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1、国家级精品课程路基路面工程第十七章使用性能评价与资产管理长安大学公路学院博士、http:2主要内容第一节第二节第三节第四节路面病害类型及成因使用性能评价 路面养护与维修路面管理系统3一、路面病害类型及成1.1沥青路面病害及成因1.2水泥路面病害及成因因1.1 沥青路面的病害及成因变形沉陷、车辙、推移拥包沥青路裂缝横裂、纵裂、龟裂面病害表面损坏水损坏泛油、磨光松散、坑洞、唧浆1.2 水泥路面的病害及成因水泥混凝土路面病害类型路面接缝破坏路面表面破坏路面变形病害路面断裂病害6二、路面状况与评定现状破损状况行驶质量与评价与评价2.4抗滑性能测试与评价车辙结构强度与评价与评价2.7使用性能综合评价2.
2、1沥青路面使用性能及评价现状沥青路面使用性能功能结构2.1沥青路面使用性能及评价现状评2.20世纪60年代初期,根据AASHO试使用( 服务) 性能评价指标, 建立了PSI (Present Serviceability Index)路面评价模型。PSI模型拉开了世界范围内路面使用性能评价技术研究的序幕。国家英国评价指标使用性能评价指数(PSI,PresentServiceabilit y Index)路面状况指数(PCI,Pavement Condition Index)道路状况指数 (RCI, Road Condition Index)养护管理指数(MCI,Maenance Control
3、 Index)行驶舒适性指数 (RCI, Riding Comfort Index)2.1沥青路面使用性能及评价现状1)国外路面评价指标(1)使用性能评价指数(现时服务能力指数PSI)AASHO、PSI等分别建立了不同用途的路面之后,英国、使用性能评价模型。模型的共同特点:将客观检测数据与标准的评价尺度的标尺评价路面的破损程度。建立联系,利用PSI 5.03 1.91log 1 SV 0.01C P 0.21RD22.1沥青路面使用性能及评价现状(2)养护管理控制指数(MCI)道路1978年,去掉了路面修补率参数,标定了美国PSI模型参数,并确定为养护技术:PSI 5.03 1.91log 1
4、 SV 0.01: PSI 4.53 0.518 log 0.371C P 0.21RD2C 0.174D22.1沥青路面使用性能及评价现状建设省土木,养护管理(控制)指数 MCI ( Maenance Control Index )。与PSI 不同,饭岛等采用的组由道路管理组成,现场评价的目的也仅是考虑道路平整度、路面裂缝率和车辙深度对道路养护管理和养护需求的影响。MCI 10 1.48C 0.3 0.29D0.7 0.470.22.1沥青路面使用性能及评价现状桥本( 1986 ) 建立了单的行驶舒适性指数 RCI( Riding Comfort Index ),弥补了MCI模型不能充分反映
5、道路平整度对道路用户影响的缺陷。RCI 模型是一个典型的单路面评价模型。RCI 10 1.702.1沥青路面使用性能及(3)道路状况指数( RCI )英国路况检定规范( Roads Board, 2007)采用基于SCANNER Surveys 的道路状况指数 RCI (Road Condition Indicator)多参数评定模型。RCI是一个综合指数,需要采用SCANNER Surveys快速检测技术及设备检测如下路面数据:3m和10m 纵断面平整度的行驶质量数据;轮迹带处的车辙深度;路面纹理深度;整个车道的裂缝率(Cracking轮迹处裂缝率。ensity );5RCI RCIiWi
6、Fii12.1沥青路面使用性能及评价现状(4)路面状况指数(PCI)以上模型的共同特点:用回归技术建立路况指标与价的直接关系。评法建模还有另法,即扣分法。用扣分法建立的路面状况评价模型 PCI ( Pavement Condition Index)是一种单非线性关系模型。PCI 模型的扣分值和单项重复损坏修正系数(02.0)根据经验确定,优点是能够精确计量并确定由多种损坏所导致的总体损坏程度,难点在于必须准确取得不同损坏的扣分值和相关重复损坏修正系数。pm(i )P(Ti , S j , Dij )F (t, p)i1j 12.1沥青路面使用性能及评价现状2)国内路面评价指标(1)我国早期路面
7、评价模型20世纪80年代末期,交通部公路科学浙江等省市选择试验路段,实施路况了行驶舒适性和路面损坏等数据。试验仅研究道路平整度和路面破坏率两个后在评价,并和。对试验数据进行分类分析,设定各种函数形式,分别进行单项分析,再综合建立路面评价模型。 a2lg(1 BI )8.490.331DRP2.1沥青路面使用性能及评价现状(2)路面管理系统(CPMS)评价模型早期建立的PCI模型,既包含路面破损指标DR又包含行驶舒适性指标BI,在概念上存在模糊性。路面管理系统CPMS及 公路养护技术规范(交通部,1996,2001)采用了更清晰直接的分项指标建模方法。RQI 100 a DRRQI 11.5 a
