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行業(yè)新聞

瀝青路面結構設計理念及應用

  摘要:近年來(lái),隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,公路運輸交通量日益增長(cháng),車(chē)輛大型化、重載、超載等現象屢見(jiàn)不鮮,致使我國公路壽命使用越來(lái)越短,很多公路在使用兩三年內就出現了大面積的車(chē)轍、開(kāi)裂、路面下陷、泛油等破損現象。相比之下,國外的公路使用壽命則日漸延長(cháng),有些學(xué)者甚至提出了永久性和長(cháng)壽命路面的設計理念,這種理念在現實(shí)實(shí)踐中也取得了很大的實(shí)踐成功。本文通過(guò)對國外成功案例的研究,對永久性瀝青路面結構設計理念進(jìn)行了初步探索,同時(shí)也從我國成功案例進(jìn)行深入探討,這對我國改進(jìn)公路設計,延長(cháng)公路使用壽命具有指導意義。

  關(guān)鍵詞:永久性瀝青路面;設計理念;工程應用

  永久性瀝青路面又被稱(chēng)為長(cháng)壽命瀝青路面,它是普通的全厚式瀝青路面的延伸和升級。永久性瀝青路面的維護不同于普通的瀝青路面,它只需要定期進(jìn)行表面修復,罩面修復,在使用年限內不需要大的結構性重建。它不僅具有全厚式瀝青路面的優(yōu)勢,而且在材料選擇,混合料設計,性能試驗以及路面結構設計等方面也做出了改進(jìn),以獲得長(cháng)年限路面的使用性能,達到更加經(jīng)濟的效果。

  一、結構原理

  永久性瀝青路面的結構原理是基于厚瀝青層路面的受力特點(diǎn)和破壞模式。為了使瀝青公路的使用壽命達到30年——40年,甚至更久,一方面瀝青路面的材料具有耐勞極限強度。在交通載荷量的作用下,永久性瀝青路面大大增強了路面的載荷能力,確保瀝青層的承受力大于車(chē)輛載荷量,這樣路面不會(huì )產(chǎn)生疲勞破壞,從未達到長(cháng)久使用效果。另一方面,在路面極限荷載的條件下,路基產(chǎn)生的豎向變形程度較小,保證不發(fā)生結構性的破壞。為了實(shí)現永久性瀝青路長(cháng)久使用的效果,瀝青層層面必須嚴格要求,其路面層面主要有3層熱拌瀝青混合物組成,即可重復修復的表面層、性能良好的瀝青中間層、抗疲勞的地面層,每一層必須嚴格控制,只有這樣才能真正實(shí)現瀝青路面的長(cháng)壽命。

  二、結構層的功能

  永久性瀝青路的路面結構是嚴格按每一層功能來(lái)設置每一層結構,如基層的抗疲勞性,抗車(chē)轍,中層的穩固性和牢固性,這就要求材料的選擇及其設計,性能測試都必須有所區別,有針對性,有目的性的進(jìn)行。瀝青混合材料基層:基層是直接承載車(chē)輛載荷量的層面,簡(jiǎn)而言之其瀝青功能主要是用來(lái)抵抗交通荷載作用的。路面結構的瀝青含量和足夠厚度的瀝青路面結構是保證瀝青路面疲勞壽命的兩個(gè)重要因素,精密的瀝青層設計和足夠厚度的瀝青層是保證永久性瀝青路面的重要保障,所以必須通過(guò)瀝青層的設計、材料選擇和級配、比例以保證抗疲勞層的耐久性和路面不發(fā)生結構性車(chē)轍即結構性損壞。瀝青混合量中間層:中間層主要是兼顧耐久性和穩定性。這路橋隧道一層的穩定性可以通過(guò)粗集料和骨料的相互接觸以及高溫穩定性好的交結料來(lái)獲得。作為永久性瀝青路面的骨架,做好中間層至關(guān)重要,這就要求其具有優(yōu)良的低溫穩定性和高溫穩定性??蛊诘牡孛鎸樱哼@是永久性瀝青路面區別于常規瀝青路面的最重要的標志,只有做好這一層的建筑,才能真正實(shí)現永久性瀝青路面價(jià)值。它是不透水,耐磨損的層面,在載荷量大于其承受能力的時(shí)候,這個(gè)層面才真正實(shí)現其價(jià)值。

