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沥青混凝土路面结构设计中若干问题

新闻时间:2019-09-24 文章来源: 文章作者:ztcjjt
现阶段沥青混凝土路面已被普遍应用在我国高速公路建设当中,随着科技的不断发展,在总结实践经验的基础上,各种规范、标准得到了不断的完善和健全,但是从实际工程的效果来看,有许多值得探讨的问题。在控制沥青混凝土路面质量过程中,应对路面结构设计进行严格把关,重视路面结构层层间结合、短路基段路面结构及新老路搭接处路面结构等方面的设计要求,保证沥青混凝土路面的质量。

路面结构层层间结合

为了加强路面结构层之间的紧密结合以及防止路面水渗入基层,通常在沥青面层与基层之间喷洒透层油,在沥青面层之间喷洒粘层油。公路沥青路面设计规范和施工规范都明确规定了在各类基层上必须喷洒透层油,在设置下封层时也不宜省略透层油,同时要求在热拌热铺沥青混合料路面的各个沥青层之间必须喷洒粘层油,并且给出了常用透层油和粘层油的种类、用途和用量。

在路面结构设计中强调设置透层和粘层,其作用机理是在路面结构层之间产生粘结力,使得面层与基层、面层各部分之间成为一个有机的整体,这与公路沥青路面设计计算采用的弹性层状连续体系中间层完全连续的假设是相符的,可以将外界荷载产生的层间界面弯拉应力和剪应力传递至整个路面结构,相反,如果不设置透层和粘层会降低路面的承载能力,并且容易引起路面结构的滑移,以及导致路面面层结构底部弯拉应力集中,从而加速路面疲劳开裂。同时在路面各结构层之间设置透层和粘层还起到了一定的封水作用,即透层和粘层在路面各结构层之间形成了相对封闭的界面,有效防治了路面水下渗,减少了外界环境对路面结构的破坏。

现阶段在路面结构设计当中透层油和粘层油一般情况下选用乳化沥青,在选择乳化沥青时应当注意的是,对于不同的结构层应选择适宜的乳化沥青,针对渗透性较好的级配碎石基层,可以采用慢裂乳化沥青,但是针对渗透性较差的半刚性基层以及路面面层结构,如果采用慢裂乳化沥青铺设透层或者粘层,就会产生严重的流淌现象,此时就应该采用快裂或者中裂乳化沥青。同时在选择乳化沥青种类时也应特别注意的是,乳化沥青分为阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青和非离子乳化沥青,不同类型的乳化沥青带不同的电荷,而路面用骨料在低温潮湿状态下通常带负电荷,因此在选择乳化沥青时,应考虑同性相斥、异性相吸的特点,一般情况下采用带正电荷的阳离子乳化沥青来进行施工,从而使得乳化沥青与骨料能够较好的裹覆,提高沥青与骨料界面之间的粘附效果。

路面施工过程中要求在喷洒透层油和粘层油前必须对路面结构层进行清扫,确保施工层干净、无杂质、无浮尘,并且要保证喷洒的均匀性,禁止出现洒花漏空或者是花白条的洒布不均匀现象,在洒布过程中必须采用智能沥青洒布车严格按照设计的喷洒量和喷洒速度进行施工,禁止出现偷工减料、间隔式喷洒的现象。洒布透层油和粘层油后必须进行严格的交通管制,透层在铺筑稀浆封层前、粘层在铺筑沥青层前禁止车辆和行人通行,避免出现交叉作业时,运料车破坏粘结层的现象。在路面施工过程中应严格按照规范操作,确保透层和粘层的施工质量,科学、合理地喷洒透层油和粘层油,提高沥青面层之间、沥青面层与基层之间粘结的有效性,提高公路路面使用寿命。

短路基段路面结构

山区高速公路中桥隧比例相对较高,在高速公路设计当中,由于受到桥、隧布设的限制不可避免的会出现桥梁与桥梁、桥梁与隧道、隧道与隧道之间长度≤100m的短路基。

对于短路基段,由于路基较短,路基、基层等结构层难以压实,往往出现压实不均匀或者压实不足的现象,加之路、桥、隧等工程结构物本身基础存在很大的差异,短路基段结构物在路线纵向变形不均匀,导致短路基段结构物之间的差异沉降明显大于普通路段结构物之间的差异沉降。短路基段各结构物之间较大的差异沉降会导致“桥头跳车”现象的出现,影响车辆行驶的舒适性,严重时会造成翻车等交通事故,造成较大的人员伤亡和经济损失。同时当车辆通过短路基段时,伴随着差__异沉降的出现,会产生较大的冲击荷载,加剧了路面结构物的破坏,增加路面结构养护维修的费用。

