論舊路面改造.docx

第一節(jié) 舊瀝青路面性能評價 瀝青路面再生技術是有效的路面改造和維修方法。為確保舊瀝青路面再生技術的成功，需對原有舊瀝青路面進行全面的、細致的調查分析和準確的評價，根據(jù)舊路實際情況合理選擇再生方式和再生工藝。 一、路面狀況調查與評價 路面狀況調查與評價主要內容包括原路面的歷史資料、路面破損狀況、路面結構強度、經濟性等4項內容。 1路面歷史資料調查與評價 路面歷史信息是確定路面破損的原因分析的重要依據(jù)，如果確定路面破損原因的可靠度越高，那么就更容易評價和選擇合適的維修方法。 調查內容包括舊瀝青路面的設計資料、施工資料、竣工資料、維修與養(yǎng)護資料、交通量等5類資料。 (1)設計資料包括：道路和面層的使用年限；現(xiàn)有道路結構和瀝青路面層的厚度；面層所用瀝青類型以及集料最大粒徑，特殊混合料如路用織物、開級配排水層、開級配抗滑層和瀝青瑪蹄脂等存在情況。 (2)施工和竣工資料主要包括：施工日志，應有天氣情況、混合料相關資料以及攤鋪和碾壓溫度；施工機械類型及運行情況；完工后的檢測情況。 (3)維修與養(yǎng)護資料主要包括：路面破損狀況記錄；歷年檢測數(shù)據(jù)；修補的位置和年代；修補材料，如HMA、冷拌瀝青、噴射貫入修補等；填縫料的種類和年限。 (4)交通量資料包括：交通量的大小、軸載情況、交通預測。 這些資料對于再生方式的選擇和確定再生方式后路面結構設計及再生混合料設計有重要的參考價值。 2路面破損狀況調查與評價對舊瀝青路面進行現(xiàn)場調查，主要是觀測舊瀝青路面破壞狀況。路面破壞狀況主要是對舊路面進行詳細的外觀檢查，以評定給定區(qū)域的表面不平整度、裂縫和缺陷。外觀檢查的評價內容主要是所有的損壞類型、各損壞類型的嚴重性和各損壞類型的頻度。雖然路面調查方式互不相同，但基本原理是一樣的，即外觀觀測并記錄。路面破損數(shù)據(jù)采集有步行人工觀察法、坐車錄像屏幕測讀法、激光法與攝像測量法。在攝像測量中，存在兩種測量方式：一種是現(xiàn)場直讀式測量法，另一種是現(xiàn)場錄像室內轉化讀數(shù)法。路面破損調查，病害種類多，數(shù)據(jù)量大，必須熟練掌握數(shù)據(jù)采集技術、各種病害的分類分級以及計算方法，統(tǒng)一標準，保證調查數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和準確性。 調查內容：表面缺陷、變形、裂縫、養(yǎng)護活動、基層路基問題等5類破損。根據(jù)路面等級或實際情況，可選用先進快速的儀器進行調查或采用人工進行調查。 (1)表面缺陷 通常與材料和施工缺陷有關，其次與交通和氣候條件有關。表面缺陷有：松散或風化、坑槽、泛油、摩擦系數(shù)、路肩車道啃邊等。 (2)變形 通常與交通荷載和材料缺陷有關，其次與施工缺陷和氣候條件有關，通常是由交通因素和HMA缺乏內部穩(wěn)定共同引起的。變形的種類有車轍、波浪、擁包等。 (3)裂縫 瀝青路面的裂縫主要有三種，分別是荷載型、非荷載型和復合型。 (4)養(yǎng)護活動 主要有表面修補、破損修補、坑槽修補、公共設施溝槽修補修復、封縫、撒鋪式修補等。 (5)基層路基問題 有問題的基層和路基易于出現(xiàn)路面結構材料通過裂縫唧泥或推移，也可能出現(xiàn)膨脹、推擠、凹陷或沉降，進而形成表面裂縫。 