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        高速公路路面設(shè)計的探討

        2015-08-02 02:46:04
        黑龍江交通科技 2015年1期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)規(guī)范集料瀝青路面

        聶 華

        (綏陽縣交通運輸局)

        本項目為設(shè)計速度80 km/h,路基寬度21.5 m 的四車道高速公路。設(shè)計根據(jù)《工可報告》及其《補充報告》平均交通量進(jìn)行計算。

        1 路面設(shè)計原則

        路面設(shè)計根據(jù)交通量及其組成情況和公路等級、使用功能、當(dāng)?shù)夭牧?、氣候、水文、土質(zhì)等自然條件,結(jié)合本地區(qū)的實踐經(jīng)驗,遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則,結(jié)合路基進(jìn)行綜合設(shè)計。

        考慮到施工方便,排水順暢,以及交通長遠(yuǎn)發(fā)展的需要,硬路肩路面結(jié)構(gòu)采用同行車道一致的結(jié)構(gòu)。路面采用瀝青混凝土,路基路面一次建成;各路面結(jié)構(gòu)段之間設(shè)置過渡段。

        2 路面設(shè)計界面

        路面設(shè)計包括。

        路基段路床頂面以上的路面結(jié)構(gòu)。

        互通式立交區(qū)主線、匝道及收費廣場路面以及分離式立交、通道、老路改移、支線等路面數(shù)量計入本冊。

        對構(gòu)造物之間路基長度小于50 m 的路段采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。

        收費廣場采用鋼筋水泥混凝土路面;通道路面采用水泥混凝土路面。

        各路面結(jié)構(gòu)類型之間設(shè)置過渡段。

        橋梁路段橋面(含橋頭搭板)水泥混凝土頂面的瀝青鋪裝層;隧道路段水泥混凝土基層、平整層的瀝青鋪裝層。

        收費廣場、硬路肩外側(cè)的停車區(qū)、服務(wù)區(qū)等附屬設(shè)施的路面工程數(shù)量納入相應(yīng)各項工程內(nèi)。

        3 設(shè)計依據(jù)

        (1)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01-2003;

        (2)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》JTG D50-2006;

        (3)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004;

        (4)公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》JTG D40-2002;

        (5)公路排水設(shè)計規(guī)范》JTJ 018-97;

        (6)公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》JTJ003-86;

        (7)公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計規(guī)范》JTJ/T006-98;

        (8)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004;

        (9)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ052-2000;

        (10)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000;(11)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F30-2003;

        (12)《貴州省駕歐至荔波高速公路工程可行性研究報告》。

        4 路面設(shè)計參數(shù)

        該項目位于V3(貴州山地過濕區(qū))。軸載采用BZZ-100 中等交通等級,設(shè)計使用年限15年。交通量的計算依據(jù)《工可》及相關(guān)資料所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行。以2015年為設(shè)計基年?;ネㄔ训缆访娼Y(jié)構(gòu)按瀝青混凝土路面設(shè)計,累計當(dāng)量軸載按最大交通量匝道計算。路面設(shè)計、結(jié)構(gòu)層參數(shù)詳見表1。

        表1 路面設(shè)計參數(shù)表

        表2 路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)表

        5 路面材料

        5.1 材料選擇

        路面主要材料按因地制宜、經(jīng)久耐用、節(jié)約投資的原則選擇,主要材料如下。

        (1)瀝青采用70 號A 級道路石油瀝青(中、下面層用)和SBS 改性瀝青(表面層用)。

        (2)根據(jù)黔高總司紀(jì)要[2011]205 號要求,本項目“路面上面層骨料采用沿線優(yōu)質(zhì)灰?guī)r”。

        (3)中、下面層用粗集料,設(shè)計主要從沿線料場開采或采購。

        (4)基層用集料,主要從沿線料場開采或采購。

        (5)瀝青面層用細(xì)集料,采用優(yōu)質(zhì)灰?guī)r加工,不得使用加工橋涵混凝土碎石的邊腳料-石屑。

        (6)水泥混凝土路面用粗集料采用強度不小于60 MPa的硬質(zhì)灰?guī)r,細(xì)集料應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)灰?guī)r加工成的機制砂。

