公路路面工程发展趋势和施工新方法[详细]

1、1,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,2,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,3,第一节 公路路面工程发展趋势,4,1.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。,5,（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

2、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,6,“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

3、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,7,“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

4、 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,8,2010交通部重点研发方向相关项目投资情况,9,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

5、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。,10,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

6、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。,11,第二节 公路路面施工新方法,12,1.沥青路面再生利用,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,沥青层就地冷再生,全深式就地冷再生,13,再生技术应用场合,14,沥青路面厂拌热再生：将回收的沥青路面材料运至沥青拌和厂，经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、新沥青、再生剂等拌制成热拌再生混合料铺筑路面的技术。 适用于各等级公路回收沥青路面材料进行热拌再生利用，再生的沥青混合料可用于各等级公路的沥青面层及柔性基层。 美国FHWA调查得出：利用旧普通沥青混合料进行适合的厂拌

7、热再生，其再生沥青混合料路面的路况条件、病害特征、结构承载能力等指标，相当于或高于同等条件下普通热拌沥青混合料路面。,厂拌热再生,15,厂拌热再生,16,厂拌热再生,(1)优点：再生工艺易于控制，再生后的沥青混合料性能比较理想，适用范围广。 (2)缺点：铣刨后的旧沥青混合料需要来回运输；RAP用量较少，一般为10-25%，连续式拌和楼可为30-50%。,17,厂拌热再生,18,沥青路面就地热再生：采用专用的就地热再生设备，对沥青路面进行加热、铣刨，就地掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性对表面一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术。 适用于仅存

8、在浅层轻微病害的高速公路及一、二级公路沥青路面表面层的就地再生利用，比如：路面松散、泛油、磨光等非结构性损坏。再生层可用作上面层或中面层，处理路面厚度一般2cm-5cm。,就地热再生,19,就地热再生,20,就地热再生,（1）优点：实现了就地的 沥青路面再生利用，节省了材料转运费用。 （2）缺点： a.再生深度通常限制在2-6cm； b.无法除去已经不合适进行再生的旧混合料，级配调整幅度有限。,21,就地热再生,22,就地热再生,23,沥青路面厂拌冷再生：将回收的沥青路面材料运至沥青拌和厂，经破碎、筛分，以一定的比例与新集料、沥青类再生结合料、水泥、石灰、水进行常温拌和，常温铺筑成路面结构层的

9、沥青路面再生技术。 回收及处理后的再生的沥青混合料，可用于高速公路和一、二级公路沥青路面的下面层及基层、底基层，当用于三、四级公路的上面层时，应采用稀浆封层或微表处。再生混合料的压实厚度不大于16cm，不小于6cm。,厂拌冷再生,24,厂拌冷再生,拌和,现场铣刨,摊铺,拌和现场,25,厂拌冷再生,(1)优点： a.再生工艺易于控制，再生混合料性能较好； b.适用范围广； c.能耗低、污染小。 (2)缺点： a.再生混合料强度的形成需要较长的时间； b.需要加铺一定厚度的罩面层。,26,厂拌冷再生,27,沥青路面就地冷再生：采用专用的就地冷再生设备，对沥青路面进行现场冷铣刨，经破碎、筛分，以一定

10、的比例与新集料、再生结合料、活性填料（水泥、石灰等）、水进行常温拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面的再生技术。 回收及处理后的再生的沥青混合料，可用于一、二级公路沥青路面的下面层及基层，对三级公路可用于面层、基层。 冷再生处理面层厚度7.5cm-10cm，再生深度可达到路面结构产生破坏的地方。冷再生的沥青混凝土路面不能直接作用车辆荷载，用于上面层时应采用稀浆封层或微表处做磨耗层，避免水分蒸发。 冷再生也可以全深度再生，该工艺的再生深度通常为10cm-30,此方式可用于路面的结构性损坏，比如波浪、车辙、泛浆、推挤等病害。,就地冷再生,28,就地冷再生,29,就地冷再生,(1)优点： a

11、.实现了就地的再生利用，节省了材料转运费用； b.施工过程的能耗低、污染小；c.适用范围广。 (2)缺点： a.施工质量控制的难度较大； b.一般需要加铺沥青罩面层。,30,就地冷再生,化学稳定: 水泥、石灰、粉煤灰 沥青稳定: 乳化沥青、泡沫沥青,31,就地冷再生,32,2. 水泥混凝土路面碎石化,碎石化法也称为破碎压实技术，应用共振式设备(RPB)或多锤头碎石类设备(MHB)进行水泥混凝土路面的破碎，因其破碎后的颗粒粒径小，材料上更趋向于级配碎石，而将其命名为碎石化。压实后，作为基层使用。,33,特点： （1）这种工艺是延缓反射裂缝的最有效的工艺。 （2）具有相当于新建路面的使用性能。 （

12、3）破碎功效高：速度接近2ms，而且是单程破碎，不需要反复运行。 （4）原水泥混凝土破碎到碎石和拳石粒径，不能利用原有路面的强度，需要更厚的加铺层。 （5）表面破碎尺寸3cm。 （6）可以用于各种混凝土路面。,34,共振式设备(RPB),35,多锤头碎石类设备(MHB),36,37,工艺流程,（1）设计并布置排水系统。 （2）摸清桥梁、涵洞、各种管线、排水井等不宜振动部位并做隔离标志。 （3）试振、开挖并确定工艺参数后开始振动破碎施工。 （4）破碎后应清除传力杆、接缝填充物。 （5）对部分已无承载力软弱路基进行清除和更换。 （6）根据实际情况，铺撒石屑或粗砂并找平（也可不做任何处理采用压路机直