路面結構的損壞狀況，需從三方面進行描述：損壞類型、損壞嚴重程度、出現(xiàn)損壞的范圍或密度。根據(jù)路面破損狀況調查，將路面損壞分成以下幾種類型：表面缺陷類，變形類，裂縫類，基層路基問題等，如表21所示。表2-1 影響道路破損因素道路破損形式道路破損影響因素基層路基HMA性能交通環(huán)境施工道路結構缺陷松散坑槽抗滑力路肩脫落r變形車轍強度波浪裂縫疲勞裂縫邊緣裂縫滑移裂縫塊狀裂縫縱向裂縫橫向裂縫反射裂縫間斷裂縫路基、底基層問題膨脹擁包突起凹陷沉降行駛質量注：表示可能性較大；-k表示可能性一般；表示可能性很?。?3路面結構強度調查與評價 路面強度、結構強度、荷載能力或結構能力的評估可以通過評價路面材料、路基和厚度，或直接通過現(xiàn)場來估計。 舊瀝青路面結構能力的觀測可通過破壞性或非破壞性方法來確定。 破壞性方法有試鉆、試掘或取芯：確定原路面層厚度；通過動力圓錐觸探儀(DCP)試驗、現(xiàn)場十字板試驗、現(xiàn)場加州承載比(CBR)試驗等評價現(xiàn)有強度；舊路面材料取樣用于實驗室隨后的材料評定。非破壞性方法評價現(xiàn)有結構能力，通常是通過確定在外加荷載作用下路面的反應或彎沉進行的。非破壞彎沉測試設備可分為三大類：靜力彎沉或慢行設備、振動設備、動力沖擊設備。 4路面維修經濟性評價 對可能采用的不同路面維修方法進行經濟對比分析評價，分析各種方法路面設計使用年限內的平均成本，包括路面維修成本、養(yǎng)護成本、路面殘值等。對于收費公路，還應分析不同維修方法可能帶來的施工期間的車輛通行費的損失。 二、路面材料性能調查與評價 舊瀝青路面材料，是在進行翻修、刨除重鋪、或埋設管線時產生的。這些材料主要由骨料與瀝青結合料組成，按路面刨除方式的不同，由路面直接獲得的材料形式，可能是經切割、挖除的瀝青混凝土塊，或以銑刨機刨得的瀝青混凝土刨除料兩種。挖除的瀝青混凝土塊常夾雜底層土，需經篩分、軋碎等處理才能再利用，而刨除料雖可直接應用，但往往因堆放時間較長、重壓等因素，產生再黏結，而必須經軋碎、篩分等適當處理。 再生方式不同其回收料處理過程也不相同。對于現(xiàn)場再生的路面，回收料在現(xiàn)場銑刨破碎后直接用于原有道路之上；然而廠拌所用則是料場處理好或是銑刨后待處理的回收料，一般廠拌的回收料要求較高。 應根據(jù)各種再生方式對舊瀝青路面材料性能進行全面調查，主要包括取樣方法和性能測試。性能測試主要包括瀝青老化情況試驗、瀝青含量試驗、混合料級配試驗和碎石性能試驗。 依據(jù)路面觀測和歷史資料，可將工程分成具有相同或類似性能特征的段落。工程的每個段落可以使用兩種不同方法選擇取樣點。一種是固定間隔取樣法，另一種是隨機取樣法。無論使用哪一種取樣方法，都應無偏見和避免最差區(qū)域的取樣，否則將導致錯誤的材料性能評價。推薦取樣方法見圖22，取樣點應在整個道路寬度內變化，避免在固定位置。 根據(jù)研究表明，抽提回收瀝青可占混合料總重的1，瀝青試驗需用回收瀝青數(shù) 量見表22，表中混合瀝青試驗中回收瀝青按用量一半估算；對舊混合料瀝青含量、級配以及集料性質分析需用材料數(shù)量見表23。對舊路的調查最基本的試驗是瀝青含量試驗、級配篩分試驗和回收瀝青針入度試驗，級配篩分試驗可使用燃燒法瀝青含量測定后剩余的集料，所以試驗需取樣8kg，對所有取樣位置均進行基本試驗，這部分需取樣40kg；對舊料中碎石性能的檢驗可以利用瀝青抽提后剩余的集料再做進一步清洗后使用，可以不考慮。