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摘要:根据本人多年从事施工管理、建设管理、公路养护管理等方面的工作,以下简单阐述沥青路面早期损坏与路面结构设计不合理的关系,从现有沥青路面结构早期损坏情况看,不可否认,在沥青路面结构设计方面存在一定的不合理性。很多地区尽管沥青路面早期破坏的现象和特征不尽相同,但对于水损坏、车辙等与设计路面结构设计密切相关的早期损坏是普遍存在的。对于现行沥青路面结构设计存在的一些问题。
关键词:
1 主要表现如下
1、设计指标唯一。尽管沥青路面结构设计中包含弯沉和弯拉应力验算指标,但实际在沥青路面结构设计中,弯沉成为路面结构设计的唯一指标,也即使说按照现有的规范方法,在路面设计弯沉满足的条件下,弯拉应力验算肯定是通过的,使得设计指标成为唯一。
2、设计指标不可控制。设计指标应该是路面结构可能产生损坏的控制指标,即设计模型与路面结构损坏模型应该一致,但实际情况告诉我们,弯沉指标无法与多种破坏类型和破坏标准相统一、协调,现有沥青路面的损坏湖设计模式大不相同,设计指标形同虚设。路面设计的宗旨是防止在设计年限内总交通量反复荷载作用引起路面疲劳破坏,实际上绝大部分路路面在交通量远未达到设计交通量的早期已经发生了破坏,疲劳破坏的指标还没起到控制作用。路面结构设计基本思想是路面结构的承载能力主要依靠半刚性基层,路面结构破坏就意味着基层破坏。实际上现在许多高速公路的弯沉值都非常小,似乎路面不应该破坏,可是实际却坏了。另一方面,一旦水渗入基层、路基、弯沉又会变得很大。也就是说,路面破坏程度与路面验收时的弯沉经常不相关。
3、理论验算所定条件不准确。按照现有公路沥青路面设计规范,在进行沥青路面结构弯拉应力验算时,假定层间接触条件是连续接触,在这种条件下进行应力验算,半刚性基层顶面的沥青面层处于受压状态,所以沥青面层不会发生弯拉疲劳破坏。实际上,很难做到沥青层与半刚性基层的连续,即使是沥青的上、中、下面层之间,由于施工污染,施工非连续性等原因,沥青层之间都有可能是部分连续或者滑动的,在荷载、水等外界因素作用下,层间界面连接状态的改变是必然的,因此路面结构设计时的假定条件是不准确的,在这种情况下,理论验算结果的准确性可想而知。
4、对其他路面结构形式限制。由于沥青路面弯沉设计指标的存在和指标标准的不断提高,在国外大量成功应用的柔性基层沥青路面结构在我国无法得到应用。
5、柔性路面设计规范中的弯沉公式是现行公路沥青路面设计规范的基础,原来的弯沉与累计通行轴轴载次数的关系式是根据对当时国内沥青路面结构和路况条件进行调查回归得到的,现在路面结构形式以及交通荷载情况与30多年前有很大的不同,决定路面设计的关键指标弯沉公式多年来虽几经修正,但其对现有交通条件路面结构形式下的适应性值得怀疑。
6、路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性。路面设计采用理论计算方法看似很先进,实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定。过很多研究表明,路面材料在实际使用过程,其室内性能与路用性能之间的关系并没有很好的相关性,而我们的设计人员在路面结构设计过程中,一般仅通过取规范推荐的材料参数值的简单办法进行设计,更谈不到去建立路面材料室内力学性能与野外路用性能的关系,所以其设计过程实际上只个形式。通过对沥青路面结构设计中存在问题的分析可以看出,在设计上,沥青路面发生早期损坏现象是必然的。也就是说,沥青路面结构设计本身就是矛盾的,设计模型的与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。
2、严格环节控制,完善施工质量管理
施工质量是保证路面质量的关键因素之一,应严格控制,强化管理。
(1)强化路基质量。
路基质量直接影响路面质量,其中路基压实不足和不均匀沉降影响最大。首先要严格压实控制,确保压实质量;对于易产生不均匀沉降的部位,如软土等不良地基路段及高填、半挖半填路段及填挖交界处,要采取有效措施,认真进行处理,并加强观测,达到沉降要求后,方可进行路面施工。
(2)严格材料控制。
路面材料质量控制的好坏,是路面质量的关键,应根据当地实际,择优选材,严格进场材料控制及场地管理。
1.沥青的选择应按照公路等级、气候条件、交通组成、路面结构类型及层位、施工方式等,并结合当地使用经验,经技术论证后确定。
2.沥青混合料所用集料必须专业化集中生产、集中供料。粗集料必须严格控制针片状颗粒含量、压碎值和含泥量;细集料必须严格控制砂当量和棱角性。
3.沥青路面使用的各种材料运至现场后,各方要根据进货批量取样进行质量检验,检验合格的材料方可使用。不得以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。对不合格材料,要限期退货和清理出场。
