混凝土路面加铺沥青层设计.docx

混凝土路面加铺沥青层设计.docx

《混凝土路面加铺沥青层设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土路面加铺沥青层设计.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

混凝土路面加铺沥青层设计

摘要

成绵高速公路起于XX，止于XX，双向四车道，全长91.7公里。

是XX省高等级公路主骨架的重要组成部分。

经过多年的运营之后，如今成绵高速公路各路段已出现不同程度的损坏，诸如破碎板、纵缝、横缝、唧泥、角隅断裂等病害。

若不及时采取措施，将会影响道路的服务质量甚至行车安全。

本设计为成绵高速公路水泥路面加铺沥青层整治设计。

整治的里程为K66+460至K68+000。

在进行整治设计之前，需要对路段进行全方位的调查与分析，调查包括全路段各种病害、平整度、抗滑能力等，然后便是利用调查到的数据对原路面进行各状况指数的计算。

根据各项指数的值，参照各评价标准得出原路面破损状况、路面平整度、路面抗滑能力等级。

路面的整治需要以之前得出的评价等级为依据，评价等级较好的的路段可以不做处治，或者做简单的整治处理。

评价等级较差的需要根据规X进行整治处理。

本设计为加铺设计，因此需要在经过整治处理后的原水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土。

加铺沥青混凝土面层能有效地改善旧水泥混凝土路面的使用性能，同时充分利用旧水泥混凝土路面强度高、造价低、施工便捷等特点。

在水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土需要注意反射裂缝的产生，可提出不同的加铺设计方案，然后进行比较选择出较优的结构设计方案。

根据整治措施，设计方案等可以计算本次设计的工程量。

关键词：

高速公路，水泥混凝土路面，路面破损，路面整治，加铺沥青

Abstract

ChengMianExpresswaystartsfromChengdutoMianyang,two-wayfour-lane,length91.7km.ItisanimportantpartofthemainhighwayskeletoninSichuanProvince.Afteryearsofoperation,thevarioussectionsoftheChengmianhighwaynowhavevaryingdegreesofdamage,Suchasbrokenplates,longitudinaljoints,transversejoints,pumpmudcornerfractureandotherdiseases.Failuretotakeimmediatemeasureswillaffectthequalityofserviceandevenroadtrafficsafety.

ThedesignfortheExpresswayCementPavementasphaltlayerremediation.RemediationmileageK66+460toK68+000.Beforeremediationdesign,needafullrangeofroadsurveyandanalysis,thesurveyincludesallsectionsofvariousdiseases,flatness,skidresistance,etc.Thenwecanusethesurveydatatocalculatetheoriginalpavementconditionindex.Basedonthevalueoftheindex,referencetotheevaluationcriteriadrawndamagedpavementcondition,roadroughness,pavementskidresistancelevels.

Roadimprovementisbasedontheratingscaleebefore,theevaluationgradesectionsneednottobetterTreatment,ordosimpleremediationtreatment.WhichRankpoorneedtoberemediationhandledaccordingtospecifications.

Thedesignisoverlaydesign,requiringPavementAsphaltConcreteaftertheoriginalCementConcretewhichhasbeenremediationprocess.Pavedasphaltconcretesurfacelayercaneffectivelyimprovetheperformanceofexistingcementconcretepavement,takingfulladvantageofthehighintensityofoldcementconcretepavement,lowcost,convenientconstructionandothercharacteristics.CementConcretePavementAsphaltConcreteneedtopayattentiontothereflectioncrackswecanmadeofdifferentoverlaydesign,thenpareandselecttheoptimumstructuraldesign.Accordingremediationmeasuresdesignedprogramswecancalculatetheamountofthisdesignproject.