每層每塊進行一次實驗分析試驗數(shù)據(jù)，確定平均值、標準差如果取樣機械不允許取從每個取樣點的料堆頂部及鄰近邊緣的料堆的一半位置處取樣如果取樣機械允許，從每個取樣點料堆的上部第三層及下部第三層取樣每一塊隨機選取一點取樣將料堆分成1216塊柵格分析試驗數(shù)據(jù)，確定平均值、標準差進行試驗每輛卡車隨機取一個樣品每個時間段落隨機選擇兩輛卡車取樣將生產成分1216個12天的時間段落分析試驗數(shù)據(jù)，確定平均值、標準差進行試驗每個段落車道隨機取一個樣品將兩車道寬的路面分成等長的68個段落如果路面為雙車道分析試驗數(shù)據(jù)，確定平均值、標準差進行試驗每個段落隨機取一個樣品將路面分成等長的1216個段落如果路面為單車道從路面取樣 從卡車上取樣 從料堆取樣表2-2 舊瀝青路面瀝青性能調查所需數(shù)量表表2-2 舊瀝青路面瀝青性能調查所需數(shù)量表試驗項目需用瀝青(g)損耗(g)需用瀝青總量(g)RAP用量(kg回收瀝青試驗針人度452012012延度50軟化點5旋轉黏度251O353.5再生瀝青試驗三大指標5010606旋轉黏度12517 1.7旋轉薄膜烘箱試驗1402016016 表2-3 舊瀝青路面集料性能調查所需數(shù)量表試驗項目需用材料(kg)瀝青含量(1個樣)2.5(混合料)集料篩分2.5(混合料)碎石壓碎值3(規(guī)格碎石)洛杉磯磨耗值5(規(guī)格碎石)針片狀含量1(規(guī)格碎石)密度1(規(guī)格碎石)黏附性少量(規(guī)格碎石)堅固性1.5(規(guī)格碎石)軟石含量2(規(guī)格碎石) 取樣應有足夠的數(shù)量以能合理的代表材料。作為測試的一部分，所有的取樣應進行直觀地檢查，驗證它們與歷史記錄是否相符。這一點對于瀝青路面尤為重要，因為夾層如封層碎石封層、橡膠改性劑、分離層、路用纖維土工織物對維修方法的選擇有很大的影響。第三節(jié) 路面再生時機選擇 現(xiàn)行的公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范(JTJ 0732-2001)中對路面使用性能的評價分為4個單項評價指標和l個綜合評價指標，分別為路面狀況指數(shù)PCI、路面強度指數(shù)SSl、路面行駛質量指數(shù)RQl、路面抗滑性能指數(shù)SFC和路面質量指數(shù)PQl。根據(jù)這些評價指標，可以判斷舊瀝青路面是否適合應用再生技術，同時對于選用何種再生技術或維修方法有很重要的借鑒意義。在規(guī)范的基礎上，對應用再生技術的舊瀝青路面評價進行探討。評價的內容主要可以從功能、結構和安全三個方面考慮，分別進行行駛質量指數(shù)、路面強度系數(shù)、路面狀況指數(shù)和路面摩擦系數(shù)(如圖23)分析。舊瀝青路面性能評價將形成主客觀評價結合的綜合評價指標。舊路路面性能評價行駛質量指數(shù)（RQI）路面摩擦系數(shù)（SFC）路面狀況指數(shù)（PCI）路面強度系數(shù)（SSI）圖2-3 舊瀝青路面評價系統(tǒng) 在現(xiàn)行的公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范(JTJ 07322001)中除了將路面使用性能評價分為4個單項指標外，還有1個綜合評價指標，即路面質量指數(shù)PQl。