8、 IRI213100RQI 1 a1 exp(a2IRI )2.1沥青路面使用性能及评价现状(3)PQI (Pavement Quality Index )评价模型路面损坏、道路平整度、路面车辙、抗滑性能和路面结构 强度的评价结果,通过权重累加,得到路面总体使用性能评价结果 PQI。PQI w1PCI w2 RQI w3 RDI w4 SRI w5 PSSI2.1沥青路面使用性能及评价现状2.1沥青路面使用性能及评价现状方式:全面或抽样频率:遵照公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)的规定。检测频率公路等级评价指标路面破损(PCI)路面平整度(PQI)抗滑性能(SRI)路面车辙(RD
9、I)结构强度(PSSI)高速公路、一级公路1年1次1年1次2年1次1年1次抽样检测二、三、四级公路1年1次1年1次2.2 沥青路面破损状况与评价(1)破损类型及分级破损类型2.2 沥青路面破损状况与评价公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)将沥青路面损坏分为11类21项。公路沥青路面养护技术规范(JTJ 072.2-2001)将沥青路面破损分为裂缝类、松散类、变形类和其他类等四大类。裂缝类路面结构的整体性因裂缝而受到破坏,包括龟裂、不规则裂缝、纵向裂缝和横向裂缝;松散类路面表层部分因出现局部的脱落、集料散失而产生的一系列破坏,包括坑槽、麻面、脱皮、啃边和松散;变形类路面结构虽仍保持整
10、体性,但在各种的作用下外形产生较大的变化,包括沉陷、车辙、搓板、波浪和拥包;其他类包括泛油、磨光、修补损坏、冻胀和翻浆。2.2 沥青路面破损状况与评价类型分级外观描述分级指标裂缝类龟裂轻初斯龟裂,缝细、无散落,裂区无变形块度:20-50cm中裂块较大,缝较宽,无或轻微散落或轻度变形块度:20cm重裂块破碎,缝宽,散落重、变形明显,急待修理块度:100cm重缝宽,散落、裂块小块度:50-100cm纵裂轻缝壁无散落或轻微散落,无或少支缝缝宽:5mm横裂轻缝壁无散落或轻微散落,无或少支缝缝宽:5mm2.2 沥青路面破损状况与评价松散类坑槽轻坑浅,面积较少(1m2)坑深:1m2)坑深:25mm松散轻细
11、集料散失,路面磨损、路表粗麻重粗集料散失,多量微坑,表面剥落麻面细小嵌缝料散失,出现粗麻面表面脱皮路面面层层状脱落啃边路面边缘破碎脱落,宽度10cm以上2.2 沥青路面破损状况与评价变形类沉陷轻深度浅,行车无明显不适感深度:25mm车辙轻变形较浅深度:25mm波浪轻波峰波谷高差小高差:25mm拥包轻波峰波谷高差小高差:25mm2.2 沥青路面破损状况与评价其它泛油路表呈现沥青膜,发亮,镜面,有轮印m2修补损坏面积因破损或病害而采取修复措施进行处治,路表外观上已修补的部分与未修补部分明显不同m2磨光路面原有粗构造或丧失,路表光滑m2冻胀路基下部的水分向上并冻结成冰引起路面结构膨胀,造成路表拱起和
12、开裂m2翻浆因路基湿软,路面出现弹簧、破裂、冒浆的现象m22.2 沥青路面破损状况与评价(2)破损指路面综合破损率(DR)DR:换算损坏面积与面换算损坏面积由路面表面各种类型的损坏通过其对路面使用性能的影响程度累积计算得到。i0 wi AiDR 100 i1A2.2 沥青路面破损状况与评价2.2 沥青路面破损状况与评价(3)破损状况检测方法公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)规定:路面损害状况检测,宜采用自动化的快速检测方法,当条件不具备时也可采用人工检测方法,检测应以1000m为基本检测或单元。人工检测:在封闭或不封闭交通的情况下,按照规定的损坏分类和识别方法,采用目测和简单工具
13、丈量的方式,人工各种路面损坏类型、严重程度和数量(长度和面积)。有条件时,可借助便携式路况数据仪(RCR)进行现场机器检测、汇总、计算和评定。2.2 沥青路面破损状况与评价机器检测路面损坏状况检测自动化是一个主要的研究和发展方向,研究领域主要集中在硬件检测系统、用性和指标评价方面。图像处理技术和系统的实在路面损坏自动化检测领域,目前以基于摄影和模式识别技术的图像检测方法应用最为广泛,可分解为图像获取子系统()和图像显示及解释子系统(数据处理)。2.2 沥青路面破损状况与评价2.路面破损状况评价评价指标:路面状况指数(PCI)PCI由沥青路面破损率(DR)计算得出PCI 100 15DR0.41
14、2PCI范围为 0 100,该值越大,路况越好。2.2 沥青路面破损状况与评价2.3 沥青路面行驶质量与评价2.行驶质量(1)行驶质量检测指标路面平整度(Smoothness):路表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化。检测指标:国际平整度指数(IRI)模拟1/4车(即单轮,类似于拖车)在80km/h速度下,车身悬挂系总位移与行驶距离之比(m/km)。目前常以IRI作为通用标准,标定其它平整度指标。IRI与所有道路平整度检测设备都具有良好的相关性:IRI a b BI2.3 沥青路面行驶质量与评价目前能输出IRI的测试设备:精密水准仪、车载式颠簸累积仪、手推式断面仪、激光断面仪等。公路工程质量检验
15、评定标准(JTGF80/1-2004)在高速公路面层的平整度评价指标中规定了标准差和国际平整度指数IRI作为平整度评价指标,两者关系的近似表达式为:= 0.6IRI。2.3 沥青路面行驶质量与评价(2)平整度检测方法2.3 沥青路面行驶质量与评价测试方法断面类(表征表面凹凸)三米直尺连续平整度仪激光平整度仪反应类(表征舒适觉)车载式颠簸累积仪评价指标三米直尺:最大间隙值h(mm)连续式平整度仪:标准差(mm)颠簸累计仪:单向累计值VBI(cm/km)2.3 沥青路面行驶质量与评价3m直尺2.主要设备3m直尺塞尺或深度尺2测试方法位置:行车道一侧车轮轮迹(距车道线0.82.0m),旧路车辙中间目
