京珠高速某路段瀝青路面改擴建課件

1、一、概 述 京珠國道主干線起自北京，經(jīng)河北、河南、湖北、湖南，止于廣東省珠海市，是我國首都連接華中、華南的主骨架公路，是國家十大重點工程之一。自建成以來，京珠高速路對區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展起了極大的拉動作用，是廣東省公路南北運輸?shù)拇髣用}，不僅車流量大，超載現(xiàn)象非常嚴(yán)重。本路段所處地帶為亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，常年高溫，雨量充沛。因此在重載和惡劣的氣候等綜合影響下，使得剛建成通車不久瀝青路面及混凝土路面就出現(xiàn)了嚴(yán)重的輪跡帶車轍、水損壞、裂縫等病害。這些病害嚴(yán)重地影響到道路地行車安全以及高速公路地形象，使道路使用品質(zhì)大大下降。因此，通過現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗、理論分析、試驗路的鋪設(shè)，為該路段的路面改擴建提供科

2、學(xué)的指導(dǎo)。一、概 述 京珠國道主干線起自北京，經(jīng)河北、河二、試驗路原路面路況調(diào)查1、原路面設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)2、交通量調(diào)查3、原路面病害調(diào)查4、原路面彎沉及平整度調(diào)查二、試驗路原路面路況調(diào)查1、原路面設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)1、原路面設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu) 試驗路擬定在K260+180K262+062南、北行方向各兩公里。原路面采用的標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100,路面設(shè)計彎沉為0.196mm，設(shè)計行車速度分路段采用100或120km/h。原路面結(jié)構(gòu)如右圖所示：4cm AK-16A6cm AC-20I6cm AC-25I1cm 下封層20cm 6水泥穩(wěn)定碎石36cm 4水泥穩(wěn)定碎石1、原路面設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu) 試驗路擬定在K

3、260+18042、交通量調(diào)查 有關(guān)單位在鳳圍分離式立交橋處對車流量進行了24小時不間斷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果為全天24小時車輛通過量為13141車次，其中二軸車輛最多達(dá)5200車次，三軸車也占了相當(dāng)大的比重，而這些車輛往往超載都相當(dāng)嚴(yán)重。在本路線上行駛的貨車有嚴(yán)重超載的達(dá)68以上，而且超載以交通量占很大比重的2軸車和3軸車為主體，通常的超載率為66.4124.3之間，最大2軸車超載軸重達(dá)16.6噸以上。各類車次統(tǒng)計分類如下：車型小車類(輛)大車類(輛)中巴，小型貨車，吉普車和小轎車大客車大貨車2軸3軸4軸5軸6軸南行(次)15187252418913422142201北行(次/p>

4、917519161156合計(次)131412、交通量調(diào)查 有關(guān)單位在鳳圍分離式立交橋處對車3、原路面病害調(diào)查 原路面的基本狀況是京珠南瀝青混凝土路面出現(xiàn)的病害有車轍、坑槽、橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂、車轍以及沉陷。 其中最多、最嚴(yán)重的破壞形式為車轍、坑槽，其次為橫向裂縫。 3、原路面病害調(diào)查 原路面的基本狀況是京珠南沉陷、車轍沉陷、車轍坑槽、唧漿坑槽、唧漿橫向裂縫橫向裂縫4、原路面彎沉及平整度調(diào)查 除南行線局部行車道超出設(shè)計彎沉外，其余路段均在設(shè)計彎沉值以內(nèi)。試驗路段的兩個方向超車道平整度均在0.8mm以內(nèi)；北行行車道的平整度只有個別路段平整度超過標(biāo)準(zhǔn)(1.2mm)；南行行車道的平整度則比較差

5、。 4、原路面彎沉及平整度調(diào)查 除南行線局部行車道超出三、現(xiàn)場取樣室內(nèi)試驗及分析 為深入研究分析路面車轍形成的原因，對現(xiàn)場取樣試樣。野外試件的車轍（動穩(wěn)定度）實驗：試件尺寸為3216cm，厚度為層厚，要求分層取出，每個取樣位置不少于4塊。但由于現(xiàn)場情況分層取出難度大，只好一起三層取出。直剪試驗：每個位置取樣至少3個，試件尺寸采用100mm，厚度為層厚。將現(xiàn)場取回的大塊試件按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTJ052-2000） T097“瀝青混合料車轍試驗”的要求在大型切割機上切割成300mm150mm50mm的車轍試件，要求每層每組不少于3塊試件，然后將試件安裝在300mm300mm5