Keywords:

highway，cementconcretepavement，roaddamage，roadrenovation，asphaltpaving

第1章绪论

1.1水泥混凝土路面性能与特点

以水泥混凝土为主材料做面层的路面，简称水泥混凝土路面。

水泥混凝土路面是一种刚度较大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构。

它与其他路面相比，具有以下优点：

（1）强度高、耐久性好：

混凝土路面具有较高的抗压、抗弯拉和抗磨耗的力学强度，因而耐久性好，一般可使用30~50年，且能通过包括履带式塔克在内的各种车辆。

（2）稳定性好：

环境温度和湿度对混凝土路面的力学强度影响甚小，因而热稳定性、水稳定性和时间稳定性都较好，尤其是强度随时间而逐渐增高，既不会像沥青路面那样出现“老化”现象，也不会像砂石路面那样出现“表退”现象。

抗油类侵蚀能力强，不会因受油类污染而损坏。

抗洪能力也远比沥青路面强。

（3）平整度和粗糙度好：

虽设有接缝，但是它的表面很少起伏变形。

路面在潮湿时仍能保持足够的粗糙度，使车辆不打滑而能保持较高的安全行车速度。

（4）养护费用小、运输成本低：

优于混凝土路面坚固耐久、经常性养护维修工作量小，故所需的养护费用很少。

而且路面平整、行车阻力小，能提高车速，减少燃料消耗、降低运输成本。

（5）色泽鲜明，反光能力强、有利于夜间行车。

当然也有以下缺点，

（1）水泥和水的需要量大，修筑20cm厚，7m宽的水泥混凝土路面，每公里需要消耗水泥400~500吨和水约250吨。

（2）接缝较多：

由于热胀冷缩的特性，混凝土路面必须设置许多接缝，而接缝是路面的薄弱点，接缝使施工和养护增加了复杂性，如处理不当，将导致混凝土路面板边板角处破坏。

接缝还容易引起行车跳动，影响行车舒适性。

（3）养护修复困难：

路面破坏后，挖掘和修补工作都很费事，且影响交通，修补后的路面质量不如原来的整体强度高，这对于有地下管线的城市道路，带来较大困难。

（4）阳光下反光太强，汽车驾驶员感觉不舒服。

（5）施工前准备工作较多：

如设模板、布置接缝及传力杆设施等。

1.2水泥混凝土路面的使用现状和发展前景

水泥路面在我国应用X同很广，高速公路、城市道路、机场跑道、乡间道路等处均铺设水泥混凝土路面。

随着作用于路面上的荷载越来越大，强度、承载能力高的混凝土路面被越来越多的国家使用。

美国已把国内30％的高速公路建成了水泥混凝土路面；在欧洲，使用水泥混凝土路面最多的国家是比利时，约50％的高速公路是水泥混凝土路面，用水泥混凝土加铺旧路面在比利时也是常用的方法。

德国的水泥混凝土路面也表现出非常卓越的长期使用性能。

在我国的高等级公路中水泥混凝土路面（高速公路和一级公路）约占25％。

二级以下公路所占比例约为40％。

由于现代公路交通的车流量和荷载进一步增大，渠化程度进一步提高，沥青混凝土路面将面临着严峻的考验，其中很大一部分沥青混凝土路面建成通车后不久，短的几个月，长的也不过3—4年就出现车辙、开裂等破坏，需进行大面积维修或罩面。

既影响了交通运输．又造成了极大的经济损失。

由于道路水泥混凝上路面所处的使用条件、环境和所承受的外力的特殊性，对道路水泥混凝土的性能也就有特殊的要求。

需要满足抗折强度高、耐磨耗、胀缩性小、耐久性好。

在我国，水泥混凝土路面主要有以下几种：

常规混凝土路面，大多在中、低级路面上采用；碾压混凝土路面，目前主要用于低速和重荷载道路、重型汽车停放场等的铺筑；钢纤维混凝土路面，它能提高路面强度和韧性，而且抗冲击、抗冻、抗裂等性能也大大提高，路面使用寿命得到延长；接缝钢筋混凝土路面，其横向接缝的间距较常规混凝土路面大，因而减少接缝的数量，但造价较高，我国钢材缺乏，所以公路上采用较少。