16、测确定最大间隙值位置,量测最大间隙值。2.3 沥青路面行驶质量与评价连续式平整度仪2.主要仪器八轮仪:标准长3m(前后轴距或车架长)2.3 沥青路面行驶质量与评价2评价计算评定段的平均值,标准差,变异系数高速、一级公路沥青路面、水泥混凝土路面:2.2(mm )IRI= /0.6=2 (m/km)2.3 沥青路面行驶质量与评价车载式颠簸累积仪反应类2.主要设备速度快承载车辆距离测量装置颠簸累积仪测量装置主控制系统2.3 沥青路面行驶质量与评价2评价 颠簸累积仪测值VBI与IRI相关关系对比试验4段路,每段300m,颠簸累积仪每段测5次,取平均值。水准仪分别测两轮迹处纵断高程,采样间隔250mm,
17、标准程序计算IRI,两个轮迹取平均值。IRI=a+b VBI相关系数0.99 评价将VBI换算为IRI,评价方法同前述。 坑槽、车辙严重的路面不适用。2.3 沥青路面行驶质量与评价车载式激光平整度仪断面类、无接触测试、速度高、精度高2.主要仪器承载车辆: 距离传感器:纵断面高程传感器:主控制系统2.3 沥青路面行驶质量与评价2评价 激光平整度仪测值IRI与IRI相关关系对比试验4段路,每段300m,激光平整度仪每段测5次,取平均值。水准仪分别测两轮迹处纵断高程,采样间隔250mm,标准程序计算IRI,两个轮迹取平均值。IRI=a+b IRI相关系数0.99 坑槽、车辙严重、积水、积雪、泥浆的路
18、面不适用。不能直视激光孔或反射回的激光束,损伤眼睛,只能通过红外线显示卡,或光谱交换眼镜观察光束是否存在。2.3 沥青路面行驶质量与评价2.行驶价评价指标:行驶质量指数 (RQI)RQI由国际平整度指数(IRI)计算公路沥青路面养护技术规范(H.02.JTJ072.2-2001)规定2.3 沥青路面行驶质量与评价公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)相关规定2.4 沥青路面抗滑特性与评价影响表面特性:细构造:集料表面粗糙度-低速起决定作用-材料选取考虑,抗滑耐久性,石料磨光值要求 PSV42粗构造:外露集料构造-高速决定作用,构造深度要求路面潮湿程度:水膜,漂滑不利行车速度:高,不利
19、2.4 沥青路面抗滑特性与评价2.抗滑性能(1)检测指标路面摩擦系数:表征路面抗滑性能的安全指标,即路面能否提供防止车辆轮胎滑动和减小制动距离的能力。我国沥青路面抗滑性能的检测指标:构造深度(TD,Texture depth)摆值(BPN, British PenduNumber)横向力系数(SFC,Side-way Force Coefficient)高速公路应采取SFC作为抗滑性能评价指标。对于检测结果是BPN指标的路面,可以采用关系式进行换算:SFC2.98BPN-342.4 沥青路面抗滑特性与评价(2)检测方法2.4 沥青路面抗滑特性与评价(一)摩擦系数测试方法2. 单点式测试设备摆式
20、仪2.4 沥青路面抗滑特性与评价2. 单点式测试设备DFT2.4 沥青路面抗滑特性与评价2. 制动式测试设备(1)纵向摩擦系数测试车、瑞典等国采用SAFEGATE摩擦测试车测轮部分结构图承受恒定垂直荷载的测试轮与路面紧密接触,并以恒定速度平行于车辆前进方向前进,在测试轮上产生纵向滚滑摩擦力2.4 沥青路面抗滑特性与评价(2)锁定轮摩擦测试车锁定轮摩擦测试车测试轮胎将锁定的车轮施加一定的荷载置于湿路面上,以一定的速度滑动,测量此时路面对测试轮的稳态摩擦力2.4 沥青路面抗滑特性与评价2. 偏转轮式测试设备(1)横向力系数测试仪(英国)SCRIM系统测试原理图SCRIM系统测试轮胎汽车以一定的速度
21、在潮湿路面上行驶时,试验轮胎受到侧向摩阻作用,此摩阻力除以试验轮上的载重,即为横向力系数(SFC值),该值可 以反映两个方向的摩擦力性能。2.4 沥青路面抗滑特性与评价(2)MU-METER测试仪(英国)MU-METER摩擦系数测试仪测试轮与路线纵向成15角,在测试仪行进中,测试轮受到横向力的作用,将数据进行分析,其评价指标为Mu值,该值与路面摩擦系数相 关关系。2.4 沥青路面抗滑特性与评价二、路面抗滑性能的间接测量方法铺砂法激光测量法路面纹理测试系统2.4 沥青路面抗滑特性与2.抗滑性能评价(1)评价指标公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)SRI 100 SRI minSRIm
22、in1 a ea SFC10建议采用SFC 计算路面抗滑性能指数(SRI),评价沥青路面抗滑性能。SRI90807060SFC484032.527.52.4 沥青路面抗滑特性与评价公路沥青路面养护技术规范规定2.5 沥青路面车辙与评价2.车辙(1)指标公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)规定:高速公路和一级公路,将路面车辙深度(RD)作为独立检测指标,并据此计算路面车辙深度指数(RDI)。其他等级公路,在路面损坏状况时量取车辙长度,然后根据影响宽度(0.4m)换算成路面车辙的损坏面积。大多数车辙检测设备并非直接测量路面的最大车辙深度,而是首先确定横断面上一些离散点的相对高程或者连续