6、0mm標(biāo)準(zhǔn)車轍試模的中部，并用薄木片將試件固定，兩旁剩余部分用新拌瀝青混合料填充，起固定試件作用。本次共完成了全部12處取樣位置的115塊試件的測試。在室內(nèi)分別進行了取樣試件的車轍試驗、混合料的抽提試驗、密度試驗和抗剪強度試驗等，結(jié)合路面破損狀況的調(diào)查，提出較合理的罩面瀝青混合料設(shè)計參數(shù)和指標(biāo)。 三、現(xiàn)場取樣室內(nèi)試驗及分析 為深入研究分析路面車轍形成的原因現(xiàn)場鉆芯取樣現(xiàn)場鉆芯取樣取樣試件的芯樣圖取樣試件的芯樣圖裝入車轍試模內(nèi)的現(xiàn)場取樣試件 裝入車轍試模內(nèi)的現(xiàn)場取樣試件 車轍試驗完成后的試件 車轍試驗完成后的試件 現(xiàn)場取樣車轍試驗結(jié)果 指標(biāo)位置動穩(wěn)定度（次/mm）上面層中面層下面層NK155+1

7、00523784421264SK160+98594906909386SK175+9103691413-NK177+50028713481291NK191+08091847142310NK217+6002513652406NK227+600700017000480SK235+025600791405SK256+0259125182001089SK274+15012194131424SK277+020593606626SK281+50529881581872現(xiàn)場取樣車轍試驗結(jié)果 指標(biāo)動穩(wěn)定度（次直剪試驗過程 直剪試驗過程 現(xiàn)場取樣結(jié)果分析 運用方差分析、協(xié)方差分析、相關(guān)分析和多元線性回歸分析等統(tǒng)計

8、理論對路面車轍形成的影響因素進行了深入而細(xì)致的分析，從中分析得到路面中面層高溫穩(wěn)定性是車轍形成的關(guān)鍵影響因素，借助回歸方程，得到了下面層動穩(wěn)定度的建議值為800次/mm，而對于長大縱坡和超高較大的路段，考慮受力狀況的不利影響，建議適當(dāng)增大下面層瀝青混合料動穩(wěn)定度為1000次/mm。對于中表面層建議采用改性瀝青以提高路面抗車轍能力。通過取樣位置級配特點與車轍對應(yīng)關(guān)系的研究，提出了合理的罩面材料級配，指導(dǎo)下階段罩面材料的設(shè)計。 現(xiàn)場取樣結(jié)果分析 運用方差分析、協(xié)方差分析、相關(guān)分析和多四、瀝青路面實測溫度場分析 京珠高速公路粵南段地處南方夏季炎熱地區(qū)，為了深入研究路面溫度場狀況和試驗溫度的確定提供有

9、力的依據(jù)，并指導(dǎo)路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計，課題組決定在現(xiàn)場布設(shè)溫度測試點。根據(jù)目前路線途徑區(qū)域的氣溫分布狀況，課題組在沿線選擇三個溫度測試點：翁城（k160+930）、佛岡(k235+710)和北興(k288+950)三個典型位置，這三個測點分別位于路線的南北兩端和中間。 四、瀝青路面實測溫度場分析 京珠高速公路粵南段地處南方溫度傳感器深度梯度方向埋設(shè)示意圖和現(xiàn)場埋設(shè)圖2cm2cm3cm溫度傳感器3cm3cm3cm溫度傳感器深度梯度方向埋設(shè)示意圖和現(xiàn)場埋設(shè)圖2cm2cm3c實測溫度場結(jié)果及分析 全線高溫季節(jié)層內(nèi)最高溫度翁城為71、佛岡和北興達(dá)74；中面層的最高溫度達(dá)到70，一般比上面層最高溫度低大約4；

10、而下面層最高溫度均低于64，因此中面層也承受相當(dāng)高的溫度作用，加上高剪切應(yīng)力的聯(lián)合作用，提高中面層的抗車轍能力是提高瀝青路面結(jié)構(gòu)整體抗車轍能力的關(guān)鍵所在。從全線的高溫變化狀態(tài)來看，從北到南溫度逐漸升高。 實測溫度場結(jié)果及分析 五、原材料試驗和配合比設(shè)計1、原材料試驗2、試驗路修復(fù)和罩面方案2、修復(fù)層AC-20配合比設(shè)計3、罩面層SMA-13配合比設(shè)計五、原材料試驗和配合比設(shè)計1、原材料試驗1、原材料試驗 工程所采用佛岡貴田料場花崗巖、南海產(chǎn)玄武巖、獅前產(chǎn)石灰?guī)r、科氏三水改性瀝青、AH-70重交瀝青經(jīng)室內(nèi)試驗，得出各項指標(biāo)都滿足規(guī)范和技術(shù)要求。1、原材料試驗 工程所采用佛岡貴田料場花崗巖、南海產(chǎn)

