谈论道路沥青路面层设计策略

评论 建筑网 |  2013-06-17 16:39    

   公路工程是维持社会交通运输的主要项目,政府投资当地公路建设可带动区域经济的发展,满足了区域交通线路正常行驶的需求。早期公路路面只利用混凝土材料铺设施工,长期勘测发现这种方案在雨水或潮湿季节易引发公路病害,公路路面层会出现裂缝、沉降等病害。这不仅降低了公路沥青层面的结构性能,也破坏降低了工程投资的经济收益。

  1沥青混凝土材料的推广运用

  沥青混凝土俗称沥青砼,经人工选配具有一定级配组成的矿料与一定比例的路用沥青材料,在严格控制条件下拌制而成的混合料。沥青混凝土是公路项目施工的新材料,其能摆脱传统施工工艺及路面结构存在的诸多不足,显著改善了沥青路面各层面的综合性能。现场施工人员结合沥青路面层性能要求,应从配料组合及制作工艺两方面加以控制。

  1.1配料组合

  沥青混合料的强度主要表现在两个方面。一方面是沥青与矿粉形成的胶结料粘结力;另一方面是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒的巨大表面积使沥青材料形成薄膜,从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性。选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者,以达到加入适量沥青后混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。沥青混合料中的沥青适宜用量,应以试验室试验结果和工地实用情况来确定。

  1.2制备工艺

  热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂,在线路较长时宜选用移动式热拌机。沥青拌和厂的主要设备包括:沥青加热锅、砂石贮存处、矿粉仓、加热滚筒、蒸汽锅炉、除尘设施等。拌和机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上,过去多采用先将砂石料烘干加热后,再与热沥青和冷的矿粉拌和。为了防止残留在混合料中的水分影响沥青混凝土使用寿命,最好能同时采用沥青抗剥落剂,以增强抗水能力。

  2公路沥青路面主要的病害形式

  社会经济的快速发展促进了交通行业的改革,随着城市与农村地区的经济往来日趋频繁,公路成为了交通网络运行的主要载体。车流量增多对沥青路面造成的破坏作用也日趋明显,尤其是交通主干要道的沥青路面更容易受到损坏。经专家实地勘测总结,沥青路面层常见的病害包括:裂缝、车辙、沉降等。设计人员在规划沥青路面层时要考虑到各种病害的防范。

  2.1裂缝

  对于公路工程而言,裂缝是项目施工期间常见的通病,也是路面层设计控制的难点。比较常见的裂缝是温度差异过大所致,沥青路面混合料凝固阶段,由于温度高低变化幅度超出标准范围,破坏了沥青路面结构的牢固性。另外,沥青原始材料的质量及混合料的性能,也容易导致裂缝的出现,严重损坏了沥青路面层的完整性,不利于公路交通的安全行驶。

  2.2车辙

  车辆行驶时沥青路面外部产生力作用,地面荷载超标会造成路面层结构材料发生异向偏移,经过一段时间的冲压会形成“车辙”。引起车辙现象的因素包括:一是混合料凝固不完全,路面层的强度性能弱而难以抵制外力荷载的破坏;二是渗水量过多,沥青路面在雨水季节的渗入量增大,混凝土内水分过多使材料变得松散,难以承受路面荷载而产生变形。

  2.3沉降

  地理环境对公路沥青路面层也会造成不利的影响,特殊区域的路基形式复杂多变,地下水流的冲蚀极易损坏路基结构的牢固性。沉降病害多数由于公路的地基构造不稳定所致,如:施工单位开挖路基的面积、深度、坡度等参数与工程图纸的标准不一致;道路基坑未设置加固或支护体系,这些都不利于沥青路面层的结构要求,给上层路面造成一定程度的破坏。

  3沥青路面层结构加固设计的重点

  新时期国家对道路工程的监管力度更严,沥青路面层的作业质量、结构性能、日常病害等已成为竣工考虑的重要内容。沥青混凝土材料已逐渐取代土石材料,在水利工程建设中的运用范围越来越广。为了避免渗漏病害对沥青路面造成的破坏作用,施工单位应根据渗漏的实际情况制定加固方案,及时控制沥青路面病害。沥青路面加固设计要从基坑处理、路面支护、材料配制等方面进行。

  3.1基坑处理

  公路结构大体分为上部、中部、底部等三个层面,而基坑是沥青路面的最底层结构,也是承受水流冲击力的重点位置。水利施工初期,要对基坑实施综合性的加固处理。如:设计人员可按照基坑面积的大小,设计钢筋加固、坡面加固等形式,改善基坑的抗病害能力。设计人员应按照沥青路面层的结构状况,合理编制基坑处理方案。

  3.2路面支护

  设计支护结构是防范或处理公路病害的最佳方式。首先,对未发生病害的路段设置支护结构,可增强其抵抗病害的能力;若沥青路面已经出现渗漏病害,施工单位需及时安排技术人员修补处理,以免渗漏问题进一步扩大。设计人员根据材料体渗漏的程度,制定结构加固方案。小范围渗漏可用土工膜材料摊铺,大范围渗漏要利用钢筋混凝土整体加固支撑。

  3.3材料配制

  沥青材料与混凝土材料混合使用,其配制工艺的科学性决定了后期材料使用的性能。因此,优化设计混合料的调配方案也是很关键的。施工单位设计混合料的配合比时要考虑路面层的“抗病害”要求,除了对水泥、砂石、水等基本要素加以控制外,可适当添加化学试剂增强材料性能。抽样检测沥青混凝土材料的性能,符合要求后再正式运用于路面施工。

  4路面层设计需注意的其它问题

  除了对公路沥青路面层的主体结构进行优化设计外,还需考虑结构之间的配合问题。如:公路沥青道路的排水系统、路面层的摊铺厚度等,这些方面经过优化设计后可显著改善沥青路面的耐久性。结合长期积累的设计经验,笔者总结了沥青路面层优化设计中需要注意的其它内容。

  4.1排水系统

  给排水系统的功能是及时调配路面聚集的水分,以免积水时间过长浸入路面层。设计排水系统的具体方法:一是吸水,为防止下雨时期路面水量聚集过多,在沥青道路的土层结构里铺设过滤层及吸水管道;二是排水,排水管道的设计要防止阻塞现象,应尽量布置大管径的水管,保持路面排水畅通无阻。

  4.2层面厚度

  沥青道路各层面之间的厚度大小需严格控制,设计人员要掌握公路所处区域的地质环境,确定层面厚度的尺寸大小。正常情况下,层面厚度最基本的要求是达到实用性、耐久性、抗灾性等要求,可参照这些要求适当调整路面层的构造。如:公路沥青道路的基层、底基层的厚度标准分别为15cm、20cm,也可适当扩大层面的尺寸。

  5结语

  总之,沥青混合料用于路面层施工可大大改善道路的结构性能,避免外界因素造成的各种病害。设计人员在规划沥青路面层结构时要充分考虑材料、结构、支护等因素,设计出更加完善的公路沥青建设方案。此外,对于沥青路面层的辅助结构也应详细地设计安排,及时排出路面聚集的雨水。

 


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