23、的横断面形状,然后再根据一定的方法计算得到路面车辙深度指标。2.5 沥青路面车辙与评价对于自动车辙仪,若位移传感器的数量充足,且设计间距合理,便能够得到近似连续的车道横断面。根据所得横断面,可以采用两种方法计算路面车辙深度指标。2.5 沥青路面车辙与评价(2)检测方法2.5 沥青路面车辙与评价人工检测2.5 沥青路面车辙与评价自动车辙检测设备:基于非接触式位移传感器工作,主要由检测横梁、传感器和计算机系统三部分组成。2.5 沥青路面车辙与评价2.车辙评价(1)评价指标车辙深度指数(RDI)代表车辙深度(Dr)测试断面按一定间距(通常为50m或者20m)分布于检测路段上,在各测试断面处量测每个车
24、道上的车辙深度,并计算路面代表车辙深度(Dr)。D D StarN100 a0RDRD RDaRDI 60-a(RD-RD )RD RD RD1aab0RDRDb2.5 沥青路面车辙与评价(2)评价标准沥青路面设计方法:允许车辙深度13mmAASHTO设计方法:主要干道要求PSI2.5,车辙深度15mm路面设计方法:高速公路容许车辙深度10mmS英国Nottingham大学:行车道车辙10mm我国同济大学:高速公路容许车辙深度1015mm。2.6 沥青路面结构强度与评价2.结构强度(1)检测指标承载能力指标:路表面在荷载作用下的弯沉量表征。弯沉一般定义为路面在车辆荷载作用下发生垂直下沉变形的位
25、移量。路面结构的破坏形式不单一,需采用不同形式的弯沉值表征。对于由过量竖向变形造成的路面结构破坏,采用最大弯沉值表征结构承载能力较合适;对于由某一结构层的断裂破坏造成的,采用路表弯沉盆的曲 率半径表征其承载能力更为合适。理想的弯沉测定应包含最大弯沉值和弯沉盆两个方面。652.6 沥青路面结构强度检测方法弯沉的几个概念回弹弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形,卸载后能恢复的那一部分变形。残余弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。总弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形(回弹弯沉+残余弯沉)。容许弯沉:路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙
26、中间容许出现的最大(代表?)回弹弯沉值。设计弯沉:是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大(代表?)弯沉值。2.6 沥青路面结构强度与评价(2)检测方法672.6 沥青路面结构强度与评价(2)检测方法法:传统检测方法,速度慢,静态测试,试验方法成熟,目前为规范规定的标准方法。自动弯沉仪法:利用是总弯沉,因此使用时应用落锤弯沉仪法:利用重锤法原理快速连续测定,属于试验范畴,但测定的进行标定换算。落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉,属于动态弯沉,并能反算路面的回弹量,快速连续测定,使用时应用算。进行标定换FWD2.6 沥青路面结构强度与评价梁2.原理:杠杆原理后轮后
27、轴支架支点前轮前轴梁大梁支架支点l2l2.6 沥青路面结构强度与评价2仪具(1)标准车:单后轴双侧4轮10t,标准轴载BZZ-100。弯沉测定用的标准车参数ppdddd标准轴载BZZ-100后轴标准轴载P(kN)1001一侧双轮荷载(kN)50 0.5轮胎充气压力(Mpa)0.7 0.05单轮传压面当量圆直径(cm)22.3 0.5轮隙宽度应满足能弯沉仪测头的测试要求2.6 沥青路面结构强度与评价(2)路面弯沉仪梁:2.6m(铸铁)(2.4m+2.2m)5.4m(铝合金、折叠)(2.6m+2.8m)7.2m(4.8m+2.4m)2x1x百分表及表架2.6 沥青路面结构强度与评价(3)温度计接触
28、式路表温度计端部为平头,分度不大于12.6 沥青路面结构强度与评价2.测试过程前进卸荷法2.6 沥青路面结构强度与评价4数据整理测点实测回弹弯沉值:L (L初 L终) 22.6 沥青路面结构强度与评价支点变形修正如果用2.6m需要修正,可用2根梁联测置于,一根前一根置于轮隙,另一根梁的支点处。LT=如果用5.4m不需要支点变形修正。2.6 沥青路面结构强度与评价温度修正:沥青层大于5cm,路面温度超过202时,需要进行温度修正。修正方法:查图法()需要测得路表温度和前5日平均气温,知道沥青面层厚度和基层类型。若在非不利季节测定时,应考虑季节影响系数。评定路段弯沉平均值、标准差及代表弯沉计算。每
29、公里每一双车道80100点。 (评定标准)762.6 沥青路面结构强度与评价自动弯沉仪(激光自动弯沉仪)2.6 沥青路面结构强度与评价自动弯沉仪(激光自动弯沉仪) 自动弯沉仪测定结果为静态总弯沉。 与梁做对比试验,确定两者的相关关系LB=a+bLa相关系数R0.95换算为回弹弯沉值,才能用于路基路面强度评定。 不同路面结构和材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况,其对比关系也有所不同。2.6 沥青路面结构强度与评价落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer FWD)始于年的路面、丹麦,SHRP计划,用FWD进行长达20观测与使用性能研究。车载式拖车式内置式2.