        (7)瀝青路面用礦粉采用不含雜石的灰?guī)r研磨,礦粉應(yīng)干燥、潔凈,能自由地從礦粉倉流出。

        5.2 混合料組成設(shè)計及技術(shù)要求

        (1)表面層瀝青混凝土

        表面層采用細(xì)粒式改性瀝青混凝土(AC-13),其集料采用玄武巖加工,礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)。瀝青混合料配合比必須進(jìn)行馬歇爾試驗后確定,以確保合適的改性瀝青用量及礦料級配,瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計或相關(guān)規(guī)范要求。

        表3 AC-13 級配組成值

        (2)中、下面層瀝青混凝土

        中面層采用AC-20C,粗集料采用石灰?guī)r。礦料級配范圍應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)表5.3.2-2 中的規(guī)定。下面層采用AC-25C,粗集料采用石灰?guī)r。礦料級配范圍應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)表5.3.2-1、5.3.2-2 中的規(guī)定。

        表4 熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗技術(shù)指標(biāo)

        表5 瀝青混合料級配組成值

        (3)透層、粘層、稀漿封層

        ①透層采用慢裂陽離子噴灑用乳化瀝青,粘層采用快裂陽離子噴灑用乳化瀝青。透層采用PC-2 型,粘層采用PC-3 型,須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)表4.3.1,4.3.2 的質(zhì)量要求和表9.1.4,9.2.3 中規(guī)格和用量要求。

        ②稀漿封層采用慢裂或中裂拌和乳化瀝青BC-1 型,須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)表4.3.1,4.3.2 的質(zhì)量要求和表6.5.5,6.5.6 中礦料級配及混合料技術(shù)要求。

        (4)水泥穩(wěn)定碎石

        水泥穩(wěn)定碎石集料級配應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D50-2006)表6.1.6-2 中骨架密實型級配范圍的規(guī)定,其壓碎值不大于30%。7 d 無側(cè)限抗壓強度為3 ~4 MPa。

        表6 水泥穩(wěn)定碎石混合料級配范圍

        (5)級配碎石

        級配碎石集料級配應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)表6.2.7 中2 號級配的規(guī)定,其壓碎值不大于30%。

        (6)水泥混凝土

        收費廣場、隧道及通道采用水泥混凝土路面。材料技術(shù)要求符合《公路水泥混凝土路面路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D40-2002),水泥混凝土的28 天齡期設(shè)計彎拉強度:主線、互通匝道收費廣場、隧道路面設(shè)計彎拉強度fcm≥5.0 MPa;通道路面設(shè)計彎拉強度fcm≥4.0 MPa。

        (7)橋隧鋪裝層防水

        為確保橋面、小于1 km 隧道全段、大于1 km 隧道(下坡隧道入口300 m,上坡隧道出口300 m)防水質(zhì)量和加強瀝青混凝土與橋面的連接,對所有橋面、長隧道入口均要求進(jìn)行防水工程施工。施工前要求采用全自動封閉式打砂機對界面進(jìn)行噴砂打磨,保證界面清潔、平整和干燥,噴涂要求均勻,無氣泡、表面不流淌,無堆積現(xiàn)象。防水材料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下。

        表8 防水材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        6 路面結(jié)構(gòu)方案及表面層集料選擇

        6.1 路面類型比選

        路面面層主要有瀝青混凝土和水泥混凝土兩大類型,瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面在技術(shù)上各有其優(yōu)缺點,強度上均能滿足高速公路的需要。

