小議市政工程中瀝青路面加鋪層設(shè)計(jì)

李艷秋

摘 要：瀝青路面隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)超過一定使用年限后便不能滿足正常行車交通的要求其承載能力以及使用性能將不斷的降低這就需要采取補(bǔ)強(qiáng)或改建的措施。當(dāng)原有路面需要提高等級(jí)時(shí)就要求對(duì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的路段先進(jìn)行優(yōu)化改善一般情況下對(duì)改建段按新建路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要采取提高路基、加寬路面以及調(diào)整縱坡的方式進(jìn)行；當(dāng)在原有路面上補(bǔ)強(qiáng)時(shí)通常按改建路面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，路面補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作主要包括對(duì)現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查、彎沉評(píng)定以及補(bǔ)強(qiáng)厚度計(jì)算等工作進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：市政工程 瀝青路面 質(zhì)量 技術(shù)控制 設(shè)計(jì) 補(bǔ)強(qiáng)

中圖分類號(hào)：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-01

瀝青路面上加鋪瀝青混凝土加鋪層由于舊路面和加鋪層都采用柔性材料可采用彈性層狀體系理論計(jì)算加鋪層厚度把舊路面上測(cè)得的彎沉值換算為舊路面當(dāng)量回彈橫量。按照規(guī)定，瀝青路面翻修的主要方法是在瀝青路面上加鋪瀝青混凝土加鋪層，由于舊路面和加鋪層都采用柔性材料加鋪層設(shè)計(jì)可以應(yīng)用彈性層狀體理論按照新路面進(jìn)行設(shè)計(jì)。此時(shí)，需要在現(xiàn)有市政道路采集各路段土基的材料的彈性模量、路面厚度及回彈模量等技術(shù)指標(biāo)，但是，這些工作不能很快地完成，還需要得到這些參數(shù)再進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)才能完成，在目前的市政道路上很容易進(jìn)行彎沉測(cè)量，實(shí)驗(yàn)工作可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如果使用自動(dòng)彎沉儀能夠較迅速地完成。因此，加鋪設(shè)計(jì)普遍地采用以彎沉為指標(biāo)的方法，可對(duì)目前現(xiàn)有路面測(cè)得的彎沉引用當(dāng)量回彈模量的概念換算為假設(shè)的路基模量，再用層狀體系理論的彎沉公式進(jìn)行加鋪計(jì)算，市政道路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，加鋪層設(shè)計(jì)方法是采用當(dāng)量回彈模量法把原本是層狀體系的現(xiàn)有路面看作是表面有相同彎沉的均質(zhì)路基的彈性模量。加鋪設(shè)計(jì)時(shí)，先對(duì)原有路面的當(dāng)量回彈模量進(jìn)行計(jì)算，若加鋪單層時(shí)，以雙層彈性體系為設(shè)計(jì)計(jì)算的力學(xué)模型，加鋪n-1層時(shí)以n層彈性體系為力學(xué)模型計(jì)算。加鋪設(shè)計(jì)時(shí)，仍以設(shè)計(jì)彎沉值作為路面整體剛度的控制指標(biāo)；對(duì)于城市主干路以上的道路還應(yīng)驗(yàn)算加鋪層層底拉應(yīng)力、容許應(yīng)力、各加鋪層層底拉應(yīng)力以及設(shè)計(jì)彎沉值并以彎沉綜合修正系數(shù)及加鋪層材料參數(shù)來確定與新建路面設(shè)計(jì)的各項(xiàng)規(guī)定相同。

1 瀝青路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評(píng)定

在調(diào)查與評(píng)定使用中路面的結(jié)構(gòu)狀況時(shí)，要對(duì)其判斷是否需要補(bǔ)強(qiáng)或預(yù)估剩余使用壽命，這樣做主要是了解路面現(xiàn)有結(jié)構(gòu)狀況和強(qiáng)度，分析路面損壞的原因及提出處理措施。

1.1 路面狀況調(diào)查

對(duì)現(xiàn)有路面狀況進(jìn)行交通調(diào)查，其目的是對(duì)于車型組成及當(dāng)前的交通量進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，通過調(diào)查分析預(yù)估交通量增長(zhǎng)趨勢(shì)來確定年平均增長(zhǎng)率。路基狀況調(diào)查包括調(diào)查地下水位、沿線路基土質(zhì)、地面排水情況、填挖高度等要素從而確定路基干濕類型和土組，需量測(cè)路基和路面寬度、取樣試驗(yàn)及開挖試坑進(jìn)行量測(cè)并要詳細(xì)記載路表狀況及路拱大小，對(duì)路面修建和養(yǎng)護(hù)歷史進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查并對(duì)路面的病害和破壞應(yīng)詳加記述并分析產(chǎn)生原因。