30、6 沥青路面结构强度与评价落锤式弯沉仪(FWD)标准质量的重锤从一定高度落下,发生冲击荷载,路面表面产生瞬间变形,位移传感器测定各点弯沉、描绘弯沉盆、统计计算。2.6 沥青路面结构强度与评价落锤式弯沉仪(FWD) 测得的是动态弯沉及弯沉盆 与梁做对比试验,得回归方程:R0.95LB=a+bLFWD换算为回弹弯沉值,才能用于路基路面强度评定。 不同路面结构和材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况,其对比关系也有所不同。2.6 沥青路面结构强度与评价FWD 路表弯沉盆反算路基路面回弹模量2.6 沥青路面结构强度与评价2. 结构强度评价(1)评价指标结构强度系数(SSI):现有交通量的路面设计
31、弯沉值与实测代表弯沉值的比值,反映了路面承载能力的贮备情况。SSIld / ls路面强度结构指数:PSSI 1001 a ea2 SSI12.6 沥青路面结构强度与评价(2)评价标准高速公路和一级公路路面弯沉值的,宜采用自动弯沉仪或梁测定结果的对应落锤式弯沉仪,但应建立与关系。其他等级公路可采用沉仪。2.7 沥青路面使用性能综合评价路面综合评价指标(PQI)2.7 沥青路面使用性能综合评价 评价指标:PQI PQI用分项指标计算得出。 PQI的数值范围为0-100。其值越大,路况越好。 沥青路面养护技术规范(JTJ 072.2-2001)规定:2.7 沥青路面使用性能综合评价2.7 沥青路面使
32、用性能综合评价2.7 沥青路面使用性能综合评价 公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)规定:沥青路面使用性能评价包含路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项技术内容。其中,路面结构强度为抽样评定指标,单独计算与评定。2.7 沥青路面使用性能综合评价2.7 沥青路面使用性能综合评价与旧的公路沥青路面养护技术规范相比,公路技术状况评定标准变化:明确路面结构强度PSSI不记入PQI计算,仅作为抽样评定指标单独计算和评定,评定范围根据大中修养护需求确定,弱化了日常养护中对弯沉指标的要求;新增加了车辙状况指数RDI,一定程度上加强了对路面车辙养护的要求。公路技术状况评定标准中,也是将路面
33、综合评价标准划分为五个等级,但与公路沥青路面养护技术规范相比,每个等级的划分区段发生了变化,对公路使用状况的要求提高了很多。2.7 沥青路面使用性能综合评价92三、路面养护与维修养护技术分类养护决策方法路面管理系统实例3.1养护技术分类1983年悉尼第十七届世界道路会议,道路养护与管理技术对养护活动的范围及分类建议分为四类即:经常养护、定期养护、临时养护和改善养护。1987年理第道路会议,道路养护与管对道路养护的定义和分类进行了重新修订,将养护分为:一般养护、特殊养护和改善养护。3.1养护技术分类1.中国养护技术分类按作业性质、规模和时效性分类保养日常巡视与检查中修沥青路面养护维修内容大修专项
34、养护工程改建3.1养护技术分类我国分类方法缺点:现行分类方法的志;是“修理”,以修理作业量大小为标现行分类方法给人们的概念,似乎技术难易程度与修理工作量比。但现代养护维修技术的发展已经打破了这种界限。某些养护技术的技术含量和难度并不比有些修理作业低。现行分类方法在经费术的引入和应用设置了经费的。该分类方法主要是针对计划经济下公路养护工程拨款而制定,不利于公路养护市场化的需要。3.1养护技术分类现行分类方法反映的不仅仅是分类的方法问题,其实质反映了一种“重修理、轻预防”的观念问题。比较合理的分类方法应该是结合公路养护市场化需求,根据高速公路、普通公路和农村公路各自不同的特点和病害类型、路面损害程
35、度,以及所需采用养护维修措施的性质和功能来对养护维修作业进行分类。3.1养护技术分类2. 西方国家养护技术分类根据病害类型、路面损害程度,及所需采用养护维修措施的性质和功能进行分类:路面养护 (Pavement Maenance)路面修复(Pavement Rehabiliion)路面重建(Pavement Reconstruction)3.1养护技术分类(1)路面养护 (Pavement Maenance)各州对路面养护划分类:预防性养护(Preventive Ma矫正性养护(Corrective Ma应急性养护(Emergence Maenance)enance) enance)。这种分类
36、方法最主要的是养护的时效性,在不同的路面状况阶段,养护目的和功能不一样。许多养护方法可被用做预防性、 纠正性、应急性养护。三种养护类型用于不同的路面条件及时间(交通量),之间没有明显界限。3.1养护技术分类(2)路面修复(Pavement Rehabiliion)路面损坏已经扩散到大部分面积,但并没有发生全面性结构损坏,只需在一定深度下进行面层再生和重铺的修复作业。(3)路面重建(Pavement Reconstruction)当路面损坏由于没有及时进行修复、补强,以致于破损进入整个路面各结构层而发生结构性破坏,这时不仅路面的面层、基层和底基层,甚至于路基也需进行。3.1养护技术分类:“作业的
37、功能和目的”预防性养护、矫正性养护、应急性养护国内外养护分类国外:“重修理、轻预防”保养、中修、大修、改善(改建)国内3.2养护决策平整度、抗滑性能及破损状况的养护质量标准3.2养护决策沥青路面强度的养护质量标准沥青路面车辙养护质量标准3.2养护决策1满足强度要求 结构强度系数为中等以上路面状况指数(PCI)评价为优、良(中) 时,以日常养护为主,并对局部破损进行路面状况指数 (PCI)评价为中及中以下(次及次以下) ,应采取中修罩面措施3.2养护决策2在不满足强度要求的前提下(路面的结构强度系数为中等以下 应采取大修补强措施以提高其承载能力时),3行驶质量指数(RQl)评价为优、良(中),以