采用路面質量指數(shù)POl作為路面使用性能綜合評價指標，POl用分項指數(shù)加權計算得出，如式(21)所示。PQl的數(shù)值范圍為0100，其值越大越好。 (21) 式中： 相應指標權重，規(guī)范建議高速公路和一級公路分別為0 25、035、010、030。 PQl路面綜合評價標準見表24。表2-4路面綜合評價標準評價指標優(yōu)良中次差PQI8570PQI8570PQI8570PQI85PQI40 根據(jù)舊路面4個單項指標和l個綜合指標的數(shù)值，以及公路等級、交通量和資金情況就可以采取相應的養(yǎng)護或維修對策。根據(jù)美國瀝青再生協(xié)會的研究，當路面質量指數(shù)下降到60時，就應該采取相應的維修措施，與其他維修方法相比，路面再生有其獨特的優(yōu)點，圖24給出了路面質量指數(shù)與路面再生的關系。圖24路面質量指數(shù)與路面再生關系圖第四節(jié) 路面再生方式選擇 恰當?shù)厥褂寐访嬖偕绞讲粌H可以節(jié)省資金，而且可以為乘客提供安全和可靠的行駛路面。 一、路面再生方式分析 前面第一節(jié)提到，路面再生方法主要有廠拌熱再生、廠拌冷再生、就地熱再生和就地冷再生四種，綜合分析得出各再生方式的適用性和限制情況，見表25 所示。表2-5再生方式適應性對照表再生方式適應性限制條件廠拌熱再生HMA性能優(yōu)，可用于瀝青路面表層?？梢杂脕硇拚瓰r青路面的設計問題，使其性能優(yōu)化?？尚迯吐繁砻娼^大多數(shù)的破壞，如松散、泛油、推擠、集料磨光、車轍和裂縫等?？梢栽诤穸炔蛔兓蜃兓^小的情況下改善路面結構。可以維持原路面的線形和高程不變生產過程中的產量和生產效率受RAP用量的影響。廠拌熱再生施工對交通的干擾大?；旌狭线\輸?shù)馁M用較高就地熱再生主要目的是修正非結構承載力不足而引起的表面破壞。適用于瀝青路面基層穩(wěn)定的任何表面破壞形式。不會改變排水、路緣、下水道、人行通道、路肩及其他結構物。交通控制的要求較低，城市地區(qū)路面的高程和橋梁的凈空能得到保證僅限于路面有足夠承載能力時使用。只對表面2550mm或適當厚一點的路面進行再生。結構不足的道路不適用此方法。老路有明顯基層破壞、不規(guī)則的頻繁修補，以及需對排水進行較大改進時，該方法不適用。不能改善瀝青路面的基層或底基層的性能廠拌冷再生修復面層和基層的病害。對反射裂縫和行駛質量低下等病害的修復效果良好?？筛纳坡访娴膸缀尉€形和修復任何類型的裂縫。需要相對溫暖、干燥的施工條件，氣候條件要求高。再生后路面水穩(wěn)定性差，易受水分的侵蝕和剝落。路面通常需要2周的養(yǎng)生時間。維修路面等級一般較低。混合料運輸?shù)馁M用較高就地冷再生能夠對大多數(shù)路面破壞類型進行結構性的處治。能夠拓寬路面，改善行駛質量?？梢允孤访婊謴退璧木€形、斷面和高程。消除原路面的車轍、不規(guī)則和不平整的區(qū)域。可以消除橫向、縱向和反射裂縫。對交通的影響減少需要相對溫暖、干燥的施工條件，氣候條件要求高。再生后路面水穩(wěn)定性差，易受水分的侵蝕和剝落。路面通常需要2周的養(yǎng)生時間全深式再生在不改變路面幾何尺寸，或不改造路面的情況下，可以顯著提高路面的結構強度。