水泥混凝土路面的造价和维护费用较低。

具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，为进一步促进我国水泥混凝土路面的发展，除了要提高混凝土路面的施工工艺、准确选材外，还应重视水凝混凝土的质量，开发适用于道路的道路水泥混凝上，开发使用新的添加剂，并加强设计施工方案的理论研究。

1.3我国“白+黑”路面的应用情况

改革开放初期，由于沥青混凝土技术还不够成熟和工程造价较高，我国修建了大量的水泥混凝土路面。

随着改革开放的深入，人们对交通出行的快捷舒适提出了更高的要求，高等级的沥青混凝土路面已得到广泛的应用。

一个问题也越来越突出的摆在我们面前，既如何采用成熟的沥青混凝土技术改造原来大量修筑的水泥混凝土路面，也就是我们通常所说的白加黑路面。

许多地方对白加黑路面的特点并未做深究，通常只是在白色路面上简单的加铺一层或两层沥青混合料，其结果是这种路面未使用多久即出现了开裂、推移及沉陷等多种严重病害，不仅未能有效地改善行车条件，反倒浪费了宝贵的投资。

一段时间过后，人们逐渐认识了白加黑路面要解决反射裂缝的问题。

一种颇为流行的方法是将原来的水泥路面板体打碎以消散板缝处可能出现的应力集中对新加铺的沥青路面的破坏。

于是，我们经常可以看到挖掘机安装在振动破碎头忙绿地在水泥路面上作业，许多完好的水泥板块也被完全震碎了。

一个新的问题出现了，就地破碎的水泥路面并非级配均匀且安定的道路基层在其上直接铺筑沥青路面是不能成功的。

若将这些破碎路面拉走弃掉的话，不仅要花费大量的运输成本，而且还对环境造成不良影响。

于是很多地方在破碎的路面上重新铺筑水泥稳定基层，然后再铺筑至少两层沥青混凝土路面，这个结果不仅花费很大，还将原路面标高提高了许多，引起了排水、安全设置重置等一系列的问题。

白加黑路面是一种修复旧路、提高等级的好方法。

白加黑路面具有节约资源、减少环境破坏、缩短改建道路的工期、对公共交通的影响小、提高道路通行能力的效果显著等一系列优点，只要了解了白加黑路面的原理，因地制宜地采取适当的措施，在合适的时机进行白加黑改造完全可以取得很好的效果。

1.4成绵高速公路工程概况

成绵高速公路起于XX，止于XX，双向四车道，全长91.7公里。

2003年XX城北收费站日均混合交通量23543辆，XX磨家收费站日均混合交通量9925辆。

成绵高速公路是XX省高等级公路主骨架的重要组成部分，是XX省南北向的一条主要经济干线，是一条全封闭、全立交、高标准配套的现代化高速公路。

成绵高速公路K0+000~K66+500为沥青混凝土路面，路面结构为6cm厚中粒式沥青混凝土AC-16I+9cm粗粒式沥青混凝土AC-25I+30cm厚二灰稳定砂砾+20cm级配砂砾，该段于1998年底建成通车。

成绵高速公路K66+500~K91+700为水泥混凝土路面，路面结构为23cm厚水泥混凝土板+25cm厚水泥稳定砂砾基层，该段于1997年底建成通车；

经过多年的运营之后，如今成绵高速公路各路段已出现不同程度的损坏，诸如破碎板、纵缝、横缝、唧泥、角隅断裂等病害。

若不及时采取措施，将会影响道路的服务质量甚至行车安全。

该高速公路设计年限为15年，尚未达到其使用寿命，经过一定的整治，还能继续发挥其使用功能。

经各有关部门调研，得出全幅路段的调查资料，从路面破损状况，路面平整度，路面抗滑性能，路面强度等四个路况指标反映出原路段目前的使用品质，为进一步的综合评价、提出整治方案以及维修养护措施提供了必要的数据依据。