桥梁和隧道与正常土基段的刚度不同,在短路基段要实现刚柔、柔刚两次过渡,为了避免出现较大的差异沉降,在路面结构设计时,通常情况下在桥头设置搭板和现浇混凝土埋板,在隧道口设置水泥混凝土板过渡段和现浇混凝土埋板,使得集中的不均匀沉降分散到过渡段范围内,从而起到缓解差异沉降的目的,达到刚柔过渡的效果。但是在实际施工过程中,由于台背填土、土基沉降、压实不足等因素,在短路基段工程结构物纵向和竖向都很难达到刚柔过渡的效果,并且由于长度较短,短路基段两端差异沉降较普通路段大,两段过渡段的缓解差异沉降的能力有限,不可避免的会造成行车舒适性差,甚至导致交通事故。如果短路基段长度过短,将限制过渡段埋板的设置。

为了消除短路基段不均匀沉降带来的危害,在路面结构设计时应该遵循路、桥、隧刚度连续、衔接一致的原则,在短路基段路面面层结构采用与桥、隧一致的沥青混凝土上面层和下面层两层结构,短路基段路面基层采用水泥混凝土材料,使得路、桥、隧在纵向上实现刚度连续,在竖向上实现刚柔渐变过渡,有效缓解短路基段工程结构物之间的差异沉降。

在短路基段采用水泥混凝土基层的复合式沥青路面结构,水泥混凝土基层按弯拉强度不同分为上、下基层,强度从上至下由高到低。虽然水泥混凝土基层上有沥青混凝土覆盖,起到了一定的应力吸收作用,板块温度应力较水泥混凝土面层小,但还需对水泥混凝土板进行分块处理。上基层应设置纵横向缩缝和横向胀缝,除在临近桥梁、隧道处应设置横向胀缝外,一般按每25m为一施工段落,横向施工缝与胀缝合并设置,胀缝处配置传力杆,胀缝之间设横向缩缝,如短路基长度<25m,则仅按5m间距锯切横向缩缝。纵向缩缝的设置应避开行车轮迹带,一般避免在距离基层边缘3~3.5m处设置缩缝,纵向缩缝配置拉杆。下基层应锯切横向缩缝和纵向缩缝,锯缝位置与上基层一致,下基层缩缝不配置钢筋。

新老路面结构拼接

在路面结构设计过程中,在新老路拼接时,应保证新老路面结构层拼接成为一个整体,共同承担荷载,变形协调一致,同时应保证新老路面接缝处的密实和整体效应,保持路面整体稳定性和耐久性。如果处理不当,新旧路面各结构层之间在外界环境和荷载的作用下,极易产生不均匀沉降和搭接裂缝,甚至出现错台、凹陷等病害,对行驶的舒适性和安全性造成严重影响,因此应重视新老路面结构的搭接。

在路面结构设计中,首先应确保新老路面的标高一致。为使得新老路面之间结合为统一的整体,通常在新老路面结构层之间设置台阶式搭接过渡段,拼接前应该对老路路面进行铣刨,在各结构层之间设置搭接长度。

为了有效防治水下渗,减少温缩裂缝和反射裂缝,在沥青混凝土面层之间、面层与基层之间的搭接处设置聚酯纤维布,聚酯纤维布和沥青混凝土在碾压作用下可以结合为整体,有效改善新老路搭接段的应力集中现象,增强了新老路面搭接段的抗变形能力,从而起到防止裂缝产生、延缓裂缝发展的作用。聚酯纤维布应在透层油和粘层油喷洒完成后进行施工,以达到较好的粘结效果。新旧基层搭接的地方,层间应喷洒水泥浆体,以增加层间粘结性。新老路面面层接头出应喷洒乳化沥青,基层侧面接头处应涂刷水泥混凝土界面剂,以增强接缝处的密实性和粘结性。在施工时应保证新老路拼接段的压实效果,使得新老路结合成一体,缓解新老路面的不均匀沉降,延长路面的使用寿命。

结语

研究对路面结构层层间结合的设计进行了分析,得出了层间粘结对路面结构的作用机理,给出了层间粘结材料的选择标准和设计要求;对短路基段路面结构设计进行了分析,揭示了短路基段易发生的病害及其原因,提出了短路基段路面结构形式;对新老路路面结构拼接的设计进行了分析,揭示了新老路拼接易产生的病害及其原因,提出了新老路拼接的路面结构形式。通过对沥青混凝土路面结构设计中涉及问题的探讨,给出了较适宜的处理措施,为沥青混凝土路面质量控制提供了设计参考和理论依据。

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