4.材料的堆放应予以重视,不得混放,避免雨淋,堆放场地必须硬化。
(3)改进施工组织。
施工前必须制定科学、周密的施工组织设计并严格按设计进行施工。应合理确定各结构层的施工周期和施工间隔及机械组合,路面基层应有足够的养生时间,达到强度要求后,方可进行下一层施工。面层必须防止层间污染,特别是中央分隔带、绿化、路肩等的施工不得与沥青面层施工交叉作业,以保证路面的强度、整体性和均匀性。
(4)控制施工工艺。
施工工艺方面应注意如下五点:一是要高度重视配合比试验和试验段试铺工作,根据试验段结果,调整确定合理的生产配合比;二是要采用自動化程度高、计量准确、产量大的拌和楼,并在生产过程中加强对拌和楼稳定性的控制;三是在运输、装卸、摊铺、碾压过程中要采取严格措施减少温度离析和材料离析;四是要严格控制摊铺宽度,并加强接缝处的质量控制;五是要高度重视路面压实,配备数量、吨位满足压实要求的压实设备,控制压实工艺。
3、加强预防性、及时性养护,延长路面使用寿命
公路养护管理单位要按照《高速公路养护质量检评方法》(交公路发[2002]572号)规定的频率,定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测,并采用路面管理系统对路面使用状况进行评价,科学制订养护计划,针对路面早期损坏加强预防性、及时性养护工作,延长路面使用寿命。
4、加深技术研究和引进工作
采用新技术、新材料、新方法和新工艺,是防治高速公路沥青路面早期损坏的基础。各地交通主管部门要针对本地区高速公路沥青路面损坏的特点及自然环境条件,组织有关单位和人员结合工程建设进行研究和攻关,提出防治措施和方法,成熟经验要及时总结推广。要积极借鉴、吸收国外,特别是发达国家先进技术经验,高度重视有关技术标准、规范的制定、修订、完善工作,争取在短时间内实现国内技术领域新的跨越,全面提升我国高速公路沥青路面建设水平。
5、加强对从业人员的培训
路面质量最终取决于一线从业人员,要加强对公路设计、施工、监理、管理等各方面从业人员,尤其是一线从业人员的岗位技能培训,有计划、有步骤地开展多种形式的防治沥青路面早期损坏的业务培训,使之掌握正确的技能,增强责任心,不断提高业务素质。
6 结束
解决大部分地区沥青路面结构性早期损坏,必须严禁超限车辆在沥青路面上行驶,保证排水系统通畅等措施。而提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计,合理利用路面材料性能等方面着手。通过对级配碎石材料和水泥稳定碎石材料系统的研究以及试验路和实体工程修建的实践发现,在使用级配碎石和水泥稳定碎石材料在技术方面是可行的。采用级配碎石+水泥稳定碎石基层的结构虽然会在建设时提高路面结构造价,而其后期使用性能的提高和养护费用的减少则可以获得更大的经济效益。
关键词:
1 主要表现如下
1、设计指标唯一。尽管沥青路面结构设计中包含弯沉和弯拉应力验算指标,但实际在沥青路面结构设计中,弯沉成为路面结构设计的唯一指标,也即使说按照现有的规范方法,在路面设计弯沉满足的条件下,弯拉应力验算肯定是通过的,使得设计指标成为唯一。
2、设计指标不可控制。设计指标应该是路面结构可能产生损坏的控制指标,即设计模型与路面结构损坏模型应该一致,但实际情况告诉我们,弯沉指标无法与多种破坏类型和破坏标准相统一、协调,现有沥青路面的损坏湖设计模式大不相同,设计指标形同虚设。路面设计的宗旨是防止在设计年限内总交通量反复荷载作用引起路面疲劳破坏,实际上绝大部分路路面在交通量远未达到设计交通量的早期已经发生了破坏,疲劳破坏的指标还没起到控制作用。路面结构设计基本思想是路面结构的承载能力主要依靠半刚性基层,路面结构破坏就意味着基层破坏。实际上现在许多高速公路的弯沉值都非常小,似乎路面不应该破坏,可是实际却坏了。另一方面,一旦水渗入基层、路基、弯沉又会变得很大。也就是说,路面破坏程度与路面验收时的弯沉经常不相关。
3、理论验算所定条件不准确。按照现有公路沥青路面设计规范,在进行沥青路面结构弯拉应力验算时,假定层间接触条件是连续接触,在这种条件下进行应力验算,半刚性基层顶面的沥青面层处于受压状态,所以沥青面层不会发生弯拉疲劳破坏。实际上,很难做到沥青层与半刚性基层的连续,即使是沥青的上、中、下面层之间,由于施工污染,施工非连续性等原因,沥青层之间都有可能是部分连续或者滑动的,在荷载、水等外界因素作用下,层间界面连接状态的改变是必然的,因此路面结构设计时的假定条件是不准确的,在这种情况下,理论验算结果的准确性可想而知。
4、对其他路面结构形式限制。由于沥青路面弯沉设计指标的存在和指标标准的不断提高,在国外大量成功应用的柔性基层沥青路面结构在我国无法得到应用。