11、玄武2、試驗路修復(fù)和罩面方案 路面修復(fù)采用兩種方案，即改性AC-20瀝青砼和AH-70重交瀝青加抗車轍劑的AC-20瀝青砼。罩面層SMA-13的采用四種材料組合方案，目的在于對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)石料作一次對比分析。罩面層組合方案材料組成方案一全部花崗巖 方案二1015cm、510cm、35cm花崗巖，03cm石灰?guī)r 方案三1015cm、510cm花崗巖，35cm、03cm石灰?guī)r 方案四1015cm、510cm玄武巖，35cm、03cm石灰?guī)r 2、試驗路修復(fù)和罩面方案 路面修復(fù)采用兩種方案，即改性A3、修復(fù)層配合比設(shè)計 通過室內(nèi)級配的反復(fù)比較，最終推薦的修復(fù)層配合比如下圖所示： 通過室內(nèi)試驗，確定SBS改性

12、瀝青AC-20C瀝青混合料的最佳油石比為4.3%，添加抗車轍劑AH-70重交瀝青混合料的最佳油石比為4.3% 3、修復(fù)層配合比設(shè)計 通過室內(nèi)級配的反復(fù)比較，最終推薦的 修復(fù)層配合比設(shè)計試驗結(jié)果 在選定油石比后，對瀝青混合料進行抗水損害能力、抗車轍能力和凍融劈裂等試驗，進行檢驗和驗證 。試驗結(jié)果見下表： 從表中可以看出，試驗結(jié)果很好地滿足了規(guī)范要求。結(jié)合料種類 動穩(wěn)定度（次/mm） 凍融劈裂殘留強度比（） 殘留穩(wěn)定度（） 極限應(yīng)變（）SBS改性瀝青 5301 85.6 92.9 2949 AH-70瀝青加抗車轍劑 6189 81.1 89.6 2433 規(guī)范要求 3000 80 80 修復(fù)層配合

13、比設(shè)計試驗結(jié)果 在選定油石比后，對瀝青混4、罩面層配合比設(shè)計 罩面層配合設(shè)計如下圖所示： 通過室內(nèi)試驗，確定SMA-13方案一的最佳油石比為6.3，方案二的最佳油石比為6.2，方案三的最佳油石比為6.3，方案四的最佳油石比為6.4。4、罩面層配合比設(shè)計 罩面層配合設(shè)計如下圖所示：罩面層配合比設(shè)計試驗結(jié)果 對罩面層瀝青混合料進行了飛散、析漏、動穩(wěn)定度、凍融劈裂、殘留穩(wěn)定度、低溫彎曲等室內(nèi)試驗，結(jié)果如下表所示：材料組合方案飛散損失率（）析漏率（）動穩(wěn)定度（次/mm） 凍融劈裂殘留強度比（） 殘留穩(wěn)定度（）極限應(yīng)變（）方案一3.30.080592680.795.43290方案二3.70.064524

14、790.695.72861方案三3.70.064455089.195.93045方案四3.30.056381893.295.63098規(guī)范要求150.1300080802000罩面層配合比設(shè)計試驗結(jié)果 對罩面層瀝青混合料進行了飛散、六、舊路病害處理和聯(lián)結(jié)層施工1、舊路銑刨2、裂縫處理3、聯(lián)結(jié)層施工六、舊路病害處理和聯(lián)結(jié)層施工1、舊路銑刨1、舊路銑刨 對彎沉不合格和路面破損比較嚴(yán)重的地段采用CM2000型銑刨機銑刨。處理方案有如下兩種：行車道全部銑刨10，寬度為4m，南行超車道彎沉不合格地段銑刨10，寬度為3.65m。 1、舊路銑刨 2、裂縫處理 本試驗路對裂縫主要采用魁道熱粘壓縫帶和魁道接縫帶

15、進行處理。其施工過程如右圖所示：2、裂縫處理 本試驗路對裂縫主要采用魁道熱粘壓縫帶和魁道3、聯(lián)結(jié)層施工 為確保新舊路面的粘結(jié)，舊路面銑刨后采用1臺熱瀝青撒布車灑布SBS改性熱瀝青封層。在北行地段，銑刨后的行車道仍存在有裂縫處的地方，用長1m的土工布對裂縫進行處理。在南行地段，銑刨后的地段灑布后，再滿鋪土工布，再灑布SBS改性熱瀝青，在灑布時保證兩次用油量為1.21.6L/m2。在新攤鋪的瀝青層之間灑布改性乳化瀝青粘層。為確保罩面層與舊路面的粘結(jié)，對路面頂面在罩面前灑布SBS改性熱瀝青封層。3、聯(lián)結(jié)層施工 為確保新舊路面的粘結(jié)，舊路面銑刨后采用1七、修復(fù)層和罩面層施工及檢測1、修復(fù)層施工2、罩面