38、日常养护为主;中及中以下(次及次以下 )时,应采取罩面等措施改善路面的平整度4抗滑能力(SFC40的路段)(或SFC30或BPN32的路段),应采取加铺罩面层等措施提高路表面的抗滑能力5因路面不适应现有交通量或载重的需要,应通过提高现有路面的等级,或通过加宽等改建措施提高道路的通行能力和服务质量3.2养护决策沥青路面横坡度沥青路面平整度、抗滑性能、路面状况、 强度、车辙及路拱横坡度的养护状况若达不到上述的规定标准时,应采取适当的措其进行处治予以修复,以达到规定的要求。注意106三、沥青路面养护技术沥青路面维修养护技术常见的预防性养护技术沥青路面维修技术3.1沥青路面维修养护技术裂缝填封表面封层
39、表面罩面雾封层、还原剂封层、碎石封层、稀浆封层、路面预防性养护沥青路面维修养护技术微表处、c封层等局部铣刨罩面坑洞修补路面修复车辙填补现场再生铣刨重铺铣刨重铺再生路面路面重建3.1沥青路面维修养护技术填缝、补坑车辙填补雾状封层稀浆封层和微表处封层,表处,薄层罩面罩面再生局部性措施整体性措施,重建3.1沥青路面维修养护技术Fog;ChipSealsMicro-surfacingUltrathinbondedwearingcourse; CracksealingReflectivecrackr systemfIn-placerecyclingBasestabilization性能曲线3.1沥青路面
40、维修养护技术3.2常见预防性养护技术裂缝填封类针对还未出现较大范围的轻微网裂,而是数量有限但可以明显加以确认的局部裂缝所采取的养护措施。表面封层类敷设或涂刷一层防护层来保护原有路面的养护方法。薄层罩面类用摊铺机摊铺并用压路机碾压铺设成型的单层沥青混合料的养护方法。长安大学1. 填缝与灌缝填缝(sealing)灌缝(filling)1. 填缝与灌缝填缝(sealing)灌缝(filling)开槽加热灌缝裂缝特征裂缝处理方法填缝灌缝宽度,mm5-95-25缝边损坏程度很小或者没有(裂缝长度的25%)中等或者没有(裂缝长度的50%)年水平位移量,mm2.52.5裂缝类型横向温度裂缝向反射裂缝纵向冷接
41、缝开裂纵向反射裂缝 纵向冷接缝开裂纵向边缘开裂 分散的块状开裂1. 填缝与灌缝填缝(sealing)灌缝(filling)项目特征针对病害纵缝、横缝、微小块状裂缝适于的气候条件任何气候下均可以应用,但在干燥、温暖情况下更佳交通量影响交通量的变化对性能影响不大对结构的影响对路面结构性能没影响,但会减少水损坏施工区域要求不会影响车辆通行预估26年施工注意事项填缝的时间最好安排在天气偏凉的季节(温度在78),如安排在春季和秋季,做好清缝工作。1. 填缝与灌缝平齐式 (flush-fill)适用条件:原路面基层和直接将填缝材料浇进没有修整的裂缝,横断面良好,仅表面出现纵、并把多余的材料刮去。锯槽式(r
42、eservoir)在裂缝上部锯槽,并仅把裂缝处理材横向裂缝。使用年限:一般23年料浇入槽内,并把多余的材料要刮去。宽带式(overband)将灌缝材料浇入并溢出路表面,然后将溢出的材料用刮板做成一定形状和宽度。1. 填缝与灌缝裂缝修复材料技术性能准备时间短、养生时间短;施工和易性好;粘附性好、粘聚性高;抗软化和好;柔软并具有弹性;耐磨、抗老化、抗气候影响等。裂缝填缝或灌缝的材料主要分为高温热塑性材料、常温热塑性材料、化学处理热凝材料三类。1. 填缝与灌缝不同的裂缝处理材料的使用不同。沥青和填的方式沥青用于没有开槽的非活动裂缝,采用平24橡胶沥青用于开槽的活动裂缝,采用平填或灌缝的方式,为59年
43、左右(没有开槽的为25年);沥青用于没有开槽的活动裂缝,采用灌缝的方式,一般不超过2年;硅酮用于开槽或锯槽的活动裂缝,采用填缝的方式,一般使用至少4年。1. 填缝与灌缝灌缝技术1. 填缝与灌缝灌缝技术1. 填缝与灌缝灌缝技术1. 填缝与灌缝贴缝适用条件:原路面基层和横断面良好,将路面、基层裂缝干净,并将裂缝两侧20cm范围内的路面同时干净。仅表面出现向裂缝,伴随裂缝处有用宽刷蘸取胶粘剂延裂缝均匀涂刷,以裂较多细微的扩展裂缝。缝为中心线两侧各涂刷8cm以上。一般涂胶面积比贴缝带宽度多出1公分。预处理:干净裂缝内杂物。使用年限:一般23年剪取长度略长于裂缝长度的一段贴缝带,揭去 纸,有聚丙烯织物的
44、一面朝上,以裂(接)缝为中心线将贴缝带平整的贴在路面上。然后用滚筒用力碾压将贴缝带烫贴至路面,以确保贴缝带同路面结合为一体,不能有气泡,。如遇不规则的裂(接)缝,可用剪刀将贴缝带切断,按裂(接)缝的粘贴。但在贴缝带的结合处,要形成80-100mm的。修补完成效果2.雾封层与还原剂封层处理前处理后项目特征针对病害纵缝、横缝、微小块状裂缝;老化;水害适于的气候条件任何气候下均可以应用,但性能与路表状况有关交通量影响交通量变化对性能无影响,但与反射裂缝及原路结构有关对结构的影响对路面结构性能没影响,能有效减少裂缝引起的水害施工区域要求要进行封闭交通约2小时左右,再开放交通预估12年施工注意事项掌握不
45、好用量,会破坏路表抗摩擦能力2.雾封层与还原剂封层技术特点及适用条件雾封层:隔水、防渗、恢复路表颜色等保护路面的功能;还原剂封层:更新和还原已老化的沥青,保护尚未老化的沥青,使其维持原有性能,减缓老化时间。还原剂封层:TL-2000聚合路面强化剂、沥再生Rejuva SealTM、沥青复原剂CSupreme封涂层等。RA-C 型沥青再生剂、STAR-SEAL2.雾封层与还原剂封层雾封层适用条件:原路面基层和横断面良好,路面出现轻度的向疲劳开裂,局部有轻度松散现象,路面渗水加大。预处理:对裂缝进行处理,松散部位清除修补。使用年限:一般24年2.雾封层与还原剂封层沥再生适用条件:原路面仅仅表面出现