13、接碾轧）钢轮压路机碾压2遍-震动压路机震动碾压2-3遍钢轮压路机碾压2-3遍。在此过程应持续洒水保证路面湿润，促进破碎层板结。 （7）沥青面层摊铺。 （8）开放交通。,38,3. OGFC透水沥青路面,特点： （1）良好的透水性能，可有效减少路表积水，避免因积水而引起的“水漂现象”； （2） 粗糙的路表面可得到更大的构造深度与摩擦系数，从而提高了路面的抗滑性能； （3） 由于透水性沥青混合料内部孔隙率较多，可吸收汽车轮胎与路面摩擦所产生的噪声，具有良好的吸音性能。,39,OGFC路面空隙率高，稳定度低，质量风险高。存在以下顾虑： 高粘度改性沥青质量，现已不存在问题； 环境影响：粉尘多，易堵塞路

14、面空隙； 车辙顾虑：奥地利试验结果表明，细粒式降噪路面车辙比SMA-10高5倍，比SMA-16高10倍。,40,41,42,43,4.半柔性沥青路面,特点： 半柔性复合路面具有与沥青路面相似的柔性，又具有水泥路面的刚性，刚柔并济。在抗车辙、抗推移、减少伸缩缝、提高路面材料的应力松弛性能等方面改善路面使用性能。,44,武汉至孝感高速公路桃园集互通立交路面,45,碾压后的大孔隙基体路面,水泥胶浆的灌注过程,46,碾压后的大孔隙基体路面,清洗表层砂浆后的半柔性路面,完成后的半柔性路面,47,5.多碎石沥青混凝土,特点： 多碎石沥青混凝土面层既能提供较深的表面构造，又具有传统型沥青混凝土那样的较小空隙

15、及较小透水性，同时又具有较好的抗形变能力(动稳定度较高)。换言之，“多碎石沥青混凝土既具有传统型沥青混凝土的优点，又具有型沥青混凝土的优点，同时又避免了两种传统沥青混凝土结构形式的不足。”,48,5.多碎石沥青混凝土,多碎石混凝土和普通混凝土级配比较,49,6.长寿命路面,欧洲长寿命路面首先在重载交通道路上提出，以期能获得40年以上的使用年限。其设计基本理念是：获得40年使用年限；结构设计要求考虑设计标准轴次、荷载及轮胎压力及容易维修、施工适应性及施工速度、安全、耐久及可再生性能。 美国长寿命路面设计理念是欧洲长寿命路面设计理念的发展，其内容为：设计的沥青路面能使用50年以上、采用较厚的沥青层

16、柔性路面，降低了传统沥青层层底开裂和避免结构性车辙，由于此路面的损坏仅限于路面顶部（25100mm），因此只需要定期的表面铣刨、罩面修复，使得沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。关键是要树立全寿命周期费用新理念。,50,设计思路：保证路面足够厚度，将病害限制在表层，通过定期表面修复防止病害影响路面结构稳定，保证长设计年限（40年以上）内无结构损坏。 理论基础：采用“应变下限”的理论，随着路面结构深度的增加，结构弯拉应变逐渐减小，故只有路面表层出现破坏。,51,（1）在设计寿命期间，不发生结构性破坏，路面的损坏只发生在表面功能层； （2）路面性能大幅提高，早期病害明显减少； （3）只进行日

17、常养护，寿命周期内不需要进行结构性大修； （4）初期修建费用很高，日常养护费用较少，总费用效益比最大 。,长寿命路面主要特点,52,设计寿命,初期服务水平,使用期末服务水平,设计寿命,表面功能层,主要承重层,路面结构损坏,表面功能层维修,长寿命路面寿命示意图,53,表面功能层35cm 沥青路面结构层1224cm 联结层或柔性基层1524cm,沥青面层总厚度2045cm 半刚性基层3660cm 路面结构总厚度76100cm,长寿路面结构设计,54,7.温拌沥青混合料,WMA可以用于沥青路面的各结构层； 适用于沥青路面维修养护中的薄层罩面和超薄罩面； 适用于有更高环保要求的城市道路的建设和维修养； 适用于隧道道面的铺筑； 适用于再生料比例较高的混合料。,55,乳化沥青温拌技术Evotherm 有机蜡添加剂法温拌技术Sasobit 沸石降粘温拌技术Aspha-Min 泡沫沥青温拌技术WAM-Foam,几种温拌沥青技术,56,节能：可节省燃油30%左右。 环保：减少废气排放，降低废气控制成本，保护环境。 延缓沥青老化：混合料温度低沥青早期老化程度轻，从而延缓路面发生低温开裂和疲劳开裂的时间。 施工组织方便：容许较长运输距离，而不必担心过多温度损失。 现场实施容易：生产基本可以使用现有热拌沥青混合料生产设备实现，对现行设备无过多改造要求。 延长施工季节：温拌混合料施工在路