電廠運煤道路破壞調查

韓冬冬 郭欽生

(河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450007)

電廠運煤道路破壞調查

韓冬冬 郭欽生

(河南省電力勘測設計院，河南 鄭州 450007)

對河南省內近5年投運電廠的運煤道路進行了調查，總結了路面破壞的類型及破壞產生的機理，分析了道路提前破壞的主要原因，并針對運煤道路中存在的問題提出了設計建議，以保證路面結構的合理性。

水泥混凝土路面，路面結構，損壞分析，超載

1 概述

作為燃料的重要運輸方式之一，汽車運煤在短距離運輸中運輸成本低，因此在火力發電廠中占有重要比重。隨著我國交通運輸業的快速發展，目前的運煤車輛型式和軸重與以往規范設計假定有較大區別，導致電廠運煤道路提前出現破壞。通過對河南省內近5年投運的電廠運煤道路調查，運煤道路普遍存在不同程度破壞，因此，有必要對路面破壞類型調查分析，并找出路面破壞的原因，為改進電廠運煤道路設計提供參考。

2 路面裂縫調查

筆者對河南省內近5年投運的燃煤電廠進行了現場調查，調查的電廠信息見表1。

表1 調查電廠一覽表

調查結果顯示，各電廠運煤道路路面均不同程度出現裂縫，其中漯河熱電廠、駐馬店熱電廠和滎陽電廠路面裂縫較為嚴重。典型的裂縫主要出現在以下幾個位置：

1)板中部的通長裂縫(見圖1)。

這種類型裂縫出現在混凝土面層板的中部位置，裂縫方向基本平行或垂直于道路分縫方向。

2)板分縫處的角部裂縫(見圖2)。

這類裂縫出現在混凝土面層板的接縫處，裂縫方向一般呈圓弧狀，破壞輕微的部位一般只有一道裂縫，破壞較嚴重部位在第一道裂縫的基礎上又發展許多分支裂縫。

3)道路轉彎處裂縫(見圖3)。

這種裂縫出現在道路轉彎處，由于道路轉角處路面板形狀不規則,分縫比直線段多，因此在轉彎處更容易產生道路裂縫。這種裂縫一般首先出現在分縫垂直方向，然后逐漸開展，越來越密，最后發展成網狀裂縫。

4)垂直道路雨水口(檢查井)裂縫(見圖4)。

這種裂縫出現在道路雨水口和檢查井附近，由于雨水口和檢查井附近路基剛度突變，且路面板邊界條件發生變化，在重載作用下極易產生裂縫。這種裂縫一般首先垂直于道路雨水口和檢查井出現，然后逐漸延伸至道路分縫或裂縫處，破壞嚴重后會發展成網狀裂縫。

3 裂縫產生的機理

從破壞機理上說，混凝土路面板出現裂縫主要是由于在重載和溫度作用下路面板出現疲勞斷裂，或是由于水的滲入引起的沖刷破壞。水的沖刷作用是指由于道路路面積水或路面雨水沒有及時排出，導致雨水沿路面縫隙滲入路基，從而造成路面出現唧泥進而引發板底脫空和斷板，這是道路分縫和雨水口處產生裂縫的主要原因。板中部的通長裂縫及角隅處裂縫則主要與重載作用下板的疲勞斷裂有關。

道路裂縫的最終形成是疲勞斷裂和水的沖刷作用綜合作用的的結果，路面雨水的滲入導致路基剛度和強度的降低，加大了路面板的彎折應力，加速了板的疲勞斷裂。而板的疲勞斷裂產生的裂縫導致更多的雨水滲入，加快了水的沖刷破壞。因此，路面板的疲勞斷裂和水的沖刷作用對板的裂縫產生起到相互促進的作用。一旦道路裂縫出現，在反復的荷載作用和沖刷破壞下裂縫會越來越多，且越發展越快，最終形成網狀斷裂破壞(見圖5)。

4 破壞原因分析

從引起道路破壞的原因說，運煤道路破壞主要基于以下幾個原因：

1)車輛荷載與設計假定不符。

通過對各電廠運煤車型調查和對汽車衡稱重數據進行分析發現，目前運煤車輛主要有兩種車型：車型一為四軸自卸車，該車型車頭為兩個單軸單輪組，車身為一個雙軸雙輪組；車型二為六軸半掛自卸車，車頭由單軸單輪組+雙軸雙輪組構成，車身為一個三軸雙輪組。兩種車型見圖6。