1.5本设计的主要内容

本设计为成绵高速公路路面加铺沥青层整治工程的设计，整治的里程是K66+460至K68+000段。

主要设计内容为：

（1）按照相应规X根据调查数据对原路面进行各项路况指数的计算；

（2）根据各项路况指数的值，得出原路面破损状况、路面平整度、路面抗滑性

能的等级；

（3）根据各项路况指标的评定结果，提出相应的路面整治措施，重点对需补强

的路段进行补强设计；

（4）计算出路面整治的工程量。

第2章路段原路面状况调查资料分析

2.1路面服务能力的调查

路面所能提供的舒适程度或行驶质量，称为路面的服务能力。

路面状况调查和评价主要是为公路管理部门编制公路养护年度计划提供依据。

在确定日常养护和维修工作内容时也要进行路面状况调查和评价。

对路面使用性能要进行长期观测和调查，研究其变化规律，分析路面产生病害的原因，然后拟订处治方案。

路面调查的内容包括：

路面破损状况、路面平整度、路面抗滑能力等三项内容。

路面调查可采用全面调查或抽样调查的方式。

路面调查的频率应遵照表2-1的规定。

表2-1路面调查频率

公路等级

评价指标

破损

平整度

强度

抗滑

高速公路、一级公路

每年一次

1～3年一次

二、三、四级公路

每年重点调查

必要的调查

2.2路面破损状况调查

路面破损状况的调查结果数据是对路面结构完好程度最直接的反映。

路面破损状况的调查除了可提供路面结构是否可以继续使用等信息外，还为确定所需的养护或改建措施提供有效的数据依据，也为设计、施工、养护等提供了信息。

高速公路和一级公路路面破损数据的调查，宜采用先进、快速、科学的调查方法。

其它等级公路可采用人工调查的方法。

通过调查，得出本设计路段左幅沥青混泥土路面病害状况详见附表2-1，水泥混凝土路面病害状况调查记录表。

2.2.1路段病害状况分析

该路段病害主要是破碎板、横纵缝合唧泥比较严重。

水泥板破碎的原因有路基下沉变形、路面结构层强度不稳定、汽车超载作用等。

当采用水泥、石灰等稳定类基层时，由于湿度变化而产生的横向收缩裂缝会反映到面层上来，会使面层相隔一定距离出现横向反射裂缝。

在寒冷地区，面层材料本身在低温时就收缩，材料受到阻碍会产生较大的拉应力，当拉应力超过材料的抗拉强度时，面层就会出现横向断裂，这些横向裂缝虽然在刚出现时不会影响行车，但在雨水等不断侵蚀下，其边缘会出现碎裂而使缝隙扩大，并在其周围形成网状裂缝。

唧泥是指车辆通过时基层细料和水一起从板接缝处挤出，由缝中喷溅出稀泥浆的现象。

唧泥逐渐使基础失去支撑能力，在行车荷载的重复作用下，最后将产生板断裂的现象。

唧泥产生的主要原因是填缝料损坏，雨水下渗和路面排水不良。

2.3路面平整度调查

铺面平整度可定义为路面表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化。

路面不平整所引起的车辆振动，会对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适、路面损坏和交通安全等多方面产生直接影响，因此可采用平整度作为度量铺面行驶质量的一项主要性能指标。

2.3.1路面平整度调查测试方法

三米直尺测定平整度试验方法

1目的和适用X围

1.1本方法规定用三米直尺测定路表面的平整度，定义三米直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度，以mm计。