46、沥青老化而引起的开裂、透水严重等病害。预处理:涂刷路段要使用年限:一般23年干净。3.碎石封层沥青碎石3.碎石封层项目特征针对病害纵缝、横缝、微小块状裂缝;坑槽;水害与剥落适于的气候条件任何气候下均可以应用交通量影响交通量的变化对性能影响不大对结构的影响对路面结构性能没影响,对于疲劳裂缝更有效施工区域要求要进行封闭交通预估47年施工注意事项表面清洁,油、石尽可能同时撒布3.碎石封层优点:封水效果好;随从变形能力强;卓越的抗滑性能;造价低廉;施工速度快。用途:道路养护罩面新建路面磨耗层新建中轻交通道路面层应力吸收膜粘结层路面下封层3.碎石封层3.碎石封层碎石封层施工设备3.碎石封层碎石封层施工步
47、骤胶轮压路机碾压路面清扫粘结剂、石料洒布3.碎石封层碎石封层按施工层次的多少分为:单石单层结构(MSG)双石单层结构(MDG)双层结构(BIC)“三明治“结构(GLG)3.碎石封层单层碎石封层示意图3.碎石封层分两次撒布和碾压的单层双石封层3.碎石封层双层碎石封层示意图3.碎石封层三明治封层示意图3.碎石封层异步碎石与同步碎石封层异步碎石封层车同步碎石封层车3.碎石封层传统异步碎石防水粘结层施工自行式沥青洒布车异步碎石防水粘结层施工3.碎石封层同步碎石封层车法国生产的同步碎石封层车国内生产的同步碎石封层车3.碎石封层同步碎石施工同步碎石封层车施工补撒碎石胶轮压路机碾压清扫石料4.稀浆封层与微表
48、处稀浆封层ISSA对稀浆封层的定义:稀浆封层是一种将青、集料、水合理配比拌和并均匀摊铺到已适当处理过的路面上的混合料。我国对稀浆封层的定义:用适当级配的或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与型混合料,再均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。目的填封细小裂缝和其它路表损坏,防止水下渗改善路表纹理,提供磨耗层填封路表,降低路面老化和风化速度。4.稀浆封层与微表处微表处ISSA微表处的定义:微表处是由聚合物改性沥青集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并摊铺到原路面上的薄层结构。我国对微表处的定义:采用适当级配的或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与聚合物改性沥青、外渗剂和水按一定比例拌制成型的沥
49、青混合料,将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。目的:修复轻微至中等路面缺陷。减缓路表松散和养化填补车辙待(1.5 英寸深)防止水下渗改善路表摩擦力等4.稀浆封层与微表处稀浆封层适用条件:原路面基层良好,横断面均匀。表面病害包括:轻到中度车辙、表面不规则,轻到中度的松散。预处理:对裂缝、松散、坑槽等进行处理。使用年限:一般24年4.稀浆封层与微表处微表处适用条件:原路面基层良好,横断面均匀。表面病害包括:中度向裂缝,车辙、少量表面不规则、抗滑能力低、轻到中度的松散。预处理:填缝、唧泥处治、大的坑槽部位的修补等。使用年限:一般24年施工完成微表处施工4.稀浆封层与微表处项目特征针对病害纵缝、横缝
50、、微小块状裂缝;坑槽;沥青老化变硬;摩擦力降低;水害适于的气候条件任何气候下均可以应用,但在温暖且温差小的情况下更佳交通量影响交通量的变化对性能有影响对结构的影响对路面结构性能没影响,但会减少水损坏和车辙施工区域要求要进行封闭交通预估35年施工注意事项路表面清洁,成型前车辆通行4.稀浆封层与微表处稀浆封层、微表处功能防水作用。对原路面进行罩面后,能与原路面牢固地粘附在一起,形成一层密实的表层,可有效防止雨水和雪水渗入基层。防滑作用。摊铺厚度较薄,通常在空间上集料分布均匀,不产生离析;沥青用量适当时,不会出现泛油;且罩面后有良好的粗糙面,抗滑性得到显著提高。耐磨耗作用。通常阳离子沥青对酸、碱性矿
51、料都有很好的粘附性,因此混合料设计中优选坚硬、耐磨性能好的集料。填充作用。稀浆混合料中含有较多水分,拌和后呈稀浆状态,具有良好的性。拥有很好的填充和调平作用,可用于封闭裂缝和填平浅坑,在提高路面平整度的同时减少了路面原有的病害。恢复路面外观4.稀浆封层与微表处稀浆封层与微表处的区别微表处是稀浆封层发展的一个高级阶段,原材料选择、混合料技术要求、使用性能与等方面存在差别。改性稀浆封层与微表处的区别:改性稀浆封层是稀浆封层的一种,采用了改性沥青仅满足稀浆封层技术要求,达不到微表处的技术要求。4.稀浆封层与微表处稀浆封层与微表处的区别二者在使用要求上有所差别:微表处:主要用于高速公路及一级公路的预防
52、性养护以及填补轻度车辙,也适用于新建公路的抗滑磨耗层。稀浆封层:一般用于二级及二级以下公路的预防性养护,也适用于新建公路的下封层。用途不同时,对应的原材料(沥青、集料及其级配)及混合料技术要求也不同。如:微表处必须采用改性沥青,稀浆封层可采用普通沥青或改性沥青;微表处用通过4.75mm筛的得低于50%。矿料的砂当量不得低于65%,稀浆封层不4.稀浆封层与微表处5.封层封层是碎石封层系统(Chip Seal) 与稀浆封层系统(Slurry Seal) 的结合,这种结构首先在南非的敦使级用,因此称为封层(CSeal),多用于中、公路面层或养护工程。技术特点封层下层采用碎石封层结构(厚度1.01.2