1.2 路面承裁能力評(píng)定

通常采用測(cè)量路表輪隙回彈彎沉的方法對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的進(jìn)行評(píng)定。由于路面在一年內(nèi)的不同時(shí)期具有不同的強(qiáng)度，而經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的路面必須保證在最不利季節(jié)具有良好的使用狀態(tài)，因此原有路面的彎沉值應(yīng)在不利季節(jié)測(cè)定，若在非不利季節(jié)測(cè)定，應(yīng)按各地的季節(jié)影響系數(shù)進(jìn)行修正。如在原砂石路面上加鋪瀝青面層時(shí)，因補(bǔ)強(qiáng)后對(duì)路基的濕度有影響，路基和基層中的水分蒸發(fā)較以前困難，致使路基和基層中濕度增加，彎沉增大強(qiáng)度降低。補(bǔ)強(qiáng)層的計(jì)算方法很多，可分為經(jīng)驗(yàn)法和理論法兩大類。經(jīng)驗(yàn)法是以補(bǔ)強(qiáng)試驗(yàn)路資料為基礎(chǔ)進(jìn)行歸納總結(jié)的方法，其實(shí)用簡(jiǎn)便，但使用有一定的局限性。理論法則以力學(xué)分析為基礎(chǔ)，結(jié)合交通、環(huán)境和材料等特性，對(duì)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正的方法。我國(guó)、現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)補(bǔ)強(qiáng)層厚度的計(jì)算都采用理論法。

2 瀝青混合料的攤鋪技術(shù)措施

2.1 原路面當(dāng)量回彈模量的計(jì)算

采用理論法計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)層厚度的關(guān)鍵問題是如何確定原有路基路面體系的計(jì)算回彈模量。若大量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)承載板試驗(yàn)，顯然不太現(xiàn)實(shí)。若能利用便于大量測(cè)定的路表彎沉值進(jìn)行求解，則比較可行。將原路基路面結(jié)構(gòu)體系視作表面計(jì)算彎沉相等的彈性均質(zhì)體，利用彈性半空間體表面在圓形剛性承載板下的荷載一彎沉關(guān)系式，并考慮計(jì)入承載板測(cè)定的彎沉與汽車測(cè)定的彎沉間的差異及補(bǔ)強(qiáng)層材料的影響。

2.2 加鋪層設(shè)計(jì)

加鋪層厚度與結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)應(yīng)與縱橫斷面設(shè)計(jì)相結(jié)合，路面厚度設(shè)計(jì)應(yīng)考慮路面縱坡是否順適、與周圍環(huán)境是否協(xié)調(diào)等情況進(jìn)行綜合分析確定。加鋪層的結(jié)構(gòu)類型，可根據(jù)公路等級(jí)、交通量、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和已有經(jīng)驗(yàn)，選用一層或多層瀝青混合料或半剛性基層、組合式基層、柔性基層、貧混凝土基層等結(jié)構(gòu)。計(jì)算原有路面的當(dāng)量回彈模量。擬定結(jié)構(gòu)組合方案及設(shè)計(jì)層位，確定各加鋪層的材料參數(shù)。根據(jù)加鋪層的類型確定設(shè)計(jì)指標(biāo)。當(dāng)以路表回彈彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，彎沉綜合修正確定。設(shè)計(jì)層的厚度采用彈性層狀體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算。對(duì)于季節(jié)冰凍地區(qū)，中濕與潮濕路段，還應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度。

3 結(jié)語

路面設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)組合、材料組成設(shè)計(jì)和厚度確定三個(gè)方面。雖然路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要討論結(jié)構(gòu)組合和厚度確定，但結(jié)構(gòu)組合時(shí)必須考慮各結(jié)構(gòu)層組成材料的特性和要求，而確定所需厚度時(shí)離不開合理選取材料參數(shù)。合理的路面結(jié)構(gòu)組合是保證路面使用性能的基礎(chǔ)。組合時(shí)，必須綜合考慮交通荷載、環(huán)境溫度和濕度、支承條件、組成材料特性、各結(jié)構(gòu)層的功能要求和協(xié)調(diào)作用等各個(gè)方面，并充分吸收已有的設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)。瀝青路面的損壞現(xiàn)象、機(jī)理和肇因十分復(fù)雜，因此路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只能選用多種指標(biāo)，分別控制不同的損壞模式。不同設(shè)計(jì)方法根據(jù)對(duì)路面主要損壞現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和分析，選用不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本章主要介紹我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中采納的設(shè)計(jì)方法，它是以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)的力學(xué)一經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。該法以路表彎沉作為路基路面整體承載能力的控制指標(biāo)，以整體性材料層底的拉應(yīng)力作為疲勞開裂的控制指標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì)。要使設(shè)計(jì)結(jié)果能同實(shí)際相符，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就要能全面地反映材料、環(huán)境、荷載和土基狀況等因素對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響，所以，必須收集足夠的交通、土質(zhì)、氣象和水文資料，并在同實(shí)際工作環(huán)境相符的條件下對(duì)所用材料進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，獲取可靠的材料參數(shù)。而要做到這一點(diǎn)，是非常困難的。因此，現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法都存在不完善之處，還有待隨著研究工作的深入和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，不斷進(jìn)行修正、補(bǔ)充和完善。

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