1.2本方法适用于测定压实成型的路面各层表面的平整度，以评定路面的施工质量，也可用于路基表面成型后的施工平整度检测。

2仪具与材料技术要求

本方法需要下列仪具与材料：

⑴三米直尺：

测量基准面长度为3m长，基准面应平直，用硬木或铝合金钢等材料制成。

见图2-1。

图2-1三米直尺测试平整度

⑵最大间隙测量器具：

①楔形塞尺：

硬木或金属制的三角形塞尺，有手柄。

塞尺的长度与高度之比不小于10，宽度不大于15mm，边部有高度标记，刻度读数分辨率小于或等于0.2mm。

②深度尺：

金属制的深度测量尺，有手柄。

深度尺测量杆端头直径不小于10mm，刻度读数分辨率小于或等于0.2mm。

⑶其它：

皮尺或钢尺、粉笔等。

3方法与步骤

3.1准备工作

⑴按有关规X规定选择测试路段。

⑵测试路段的测试地点选择：

当为沥青路面施工过程中的质量检测时，测试地点应选在接缝处，以单杆测定评定；除高速公路以外，可用于其他等级公路路基路面工程质量检查验收或进行路况评定，每200m测2处，每处连续测量10尺。

除特殊需要者外，应以行车道一侧车轮轮迹（距车道线0.8~1.0m）作为连续测定的标准位置。

对旧路已形成车辙的路面，应取车辙中间位置为测定位置，用粉笔在路面上作好标记。

⑶清扫路面测定位置处的污物。

3.2测试步骤

⑴施工过程中检测时，按根据需要确定的方向，将三米直尺摆在测试地点的路面上。

⑵目测三米直尺底面与路面之间的间隙情况，确定最大间隙的位置。

⑶用有高度标线的塞尺塞进间隙处，量测其最大间隙的高度（mm）；或者用深度尺在最大间隙位置量测直尺上顶面距地面的深度，该深度减去尺高即为测试点的最大间隙的高度，准确至0.2mm。

