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公路桥梁改扩建新技术:提高路面性能,解决厚度变化不足问题

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了提高路面结构的性能,在进行半刚性基层沥青路面结构设计时,采用了较厚的沥青面层。缺点是半刚性基层养护时间较长,不利于缩短工期;设计中没有考虑路面结构内部排水。根据先导路段施工情况,老路面结构厚度变化较大,不少路段厚度不满足原设计要求。

公路桥梁改扩建新技术:提高路面性能,解决厚度变化不足问题

(一)路面结构研究

1.扩建工程路面结构的研究

2003 年,由江苏省沪宁高速公路扩建工程指挥部组织,以沪宁高速公路扩建工程为依托,成立了“沪宁高速公路扩建工程路面结构研究”课题组,对柔性基层沥青路面结构、半刚性基层加厚式沥青路面结构、连续配筋混凝土基层沥青路面结构进行研究。

(1)柔性基层沥青路面。参考国外成功的柔性基层沥青路面使用经验,参照“耐久性沥青路面”的思路,针对沪宁高速公路的特点,进行了柔性基层沥青路面结构研究,提出了两种柔性基层路面结构方案,并进行了室内外试验验证、试验路验证和室内环道试验验证,证明了其良好的使用性能。

(2)半刚性基层加厚式沥青路面。为了提高路面结构的性能,在进行半刚性基层沥青路面结构设计时,采用了较厚的沥青面层。其思路是将半刚性材料作为底基层,与柔性基层结合充分利用柔性基层抗疲劳、抗反射裂缝的优点以及半刚性底基层良好的板体性和承载能力,使路面的综合性能达到最优。由于沥青层总厚度增加,从而提高了路面结构的抗疲劳性能,减少了产生贯穿沥青层全厚的反射裂缝的机会。

2.沪宁扩建工程路面结构的选择

针对沪宁高速公路的特点,课题组提出了四种沪宁扩建工程路面结构。

方案一:柔性基层沥青路面结构方案,沥青层较厚,达到40 cm,抗疲劳能力强;便于利用路面再生材料。下层LSM25 可以用乳化沥青冷再生混合料替代,底基层12%石灰土可以用水泥再生二灰碎石废料替代;沥青面层、基层施工结束后不需要养护,施工速度快,便于缩短工期。环道试验表明,抗车辙与半刚性基层沥青路面相当,在几个方案中造价最低,经济性好。

方案二:沥青层较厚,达到37 cm,且均为SMA 或Superpave 沥青混合料,抗疲劳能力较强;面层采用5 cm 的改性沥青SMA13,可以提高上面层的抗剪能力;采用3 层改性沥青,环道试验表明,抗车辙性能最好;便于利用路面再生材料,下层LSM25 可以用乳化沥青冷再生混合料替代;沥青面层施工结束后,不需要养护,施工速度快,便于缩短工期;级配碎石可以作为排水层,排除渗入路面结构内部的水分。缺点是造价高,初期投资大。

方案三:适当加厚了沥青层厚度,达到27 cm,可以消除或减少半刚性基层的反射裂缝;设计思想上结合了半刚性基层和柔性基层的特点;造价居中。缺点是半刚性基层养护时间较长,不利于缩短工期;设计中没有考虑路面结构内部排水。

方案四:CRCP 良好的整体强度改善了支承在不均匀基层上的水泥混凝土板的受力性能,而加铺的沥青混凝土面层进一步提高了车辆行驶的舒适性;适用于一些特殊路段,如低路堤段、收费站等。缺点是目前存在设备上的困难,施工难度大;养护时间较长,不利于缩短工期;造价较高。(www.xing528.com)

(二)老路面改建利用研究

沪宁高速公路运营多年后因多方面因素的影响,不少路段出现了不同程度的病害、损坏,2003 年3—4 月(大修、罩面前)老路面检测弯沉值普遍偏大,已不符合现有规范的要求。前期研究阶段提出了对老路面进行全部改建,保留老路底基层的方案,但该方案类似于新建路面方案,缺少扩建工程的特点。针对扩建后理想的交通分布,研究认为可以引入分车道设计的思想,区别对待新建路面与老路面改建。

1.老路面改建利用的原则

(1)满足弯沉要求。根据2004 年弯沉检测数据(100 m 代表值)进行路况评价,满足设计弯沉的充分利用,不满足弯沉要求的挖除重建。

(2)结构厚度满足要求。根据先导路段施工情况,老路面结构厚度变化较大,不少路段厚度不满足原设计要求。弯沉满足要求,但结构厚度不满足原设计要求,尤其是基层厚度不满足原设计要求的(厚度小于原设计的80%)路段,视同弯沉不满足要求,应挖除重建。

2.老路面改建利用的优化

(1)分车道进行路面设计。根据8 车道高速公路车辆运行特点,扩建工程路面分车道进行设计。自中央分隔带向外第一、第二车道为老路面改建利用车道,按行驶小型车、中型车进行设计第三、第四车道和硬路肩全部新建路面,按行驶大、中型车进行设计。

(2)老路面补强思路的确定。考虑到2003 年5—6 月对全线老路面一些明显的病害已加以维修处理,特别是对无锡枢纽以东进行了全面大修及罩面,老路状况得到一定改善,从2004 年5 月东段的弯沉检测结果(罩面后)来看,与2003年4 月检测结果比较有了较大提高。

(3)老路面尽可能利用。为了减少工程量,需要尽可能利用老路面。老路面利用要满足基本设计要求,并对现有病害进行充分、适当的处理。

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