文档介绍：高速公路沥青路面材料与结构浅谈高速公路沥青路面的全寿命设计理念与成本分析杜红云吴琤2 (1江西省南昌市公路勘察设计院南昌)(2江西省公路局物资储运总站南昌) 1 摘要:高速公路沥青路面的全寿命设计,应根据价值工程的原理,在确保沥青路面使用性能良好的状态下,适当增加建设成本,大幅度减少路面维修成本,延长路面使用年限,最终达到降低全寿命成本的目的。关键词:道路工程;沥青路面;全寿命设计;成本分析 0前言随着国民经济的迅速发展,国家对基础设施建设投入了大量的资源。公路事业作为基础设施之一,现正以迅猛的速度发展,社会对高品质、高服务性能的公路的要求日益提高,行车的安全、舒适、快捷已成为人们的基本要求。但随着运输交通量和大吨位车辆的急剧增大,以及复杂多变的自然条件等诸多因素的影响,而使现有路面结构变形和损坏相当严重。这样,既影响了路面的使用性能和寿命,又给公路建设事业造成了巨大的经济损失。为此,需对路面结构设计作进一步的科学探讨。响。重力作用主要是通过轮胎与路面的接触面,将其重力传递给路面,再由路面扩散至路基。动态影响主要指车辆对路面的振动、冲击摩擦作用及紧急制动时产生巨大的水平制动力等。交通量决定了路面的重复荷载作用,路面在重复荷载作用下,路面材料将出现疲劳破坏,变形累积等损坏现象,使路面结构承重能力逐步降低,使用状况不断恶化。我国高速公路的早期损坏,与车辆吨位特别是超载的大量存在具有直接的关系。而车辆的超载包括轮压超载及轴载超载,轮压超限对路面的损坏更为严重,所以,对沥青路面来说仅限制轴载是不够的。 1影响路面结构性能的主要因素路面结构应坚固耐久,表面应平整、抗滑和耐磨。影响路面结构使用性能的因素很多,其中主要有: 路面结构组合及材料路面结构由面层、基层、底基层及垫层组成。路基路面是一个整体结构,各结构层有各自的特性和作用,并相互制约和影响。结构层应组合合理,使路面结构体系既能承受行车荷载和环境因素的作用,又能充分发挥各层次的最大效能。路基路面结构的损坏,是因变形过大或应力超过材料强度而引起的,所以要做到根据结构层的受力特性合理地使用材料及其相互间的配合。路基的稳定性修筑路基,必然会改变原地层所处的状态,破坏原地层固有的稳定状态,且原地层上存在着软弱地层,风化岩层等不良地质水文地段,这就必需采取必要的排水防护和加固措施,保证路基整体结构的稳定性,从而使路面结构具有足够的稳定性。土基的坚实性土基位于路面结构层下,直接承受路面结构传递下来的荷载。如果土基过分湿软和水温条件差,在行车荷载作用下就会产生过大的沉陷变形,甚至引起翻浆,产生弹簧路基,使路面失去坚强而均匀的支承,从而引起路面结构过早损坏。因此,土基的坚实与否将直接影响路面结构的使能。路面施工及养护施工是把设计蓝图变成现实形成使用价值的过程。路面的施工质量是保证路面各结构层正常使用的关键,而施工后的养护又是保证施工质量必不可少的措施。交通量的大小及车辆吨位交通量的大小及车辆吨位直接影响到路面结构的设计。汽车对路面的作用,包括重力作用和动态影自然条件公路是暴露在大自然下的带状工程结构物,它长期经受日晒、雨雪、酷热、严寒、冻融的作用,因而产生低温缩裂和高温车辙及受水流侵害现象,破坏沥青路面的使用性能。2沥青路面的主要损坏类型沥青路面损坏类型主要有沉陷、车辙、推移、开裂、低温缩裂、反射裂缝、松散和坑槽等。其中沉陷、车辙、推移、开裂、松散和坑槽主要是土基不坚实引起的。 3路面结构设计近几年,我省新建了几条高速公路,其路面结构均为沥青路面,路面结构组合多为20cm厚级配碎石底基层[或20cm厚水泥稳定碎石]+20cm厚水泥稳定碎石下基层+20cm厚水泥稳定碎石上基层+8cm厚沥青粗粒式混凝土+6cm厚改性沥青中粒式混凝土+4cm厚改性沥青细粒式混凝土。开放交通后,路面损坏现象时有发生且有些地方较严重,分析其损坏的主要原因几乎都是因路基不稳定及土基不坚实造成的。路面结构分期设计与施工造成路面损坏的主要原因之一是土基不坚实,而影响土基不坚实的因素除土质外,主要是土基的沉降。土基的沉降土是由固相、气相和液相组成的3相分散体系,土的沉降由2部份组成:一是压缩变形量的绝对值大小,即沉降量大小;二是压缩变形随时间的变化,即土体的固结。现在我国的高速公路建设期约为2年左右,一般是第一年修建好土基与底基层,经过一个雨季后在第二年的第二季度开始着手修筑路面基层与面层结构。填筑土层后采用压路机进行压实达到标准压实度从而消除土体的压缩变形量。土体的固结是在外荷载作用下土中孔隙水排出,土体因发生体积变化而压密的时间过程,所以土体的固结既随时间的变化,又与作用外荷载大小及循环次数有关。在外荷载作用下,孔隙水从土体中排出,直至渗流结束,土体变形稳定。如果再增加荷载的重量,又发生孔隙水从土体排出的过程,直至土体变形稳定。