝凝土级配比较较486.长寿命路面欧洲长寿命路面首首先在重载交交通道路上提提出，以期能能获得40年以上的使用年年限。其设计计基本理念是是：获得40年使用年限；；结构设计要要求考虑设计计标准轴次、、荷载及轮胎胎压力及容易易维修、施工工适应性及施施工速度、安安全、耐久及及可再生性能能。美国长寿命路面设设计理念是欧欧洲长寿命路路面设计理念念的发展，其其内容为：设设计的沥青路路面能使用50年以上、采用较厚的沥青层层柔性路面，降低了传统统沥青层层底底开裂和避免免结构性车辙辙，由于此路路面的损坏仅仅限于路面顶顶部（25～100mm），因此只需需要定期的表表面铣刨、罩罩面修复，使使得沥青路面面在使用年限限内不需要大大的结构性重重建。关键是是要树立全寿命周期费费用新理念。49长寿命路面（Longlifeasphaltpavement，简称LLAP），是指路面设计寿命超过40年，相对于现有的路面其日常养护要求总费用更低的路面结构。

定义设计思路：保证路面足够够厚度，将病病害限制在表表层，通过定定期表面修复复防止病害影影响路面结构构稳定，保证证长设计年限限（40年以上）内无无结构损坏。。理论基础：采用“应变下限”的理论，随着着路面结构深深度的增加，，结构弯拉应应变逐渐减小小，故只有路路面表层出现现破坏。50（1）在设计寿命命期间，不发发生结构性破破坏，路面的的损坏只发生生在表面功能能层；（2）路面性能大大幅提高，早早期病害明显显减少；（3）只进行日常常养护，寿命命周期内不需需要进行结构构性大修；（4）初期修建费费用很高，日日常养护费用用较少，总费费用效益比最最大。长寿命路面主主要特点51设计寿命初期服务水平平使用期末服务务水平设计寿命表面功能层主要承重层路面结构损坏坏表面功能层维维修长寿命路面寿寿命示意图52表面功能层3~5cm沥青路面结构构层12~24cm联结层或柔性性基层15~24cm沥青面层总厚厚度20~45cm半刚性基层36~60cm路面结构总厚厚度76~100cm长寿路面结构构设计537.温拌沥青混合合料温拌沥青混合料(WarmMixAsphalt，简称WMA)，是通过一定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术。定义WMA可以用于沥青青路面的各结结构层；适用于沥青路路面维修养护护中的薄层罩罩面和超薄罩罩面；适用于有更高高环保要求的的城市道路的的建设和维修修养；适用于隧道道道面的铺筑；；适用于再生料料比例较高的的混合料。54乳化沥青温拌拌技术—Evotherm®有机蜡添加剂剂法温拌技术术—Sasobit®沸石降粘温拌拌技术—Aspha-Min®泡沫沥青温拌拌技术—WAM-Foam®几种温拌沥青青技术55节能：可节省燃油30%左右。环保：减少废气排放放，降低废气气控制成本，，保护环境。。延缓沥青老化化：混合料温度低低沥青早期老老化程度轻，，从而延缓路路面发生低温温开裂和疲劳劳开裂的时间间。施工组织方便便：容许较长运输输距离，而不不必担心过多多温度损失。。现场实施容易易：生产基本可以以使用现有热热拌沥青混合合料生产设备备实现，对现现行设备无过过多改造要求求。延长施工季节节：温拌混合料施施工在路表温温度低于10℃情况下仍可进进行。混合料性能良良好：