16、層施工3、試驗路檢測七、修復(fù)層和罩面層施工及檢測1、修復(fù)層施工1、修復(fù)層施工（1）瀝青混合料拌和：瀝青砼混合料在拌和廠采用意大利瑪蓮尼3000型間歇式拌和機拌制，其生產(chǎn)能力約為240t/h 。（2）瀝青混合料的運輸：瀝青混合料的運輸采用大型自卸汽車運輸。（3）瀝青混合料的攤鋪：測量組按設(shè)計寬度及10m間距進行樁位放樣和標(biāo)高測量 ，再根據(jù)設(shè)計標(biāo)高及初定的1.25的松鋪系數(shù)計算各樁位的壓實厚度、松鋪高度及掛線高度。攤鋪機按12m/min的速度進行攤鋪 。1、修復(fù)層施工（1）瀝青混合料拌和：瀝青砼混合料在拌和廠采用修復(fù)層的攤鋪和碾壓修復(fù)層的攤鋪和碾壓2、罩面層施工 罩面層瀝青混合料的拌和、運輸都與修

17、復(fù)層施工一樣。罩面層施工時由于半幅路面寬15.25m，為減小離析，采用2臺攤鋪機組機械式自動找平梁系統(tǒng)，2臺攤鋪機采用梯形攤鋪作業(yè)。在保證有足夠的工作區(qū)間的前提下，兩臺攤鋪機的距離盡量縮短，前后間距保持在10m-15m以內(nèi)，按經(jīng)驗取1.2的松鋪系數(shù)調(diào)整好縱坡儀、橫坡儀后開始攤鋪。對SMA瀝青混合料采用“1臺攤鋪機采用3臺DD-110壓路機”進行壓實,前2臺壓路機緊跟攤鋪機進行壓實,各負(fù)責(zé)半個路幅的壓實 。2、罩面層施工 罩面層瀝青混合料的拌和、運輸都與修復(fù)層施罩面層的攤鋪和壓實罩面層的攤鋪和壓實3、試驗路檢測 在修復(fù)層和罩面層施工完畢后，分別對路面進行了平整度、彎沉、壓實度等一系列的檢測。對罩

18、面層還進行了構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等檢測。 檢測結(jié)果表明，除北行K261+903行車道修復(fù)層、K260+000行車道罩面層的壓實度偏低，未達(dá)到技術(shù)規(guī)范規(guī)定的要求，但達(dá)到國家驗收規(guī)范規(guī)定的壓實度要求。其他檢測指標(biāo)（平整度、彎沉等）達(dá)到技術(shù)規(guī)范規(guī)定的要求。3、試驗路檢測 在修復(fù)層和罩面層施工完畢后，分別對路面進試驗路現(xiàn)場檢測圖試驗路現(xiàn)場檢測圖平整度檢測平整度檢測八、試驗路目前狀況 課題組于2007年5月底對試驗路做了一次跟蹤調(diào)查，試驗路路況良好，表面無輪跡帶車轍，坑槽，裂縫等病害。課題組對試驗路段做了構(gòu)造深度，彎沉，平整度，車轍深度的檢測，檢測結(jié)果見下表 。 從檢測結(jié)果來看，試驗路在通車運行將近九個月時間內(nèi)，表現(xiàn)出了良好的路面性能。檢測項目 試驗路南行線 試驗路北行線 技術(shù)要求 構(gòu)造深度(mm) 0.95 0.87 0.81.5 彎沉(0.01mm) 4 5 24 平整度（mm） 0.51 0.75 1.2 平均車轍深度(mm) 2.0 2.3 15 八、試驗路目前狀況 課題組于2007年5月底對試驗路做了九、結(jié)論及建議(1) 通過對實驗路段原路面狀況調(diào)查與分析并借助回歸方程，得到了下面層動穩(wěn)定度的建議值為800次/mm，而對于長大縱坡和超高較大的路段，考慮受力狀況的不利影響，建議適當(dāng)增大下面層瀝青混合料動穩(wěn)定度為1000次/mm。(2) 從瀝青路面溫度場分析得出中面層承受