4计算

单杆检测路面的平整度计算，以三米直尺与路面的最大间隙为测定结果。

连续测定10尺时，判断每个测定值是否合格，根据要求，计算合格百分率，并计算10个最大间隙的平均值。

5报告

单杆检测的结果应随时记录测试位置及检测结果。

连续测定10尺时，应报告平均值、不合格尺数、合格率。

2.3.1.2车载式激光平整度仪测定平整度试验方法

1目的与适用X围

1.1本方法适用于各类车载式激光平整度仪在新建、改建路面工程质量验收和无严重坑槽、车辙等病害及无积水、积雪、泥浆的正常通车条件下连续采集路段平整度数据。

1.2本方法的数据采集、传输、记录和处理分别由专用软件自动控制进行。

2仪具与材料技术要求

⑴测试系统

测试系统由承载车辆、距离传感器、纵断面高程传感器和主控制系统组成。

主控制系统对测试装置的操作实施控制，完成数据采集、传输、存储与计算过程。

⑵设备承载车要求

根据设备供应商的要求选择测试系统承载车辆。

⑶测试系统基本技术要求和参数

①测试速度：

30~100km/h。

②采样间隔：

500mm。

③传感器测试精度：

≤0.5mm。

④距离标定误差：

<0.1%。

⑤系统工作环境温度：

0~60℃。

3方法与步骤

3.1准备工作

⑴设备安装到承载车上以后应按本方法第5条的规定进行相关性试验。

⑵根据设备操作手册的要求对测试系统各传感器进行校准。

⑶检查测试车轮胎气压，应达到车辆轮胎规定的标准气压，车胎应清洁，不得黏附杂物。

⑷距离测量装置需要现场安装的，根据设备操作手册说明进行安装，确保机械紧固装置安装牢固。

⑸检查测试系统各部分应符合测试要求，不应有明显的可视性破损。

⑹打开系统电源，启动控制程序，检查各部分的工作状态。

3.2测试步骤

⑴测试开始之前应让测试车以测试速度行驶5~10km，按照设备使用说明规定的预热时间对测试系统进行预热。

⑵测试车停在测试起点前50~100m处，启动平整度测试系统程序，按照设备操作手册的规定和测试路段的现场技术要求设置完毕所需的测试状态。

⑶驾驶员应按照设备操作手册要求的测试速度X围驾驶测试车，宜在50~80km/h之间，避免急加速和急减速，急弯路段应放慢车速，沿正常行车轨迹驶入测试路段。

⑷进入测试路段后，测试人员启动系统的采集和记录程序，在测试过程中必须及时准确地将测试路段的起终点和其他需要特殊标记的位置输入测试数据记录中。

⑸当测试车辆驶出测试路段后，测试人员停止数据采集和记录，并恢复仪器各部分至初始状态。

⑹检查测试数据文件，文件应完整，内容应正常，否则需要重新测试。

⑺关闭测试系统电源，结束测试。

4计算

激光平整度仪采集的数据是路面相对高程值，应以100m为计算区间长度用IRI的标准计算程序计算IRI值，以m/km计。

5激光平整度仪测值与国际平整度指数IRI相关关系对比试验

5.1实验条件

⑴按照每段IRI值变化幅度不小于1.0的X围选择不少于4段不同平整度水平的路段，且有足够加速或减速长度的路段。

根据实际测试道路IRI的分布情况，可以适当增加某些X围内的标定路段。

⑵每路段长度不小于300m。

⑶每一段内的平整度应均匀，包括路段前50m的引道。

⑷选择坡度变化较小的直线路段，路段交通量小，便于疏导。

⑸有多个激光测头的系统需要分别标定。

⑹标定宜选择在车道的正常行驶轮迹上进行，明确画出轮迹带测线和起终点位置。

5.2试验步骤

⑴距离标定

①依据设备供应商建议的长度，选择坡度变化较小的平坦直线路段，标出起终点和行驶轨迹。

②标定开始之前应让测试车以测试速度行驶5~10km，按照设备操作手册规定的预热时间对测试系统进行预热。

③将测试车的前轮对准起点线，启动距离校准程序，然后令车辆沿着路段轨迹直线行驶，避免突然加速或减速，接近终点时，看指挥人员手势减速停车，确保测试车的前轮对准终点线，结束距离校准程序。

重复此过程，确保距离传感器测试结果的准确性，应在允许误差X围之内。

⑵参照第3.2条，令所标定的纵断面高程传感器对准测线重复测试5次，取其IRI计算值的平均值作为该路段的测试值。

⑶IRI值的确定

①以精密水准仪作为标准仪具，测量标定路段上测线的纵断高程，要求采样间隔为250mm，高程测试精度为0.5mm；然后用IRI标准计算程序对纵断面测量值进行模型计算，得到标定线路的IRI值。

②其他符合世界银行一类平整度测试标准的纵断面测试仪具也可以作为确定标定路段IRI值的仪具。

5.3试验数据处理

用数理统计的方法将各标定路段的IRI值和相应的平整度仪测值进行回归分析，建立相关关系方程式，相关系数R不得小于0.99。

6报告

平整度检测报告应包括以下内容：

⑴国际平整度指数IRI平均值。

⑵提供激光平整度仪测值与国际平整度指数IRI在选定测试条件下的相关关系式及相关系数。

路面的行驶质量采用行驶质量指数（RQI）作为评价指标，行驶质量指数由国际平整度指数（IRI）计算。

水泥混凝土路面各测点平整度值详见附表2-2，水泥混凝土路面平整度调查表

2.4路面抗滑能力的调查

路面抗滑性能的好坏主要取决于路表的细构造和粗构造。

细构造就是集料表面的构造，粗构造是面层表面外露集料之间形成的构造或水泥混凝土表面拉毛、压槽形成的构造状态。

当路面处于潮湿状态时，滚动车轮与路面间的水膜将直接影响路面抗滑能力，若车速不高，细构造尚能容纳和挤出滚动车轮下的路表面水，使轮胎和路表直接稳定的接触，保证一定的摩阻力，当