探讨关于重载交通条件下高速公路沥青路面设计:高速公路沥青路面

　　中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号 　　0引言：在我国高速公路软基处理的建设过程中，取得了许多成功的经验，但也有一些要吸取经验的事例。某些公路等通车后，由于软土地基沉降问题，使路面开裂，桥头错台，使行车速度大为下降，一直小修不断。也有的项目建设过程中甚至发生失稳滑塌的情况。
　　摘要:本文着重介绍重载交通对路面的影响及重载交通条件下设计上的局限;结合高速公路的路面设计，列举典型路面结构。针对我国几条主要高速公路软基处理的设计、施工现状进行研究，并提出了相应的解决措施，仅供同行参考。
　　Abstract: in this paper, the effect of overloading transportation marketable and heavy traffic conditions on the design of the limitations; Combined with the highway pavement design, listed typical asphalt pavement structure. According to China"s article a few main highway soft foundation treatment design, construction of the present situation, and proposed the corresponding measures to solve the same field for reference only.
　　
　　
　　1工程概况
　　某高速公路是国家重点公路，也是我省规划的高速公路重点项目之一，路线全长80. 6km，按高速公路双向四车道设计，设计计算行车速度为100km/h。某高速公路按两期实施完成。某高速公路沥青路面改造工程主要工程量:橡胶沥青应力吸收层123800m2,4cm橡胶沥青AC-13面层21150m2;4cm改性沥青AC-13加铺罩面125900m2;15cm泡沫沥青冷再生基层9030m2;15cm乳化沥青冷再生基层10300m2;22cm水泥稳定冷再生基层19330 m2。这里介绍该工程橡胶沥青路面的施工。
　　2重载交通对路面的影响
　　 1985年之后，我国公路建设进入了一个新的以高速公路为代表的发展时期，不但交通量增长快，而且轴载质量也显著增大，近年来，重载车辆，特别是大幅度超载运输车辆日益显著增加，其后轴载从额定的100 kN增加到180 kN以上，轮胎充气压力从额定的0.7 MPa增加到0.9 MPa以上。交通状况的这些显著变化给沥青路面带来了严峻考验。
　　 我国高速公路沥青路面的设计年限是15年，但实际使用年限往往达不到，在使用初期就出现沉陷、坑洞、车辙、龟裂等早期损坏，一般在7~8年就须对路面进行大修， 我们不仅要面临巨大的资金压力，更要面临巨大的社会压力。沥青路面这种使用寿命短、耐久性不足的情况是不可回避的一个现实问题。究其原因，既有材料、施工、后期维护的原因，也有设计上的原因。这些原因均与重载交通状况密不可分。
　　3重载交通条件下设计规范的局限
　　3.1路面设计方法
　　我国沥青路面设计方法属于力学一经验法，设计采用双圆均布垂直荷载BZZ-100作用下的弹性层状连续体系理论进行计算。
　　3.2规范上的荷载作用模式
　　规范上，荷载被假定为圆形均布地作用于路面结构，这满足了沥青层底面和路基顶应力分析的要求。但实际上，荷载是非均布的。尤其是在重载交通条件下，这个因素可能是不能被忽略的。
　　3.3规范上的轴载换算公式
　　现行规范轴载换算公式只适合轴载小于等于130 kN的情况，当轴载大于130 kN时实际上已不适用这个轴载换算公式了。因为重载交通条件下，路面损坏的机理发生了变化，轴载换算的前提发生了变化。有资料显示，重载交通条件下路面损坏的主要原因是剪切疲劳破坏，但迄今为止，尚无系统的试验方法和研究成果。
　　显而易见，重载交通条件下，设计上的交通轴载水平、设计指标及参数、破坏状态与实际不符。这样，重载交通的路面设计，就得多依赖于经验了。
　　4 高速公路交通量
　　货车超载严重是重载交通中一直存在的问题，各类型预测交通量见表1。
　　
　　表1 交通量组成表