  三、瀝青混合料的設計方法

  材料是成功鑄造建筑的骨血,只有材料優(yōu)質(zhì),比例精確才能創(chuàng )造出精美的建筑物。對于永久性瀝青路面來(lái)說(shuō),正確的瀝青混合料配比設計,是永久性瀝青路面質(zhì)量的重要保證。目前,國內最常用的是馬歇爾設計方法。但是目前在歐美,澳大利亞等地Superpave瀝青混合料設計系統則是采用先進(jìn)的工程設計理念,其原理主要是施工地的氣候和交通流量來(lái)確定的,這種設計系統把材料選擇、配比和設計都考慮在內。對于瀝青結合料,該設計方法主要采用旋轉薄膜烘箱來(lái)實(shí)驗。瀝青混合料在拌和、攤鋪工程中的老化,采用壓力老化容器模擬瀝青在路面使用工程中的老化,使其在施工中達到更好的使用效果。Suerpave瀝青混合料設計法對瀝青材料、集料級別、混合料比例等都有嚴格規定,并且對其制定了嚴格的規范體系。只要依據施工地現實(shí)條件如氣候條件,降水量,溫差變化,地質(zhì)等條件實(shí)時(shí)調整混合材料比例,就為永久性的瀝青路面成功構造奠定了堅實(shí)的基礎。

  四、施工質(zhì)量的檢測

  除了前期的準備工作,中期施工工作也是成功建設永久性瀝青路面的重中之重。目前國內的施工質(zhì)量檢測主要集中在以下幾個(gè)方面:1、混合料中石料堆放必須放在經(jīng)過(guò)硬化,且倒坡坡度3%的場(chǎng)地上,粗集料的堆放高度必須低于3CM,以防集料不均導致瀝青混合料離析。2、混合料在拌合過(guò)程中,干拌時(shí)間時(shí)間應該控制在5秒內,普通瀝青混合料石板時(shí)間應高于28秒,SBS改性瀝青混合料石板時(shí)間應該高于32秒。3、攤鋪時(shí)應該把攤鋪機速度調至最大速度,并且保持勻速前進(jìn)。當瀝青拌合站具有足夠的生產(chǎn)能力時(shí),瀝青混合料的攤鋪速遞不應低于4米/分。攤鋪過(guò)程中不應頻繁調整攤鋪速度,確保其每一階段都完美,工整。

  五、工程實(shí)例應用

  廣河高速全稱(chēng)“廣州-河源高速公路”,在國家公路網(wǎng)中的編號是S2。起于廣州天河區龍洞,與華南快速干線(xiàn)二期相交。路線(xiàn)總長(cháng)約149公里,是廣東省省、地、市高速公路連接線(xiàn)的重要組成部分,也是廣東省“十一五”重點(diǎn)建設項目,廣州市路網(wǎng)規劃“五環(huán)十八射”的“第六射”,對于完善廣州路網(wǎng)結構,促進(jìn)沿線(xiàn)地區經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。為了適應廣東省超載荷量的境況,S2全線(xiàn)采用設計汽車(chē)載荷公路-Ⅰ級雙向徹道高速公路標準建設,其設計速度為120km/h,其中整體路基寬度為34.5米,分離式路基寬度是17米,主線(xiàn)及主線(xiàn)橋面鋪裝,隧道采用瀝青混凝土路面。設計路面年限為15年。自2011年年底通車(chē)以來(lái),效果顯著(zhù),這是我國對于永久性瀝青公路成功運用的最典型案例之一。

  永久性瀝青路面在美國、英國、澳大利亞等都已廣泛研究,但是其設計標準并沒(méi)有統一,如何在特定的情況下,實(shí)現比普通的瀝青路面具有較低壽命周期費用的目標,成為研究的終極目的。雖然在我國發(fā)展取得一些階段性的成就,但是必須結合我國的基本國情和道路結構材料現狀進(jìn)行更加深入的技術(shù)理論研究和相關(guān)控制,只有這樣才能為我國陸地交通提供一個(gè)解決重載、高交通量問(wèn)題的良好途徑。

  參考文獻:

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  [3]劉宜平.永久性瀝青路面結構設計理念及工程應用[J].工程建設與設計,2014(4):89-91


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