可以將舊路面恢復到需要的線形，消除輪跡處的車轍，恢復路拱和坡度?？梢韵斄?，橫向、縱向以及反射裂縫，提高路面行駛質量。可以提高路面的抗凍能力。生產費用低，工程造價低，工藝環(huán)保需要相對溫暖、干燥的施工條件，氣候條件要求高。再生后路面水穩(wěn)定性差，易受水分的侵蝕和剝落。路面通常需要2周的養(yǎng)生時間二、再生方式選擇 1初選再生方式 在決定選用任何再生方法前，首先要根據(jù)舊路面性能評價資料進行綜合分析，確定路面破壞的類型、范圍和差異。在此基礎之上，可以初步確定可行的再生方式，然后根據(jù)效率、費用和交通各因素比較分析選擇再生方法。 初選再生方式根據(jù)工程實際和工程需要利用問卷式表格初步確立可選再生方式，如表26。確立的可選再生方案往往不止一種，初步選擇的再生方式應根據(jù)工程實際和經濟分析進行最終再生方式的確定。工程的實際也應該包括當?shù)丶腺|量、交通量和氣候狀況等因素。可根據(jù)表26和表27進行篩選可選再生方案。表2-6再生方式初選表格問 題 答 案1道路主要破損狀況類型程度密度2道路特殊破損狀況3道路其他破損狀況4道路結構能力不補強能否達到預期設計要求能否承載維修設備補強加鋪層的厚度 續(xù)上表問 題答 案道路維修要求預期設計年限預期交通量增長和當量單軸荷載結構強度道路等級其他要求6是否需要線形糾正，如調整、拓寬7面層和下層排水量是否足夠8影響施工的因素交通調節(jié)能力工作時間跨橋凈空長坡及道路寬度路緣石和護欄排水設施可選方案表27建議的再生方法選用指南路表損害類型廠拌熱再生就地熱再生一廠拌冷再生就地冷再生全厚再生路表缺陷表面松散泛油抗滑性差路面變形波浪淺車轍深車轍與荷載有關的裂縫疲勞裂縫輪跡處縱向裂縫邊緣裂縫滑移裂縫與荷載無關的裂縫塊狀裂縫縱向接縫裂紋橫向溫縮龜裂反射裂縫養(yǎng)路修補缺陷噴灑瀝青表皮修補孔洞修補深洞熱拌修補軟弱底層或路基平整度缺陷一般性不平整路面沉陷路面隆起注：在面層厚度低于4cm時使用。 車轍只發(fā)生于路面結構上層35cm。 指車轍由路面結構下層產生。 若未將下層以穩(wěn)定處理法加強，此種處理法只是一種暫時性措施。 對不穩(wěn)定底層可能要添加新集料。 若路基土壤濕且軟弱，可能須施以化學穩(wěn)定處理。 僅限裂縫只出現(xiàn)于面層時使用。 處理深度需能達打滑發(fā)生層。 若路面損壞與路基底層軟弱有關，則此處理法只為暫時性措施。 當路面損壞明顯是由路基或底層過于軟弱引起的，應采用此種方法。2終選再生方式對初選方案進行經濟分析，以確定最具經濟效益的方案。通常通過考慮可選再生方式的壽命周期費用終選，壽命周期費用是指在固定分析周期內，道路的所有費用和效益。分析期內應該計算的費用組成有：初期費用、后期費用、養(yǎng)護費用、工程管理費用等。根據(jù)計算出的總再生費用與各再生方式的經濟費用進行比較，綜合確定最佳的再生方案，經濟計算可依據(jù)表28進行。表2-8不同再生工藝預期服務年限再生方式再生工藝預期服務年限廠拌熱再生表面廠拌熱再生68廠拌熱再生+表面處治1012廠拌熱再生+加鋪HMA層20就地熱再生無表面處治的表面就地熱再生24現(xiàn)場熱再生表面就地熱再生+表面處治61a復拌714復拌+加鋪HMA層715重鋪615廠拌冷再生廠拌冷再生+表面處治68廠拌冷再生+加鋪HMA層1215就地冷