　　5改造设计方案
　　5.1原路面状况。
　　本段高速公路投人营运多年来，该路段沥青混凝土路面不同程度地出现了各种病害，尤其以路面裂缝为主。
　　尽管在每年此路段实施了微表处预防性养护，但由于该路段运营时间较长，超载超重现象较为严重，而且该路段包括很多长上坡路段，加上预防性养护措施微表处对路面病害没有根本的处治效果，导致现阶段该路段又出现较为严重的路面病害，主要表现为;大部分路段路面裂缝反射较为严重，尤以横向裂缝居多;在K66+000-K68+000路段路面裂缝较为集中，横向裂缝较为宽大，而且均伴有支缝，横向裂缝处在雨季时节都出现不同程度的卿浆现象，部分路段出现大块裂和严重的龟裂情况。
　　5.2改造设计方案。
　　根据原路面状况，本次改造工程粘结层全路段选用lcm橡胶沥青应力吸收层AR-SAMI，一方面，抵抗反射裂缝，另一方面，防止雨水进人原路面破坏路面结构;在K66+000-K68+000裂缝比较集中的路段则采用4cm橡胶沥青AR-AC13加铺罩面，其余一般路段采用4cmSBS改性沥青AC-13加铺罩面。对于原路面裂缝、坑槽等病害，则需修复补强。
　　6橡胶沥青路面技术指标
　　6.1橡胶沥青技术指标。
　　本工程橡胶粉采用20~40目废旧橡胶粉，基质沥青采用70号重交沥青。橡胶沥青用于应力吸收层时，橡胶粉的掺量为18%;橡胶沥青用于AR�AC 13混合料时，橡胶粉的掺量为19%。
　　6.2 橡胶沥青应力吸收层的作用机理
　　橡胶应力吸收层的作用机理就是，保持沥青铺装受力状态良好的前提下，通过较厚的界面橡胶膜水平剪切变形和碎石的转动，削减和吸收由水泥稳定基层。在接缝或裂缝处的相对位移引起的沥青层的应力或应变，达到预防或延缓反射裂缝的作用。
　　7橡胶沥青应力吸收层施工
　　7.1施工工艺。
　　橡胶沥青应力吸收层施工前，应将路面清扫干净并保持干燥。
　　橡胶沥青应力吸收层采用9.5~13.2mm规格的碎石，为使碎石干净干燥，施工前将碎石预先经过沥青拌和楼除尘干燥。
　　橡胶沥青应力吸收层采用智能型沥青碎石同步封层车施工，电脑自动控制洒布量，橡胶沥青和碎石同步洒布，碎石嵌入性更好，施工质量更可靠。橡胶沥青洒布温度200°C，洒布量范围2.0~2.6kg/ m2，实际设定洒布量为2.3 kg/ m2。碎石撒布以满铺不重叠、不散失为度。洒布施工后用轮胎压路机紧跟碾压1~2遍，使碎石能更好地嵌入沥青中。
　　7.2刹车试验。橡胶沥青应力吸收层铺筑完成5h后，用BZZ-60标准汽车以50km/h车速急刹车，检测应力吸收层的粘结性能。从试验的结果来看，未发现橡胶沥青破裂、起皮、脱落等现象，橡胶沥青应力吸收层与原路面的黏结牢固。
　　7.3与原路面1的黏结情况。为了检验橡胶沥青应力吸收层与原路面的黏结情况，在铺筑完改性沥青AC-13和橡胶沥青AR-AC13罩面层以后对路面进行取芯，发现1 cm橡胶沥青应力吸收层基本上与新罩面层融为一体，没有明显的界限，说明橡胶沥青应力吸收层与原路面黏结良好。
　　要解决好重载交通路面的长寿命问题，同时还应注意以下几个方面:
　　a)注重原材料的均一性和沥青混合料摊铺的均匀性。
　　b)注重设计人员和施工人员的沟通。要控制好施工质量。
　　c)注重运营管理上对超载严重车辆的控制。
　　8结语
　　 此段高速公路路面改造工程中的橡胶沥青路面实施基本顺利，路面各项技术指标符合设计要求。目前该路段已通车半年，路面状况良好，未发现任何病害，但具体效果仍需进一步观测。实施过程中，对试验路出现的泛油现象及时进行了调整，取得了较好效果。
　　总之，重载交通沥青路面结构内的力学分布十分复杂。在进行路面结构设计时，需要对路面结构的整体理解和整体把握，简单的处理容易顾此失彼。只有在不断总结、借鉴其他先进思想的基础上，根据自己区域的实际情况(气候、交通、资源、技术)，因地制宜，才能得出具有一定适用性的路面结构。
　　 参考文献
　　[1]黄文元，张隐西.路面工程用橡胶沥青的反应机理与进程控制［J］公路交通科技，2006(11).
　　[2］杨志峰，李美江，王旭东.废旧橡胶粉在道路工程中应用的历史和现状［J］.公路交通科技，2005(7).
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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