車型一額定總質量30 t～32 t，車型二準牽引質量40 t，由此反算兩種車型的單軸荷載均在100 kN左右。以上電廠運煤道路設計時軸載按照DL/T 5032-2005火力發電廠總圖運輸設計技術規程(簡稱《總規》，下同)選用，采用汽—20作為運煤車型，設計單軸荷載為130 kN。該設計值比兩種車型的規定軸載大，道路設計偏于安全。

然而各電廠燃料部汽車衡稱重結果顯示，車型一煤車總質量70 t～90 t，六軸半掛自卸車總質量一般120 t～150 t。若四軸自卸車后部雙軸雙輪組承擔荷載60%考慮，則每個單軸荷載210 kN～270 kN；六軸半掛自卸車扣除車頭單軸荷載10 t，后5軸平均單軸荷載為220 kN～280 kN。由此可見，運煤車輛超載非常普遍且嚴重，實際軸載比設計軸載大得多，這是導致路面破壞的主要原因。

2)設計規范計算結果差別大。

目前水泥混凝土運煤道路設計可以參照的規范主要有《總規》、GBJ 22-87廠礦道路設計規范(簡稱《廠規》，下同)、JTG D40-2011公路水泥混凝土路面設計規范(簡稱《公規》，下同)。這三本規范時間跨度大，關于道路車輛軸載的規定雖然都引用的是JTG B01公路工程技術標準(簡稱《公標》，下同)，但規定不盡相同。其中《廠規》和《公規》規定的汽車設計荷載為汽—20或超汽—20，采用掛—100驗算，現行的《公標》中已經改變了對汽車荷載的分級，取而代之的是統一的車輛荷載標準，該車輛荷載統一采用55 t五軸車型作為荷載標準，相當于以前的超汽車—20級，其最大單軸荷載140 kN。而從上文現場調查結果可看出，不管哪一本規范的車輛荷載值，都與實際軸載差別較大。

此外，在路面結構設計方面，《廠規》和《公規》的計算公式存在明顯不同。《廠規》計算時以重載作用下板的計算荷載應力不超過水泥混凝土的抗折疲勞強度為控制條件，而《公規》計算時采用了雙重控制條件：一個是路面在行車荷載和溫度梯度綜合作用下，不產生疲勞斷裂作為設計標準，另一個則以最重軸載和最大溫度梯度綜合作用下，不產生極限斷裂作為驗算標準。筆者根據各電廠道路參數計算后發現，若采用相同的路基參數和基層做法，按照190 kN軸載計算，各電廠運煤道路結構可滿足《廠規》公式的計算，但按照《公規》驗算時，道路面層疲勞斷裂驗算和最大應力驗算都不滿足要求。由于現行《廠規》發布于1987年，版本較老，《公規》在近30年內已多次更新，其計算公式可能更符合公路設計現狀，故建議路面結構采用《公規》進行設計。

5 結語

對電廠運煤道路的路面破壞進行了調查，分析后認為實際車輛軸載與設計嚴重不符，這是導致路面破壞的主要原因。此外，《廠規》和《公規》的公式差別對計算結果也有一定影響。

針對以上問題，筆者建議在今后運煤道路中考慮超載問題，并選取運煤車輛實際軸載作為設計軸載，充分和業主溝通，采取措施保證車輛荷載不超過設計允許值。另外在路面結構驗算時采用2011版《公規》作為設計標準，以保證路面結構的合理性。

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[6] GBJ 22-87，廠礦道路設計規范[S].

[7] DL/T 5032-2005，火力發電廠總圖運輸設計技術規程[S].

[8] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設計規范[S].

Investigation on coal-transportation road in power plant

HAN Dong-dong GUO Qin-sheng

(Henan Electric Power Survey & Design Institute， Zhengzhou 450007， China)

An investigation is applied on coal-transportation road of power plant operating in recent five years in Henan province. The types of pavement damage are summarized and the damage mechanism is analyzed. The major causes of road damage are analyzed. Finally the design proposals are put forward to solve the existing problems， in order to ensure the rationality of pavement structure.

cement concrete pavement, pavement structure, damage analysis, overload

1009-6825(2014)31-0160-02

2014-08-25

韓冬冬(1983- )，男，碩士，工程師； 郭欽生(1966- )，男，高級工程師

U416.06

A