5、柔性路面设计规范中的弯沉公式是现行公路沥青路面设计规范的基础,原来的弯沉与累计通行轴轴载次数的关系式是根据对当时国内沥青路面结构和路况条件进行调查回归得到的,现在路面结构形式以及交通荷载情况与30多年前有很大的不同,决定路面设计的关键指标弯沉公式多年来虽几经修正,但其对现有交通条件路面结构形式下的适应性值得怀疑。
6、路面材料设计参数与实际路用性能缺乏关联性。路面设计采用理论计算方法看似很先进,实际上材料设计参数一般只是通过室内试验确定。过很多研究表明,路面材料在实际使用过程,其室内性能与路用性能之间的关系并没有很好的相关性,而我们的设计人员在路面结构设计过程中,一般仅通过取规范推荐的材料参数值的简单办法进行设计,更谈不到去建立路面材料室内力学性能与野外路用性能的关系,所以其设计过程实际上只个形式。通过对沥青路面结构设计中存在问题的分析可以看出,在设计上,沥青路面发生早期损坏现象是必然的。也就是说,沥青路面结构设计本身就是矛盾的,设计模型的与沥青路面早期损坏模式没有较好的相关关系。
2、严格环节控制,完善施工质量管理
施工质量是保证路面质量的关键因素之一,应严格控制,强化管理。
(1)强化路基质量。
路基质量直接影响路面质量,其中路基压实不足和不均匀沉降影响最大。首先要严格压实控制,确保压实质量;对于易产生不均匀沉降的部位,如软土等不良地基路段及高填、半挖半填路段及填挖交界处,要采取有效措施,认真进行处理,并加强观测,达到沉降要求后,方可进行路面施工。
(2)严格材料控制。
路面材料质量控制的好坏,是路面质量的关键,应根据当地实际,择优选材,严格进场材料控制及场地管理。
1.沥青的选择应按照公路等级、气候条件、交通组成、路面结构类型及层位、施工方式等,并结合当地使用经验,经技术论证后确定。
2.沥青混合料所用集料必须专业化集中生产、集中供料。粗集料必须严格控制针片状颗粒含量、压碎值和含泥量;细集料必须严格控制砂当量和棱角性。
3.沥青路面使用的各种材料运至现场后,各方要根据进货批量取样进行质量检验,检验合格的材料方可使用。不得以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。对不合格材料,要限期退货和清理出场。
4.材料的堆放应予以重视,不得混放,避免雨淋,堆放场地必须硬化。
(3)改进施工组织。
施工前必须制定科学、周密的施工组织设计并严格按设计进行施工。应合理确定各结构层的施工周期和施工间隔及机械组合,路面基层应有足够的养生时间,达到强度要求后,方可进行下一层施工。面层必须防止层间污染,特别是中央分隔带、绿化、路肩等的施工不得与沥青面层施工交叉作业,以保证路面的强度、整体性和均匀性。
(4)控制施工工艺。
施工工艺方面应注意如下五点:一是要高度重视配合比试验和试验段试铺工作,根据试验段结果,调整确定合理的生产配合比;二是要采用自動化程度高、计量准确、产量大的拌和楼,并在生产过程中加强对拌和楼稳定性的控制;三是在运输、装卸、摊铺、碾压过程中要采取严格措施减少温度离析和材料离析;四是要严格控制摊铺宽度,并加强接缝处的质量控制;五是要高度重视路面压实,配备数量、吨位满足压实要求的压实设备,控制压实工艺。
3、加强预防性、及时性养护,延长路面使用寿命
公路养护管理单位要按照《高速公路养护质量检评方法》(交公路发[2002]572号)规定的频率,定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测,并采用路面管理系统对路面使用状况进行评价,科学制订养护计划,针对路面早期损坏加强预防性、及时性养护工作,延长路面使用寿命。
4、加深技术研究和引进工作
采用新技术、新材料、新方法和新工艺,是防治高速公路沥青路面早期损坏的基础。各地交通主管部门要针对本地区高速公路沥青路面损坏的特点及自然环境条件,组织有关单位和人员结合工程建设进行研究和攻关,提出防治措施和方法,成熟经验要及时总结推广。要积极借鉴、吸收国外,特别是发达国家先进技术经验,高度重视有关技术标准、规范的制定、修订、完善工作,争取在短时间内实现国内技术领域新的跨越,全面提升我国高速公路沥青路面建设水平。
5、加强对从业人员的培训
路面质量最终取决于一线从业人员,要加强对公路设计、施工、监理、管理等各方面从业人员,尤其是一线从业人员的岗位技能培训,有计划、有步骤地开展多种形式的防治沥青路面早期损坏的业务培训,使之掌握正确的技能,增强责任心,不断提高业务素质。
6 结束
解决大部分地区沥青路面结构性早期损坏,必须严禁超限车辆在沥青路面上行驶,保证排水系统通畅等措施。而提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计,合理利用路面材料性能等方面着手。通过对级配碎石材料和水泥稳定碎石材料系统的研究以及试验路和实体工程修建的实践发现,在使用级配碎石和水泥稳定碎石材料在技术方面是可行的。采用级配碎石+水泥稳定碎石基层的结构虽然会在建设时提高路面结构造价,而其后期使用性能的提高和养护费用的减少则可以获得更大的经济效益。