53、 cm),起防水粘接作用,并能延缓反射裂缝的出现; 上层采用微表处(厚度0.81.3 cm),既有良好的抗滑性能又有良好的平整度。5.封封层的特点治愈裂缝,提供比单层碎石封层更为平整的路面,具有比微表处更高的耐久度。保护基层,避免水损害。透层能有效防止渗水。沥青、碎石封层和微表处均施工受气候的影响小,可以在一年四季中的任何时候进行。施工速度快,交通干扰小。封层整个施工全部由摊铺设备完成,节省了大量的人力、物力和工作时间,提高了工作效率;封层不需碾压,简化了施工工艺。5.封封层的特点维修养护操作简易。具有简易的冷拌养护方式。针对大面积修补,需将原有破损的基层进行认真的处理,然后采用高度机械化的摊
54、铺方式进行修补,针对小面积的坑洞修补更可采用人工拌料摊铺,施工方便,简单。“性价比”高。封层比直接铺装4cm沥青混凝土路面的使用长,其路用性能、表观效果、行车舒适性、安全性等方面可以与一般4 cm的密级配沥青混凝土路面相媲美,造价却只有其2/ 3 。让公路完成过渡沉降,适于分期修建。封层是柔性薄层路面,能适应路基的轻微过渡性沉降,可延长道路使用。3.薄层罩面薄沥青面层:适于铺筑介于传统磨耗层(如4050mm的沥青混凝土、SMA或多孔沥青混凝土等)和治或稀浆封层)之间的材料。薄层罩面的分类封层(如614mm的表面处按厚度:即薄沥青混凝土面层2530mm,很薄沥青混凝土面层 20 25mm , 超
55、薄沥青混凝土面层 15 20mm;按施工工艺:冷薄层罩面、热薄层罩面和温薄层罩面;按级配类型:开级配、密级配、间断级配;按实施材料:沥青混凝土薄层罩面、SMA薄层罩面、Novachip薄层罩面、改性沥青OGFC薄层罩面等;按施工工艺,根据粘层与薄层罩面的施工时间间隔长短:同步施工薄层罩面和分步施工薄层罩面。3.薄层罩面适用条件:原路面断面整齐,基层尚好仅有少量轻微病害,表面病害包括:中度松散,中度纵、横向裂缝,中度疲劳开裂或中度块裂。预处理:填缝、唧泥处治、大的坑槽部位的修补以及翻油处理等。使用年限:一般35年典型的超薄罩面层损坏路段铣刨摊铺罩面3.薄层罩面项目特征针对病害纵缝、横缝、微小块状
56、裂缝;坑槽;特别是摩擦力降低适于的气候条件任何气候下均可以应用交通量影响交通量的变化对性能影响不大,能承担较大交通量和重载对结构的影响能稍微提高路面结构性能,延缓疲劳裂缝,不适于车辙治理施工区域要求要进行封闭交通预估710年施工注意事项原路面结构应该良好,需要特殊设备进行施工3.薄层罩面3.薄层罩面薄层罩面的结构层次可分为两个层次:表面磨耗层和粘结防水层。表面抗滑磨耗层提供一个安全、舒适、耐久的行驶表面,恢复路面的表面功能,提高路面的抗滑性能,改善路面的平整度;粘结防水层能够保证薄层罩面与原路面结合紧密,防止雨水下渗,适度延缓旧沥青路面的反射裂缝。3.薄层罩面超薄磨耗层施工时间短,大幅减少施工
57、对交通的影响。超薄磨耗层设计时不会对原有路面设计产生不良影响,施工时原路面一般不需铣刨,摊铺速度快,一次成型,摊铺后最快20分钟可开放交通,并且可在夜间施工。保护路基,具有超强的粘结性能。改性沥青封层形成一道防水层,能有效封闭路表水渗入基层,保护路基免受水破坏,并与改性沥青热罩面实现超强粘结,防止路面松散。间断级配混合料结构,表面层比较粗糙,具有高摩擦系数和高排水能力,从而减少雨天行车水雾,确保路面行驶安全。理想的经济效益。采用超薄磨耗层处治的路面具有出色的抗老化性能和抗变形能力,其成本比传统路面铣刨加铺罩面4cm的单价低30%。而且据国外使用经验,优良的超薄磨耗层使用命周期效益。长达810年
58、,具有很好的全寿3.薄层罩面Novachip ultrathin bonded wearing courseNovaChip薄层罩面技术:针对交通负载大、路面性能要求高的新型道路表面处理技术,主要应用于高等级沥青路面的预防性养护和处理,也可作为新建道路表面磨耗层。NovaChip超薄磨耗层由具超强粘结能力的改性沥青粘结层和高性能间断半开式级配改性热沥青混和料组成,使用设备施工,特种改性沥青粘结层洒布与改性热沥青混和料摊铺同时进行,经压路机压实以后一次成型,在经处理过的路面形成1.52. 5 cm的超薄罩面。3.薄层罩面Novachip ultrathin bonded wearing cour
59、seNovaChip薄层罩面优点:抗滑性能好、行车舒适、抗磨耗、工期短、开放交通早、改善平整度、降低路面行驶噪音、施工中不影响正常交通、费用低。3.薄层罩面Novachip应用范围综合的预防性养护:路面出现轻微到中等病害(包括沥青路面桥面裂缝、车辙、剥落、坑槽、泛油等;水泥路面、桥面的麻面、露骨、裂缝、错台、剥落、啃边等。专项处治路面病害,包括沥青路面车辙、泛油或磨光、高噪音、水雾、开裂、麻面松散等。新建沥青路面的高性能抗滑表层,不但提高行车舒适性、安全性,降低噪音,还可以大幅改善路面整体抗水损害性能。作为旧水泥路面的“黑”升级改造的加铺层。作为旧水泥桥面的加铺方案或新桥面的高性能抗滑表层。必
60、要时加铺现有道路,提高服务性能,道路形象。7.措施的适用性长安大学封缝雾封层稀浆封层微表处封层薄层罩面超薄磨耗层裂缝松散沥青老化泛油抗滑性差渗水车辙不平整3.3沥青路面维修技术1. 沥青路面裂缝的维修灌油修补法沥青稀浆封层沥青混合料罩面法裂缝处的再生大面积裂缝油面的再生长安大学现场再生维修法常用维修方法3.3沥青路面维修技术沥青路面松散维修适用条件:原路面基层和横断面良好,路面出现坑槽。达到热接缝、热界面、热再生的目的。预处理:坑槽内的杂物。使用年限:一般25年设定加热流程加热耙松再生补充新料压实养护后开放交通3.3沥青路面维修技术坑槽修补步骤(1)病害区在对坑槽、网裂、油包、车辙等路面病害区
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