        本項目處于山嶺重丘區(qū),頻繁的高填深挖使得路基不均勻沉降難免出現(xiàn),水泥混凝土路面是剛性路面,對變形的適應(yīng)能力遠(yuǎn)不及瀝青混凝土路面,對路基不均勻沉降也很敏感,極易產(chǎn)生錯臺、裂縫和斷板等病害,而且破壞后修復(fù)困難。而瀝青混凝土路面平整度好、噪音小、行車舒適性好、不反光、施工養(yǎng)護(hù)維修方便、對路基變形的適應(yīng)性強,具有耐磨、孔隙率小、抗疲勞、高溫抗車轍、低溫抗開裂的優(yōu)點,適用于本項目山區(qū)公路的特點。

        綜合比較,由于本路段位于山區(qū),氣候?qū)返挠绊戄^大,瀝青混凝土路面對路基變形的適應(yīng)性強,本項目路面面層采用瀝青混凝土路面。

        6.2 下面層(ATB-25 和AC-25C)比較

        AC-25C 為密級配瀝青混凝土,空隙率3.5% ~4.0%之間,能有效防止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu),同時有較好的耐久性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性;ATB-25 為瀝青穩(wěn)定碎石空隙率4.5%左右,密水性較AC-25C 差,同時模量較AC-25C 低,因此對于相同的交通量,ATB-25 較AC-25C 應(yīng)設(shè)計更大的厚度;ATB-25 耐久性一般,但相比AC-25C 能更好的防止水泥碎石穩(wěn)定基層產(chǎn)生的反射裂縫。

        從經(jīng)濟方面比較,ATB-25 與AC-25C 都屬于熱拌瀝青混合料,都采用同類型的灰?guī)r集料,生產(chǎn)拌合工藝相差無多,其最大的差別在于ATB-25 比AC-25C 的瀝青用量約低0.5 個百分點,然而在滿足相同交通荷載的情況下,ATB-25 要比AC-25C 厚2 cm 左右,因此綜合考慮其造價相差并不大。

        目前貴州省高速公路多采用AC-25C 作為下面層,以ATB-25 作為下面層的情況僅在少量試驗路上出現(xiàn)過,其使用效果以及在貴州地區(qū)的適應(yīng)性有待進(jìn)一步觀測研究,因此該高速公路下面層選擇傳統(tǒng)的AC-25C 密級配瀝青混凝土。

        6.3 基層選擇

        水泥穩(wěn)定碎石基層是高速公路中常用的一種半剛性結(jié)構(gòu),其強度和抗壓回彈模量都較高、水穩(wěn)定性好,施工工藝成熟,結(jié)合項目沿線料較多,便于就地取材,易于機械化施工。在貴州地區(qū)石料來源又比較豐富,水泥供應(yīng)也比較充足,因此優(yōu)先采用。

        6.4 推薦方案的確定

        經(jīng)綜合比選,推薦方案路面結(jié)構(gòu)采用表面層4 cmAC-13+中面層6 cmAC-20C+下面層8 cmAC-25C+基層35 cm 水泥穩(wěn)定碎石+底基層15 cm 級配碎石,總厚度68 cm。

        6.5 路面表面層材料選擇

        貴州省荔波至駕歐高速公路初步設(shè)計外業(yè)驗收會議紀(jì)要(黔高總司紀(jì)要[2011]205 號)中明確:“路面上面層骨料采用沿線優(yōu)質(zhì)灰?guī)r”。據(jù)此要求,沿線共選擇灰?guī)r料場6 處進(jìn)行原材料試驗,目前毛體積密度、吸水率、壓碎值、飽和抗壓強度、粘附性等指標(biāo)試驗均以完成,磨光值指標(biāo)試驗尚在進(jìn)行中,后期將綜合各項原材料性能指標(biāo),對沿線灰?guī)r料場進(jìn)行比選和推薦。

        [1]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)[S].

        [2]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTG D50-2006)[S].

        [3]公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)[S].

        [4]公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范(JTG D40-2002)[S].

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