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文档简介
合同编号:重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司
科研项目委托合同书项目名称;遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范方:重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司方:交通运输部公路科学研究所项目名称;遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范方:重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司方:交通运输部公路科学研究所二。一二年六月根据四川省交通运输厅、重庆建工集团股份有限公司和重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司科研项目管理办法,甲方委托乙方就《遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范》项目进行研究,并支付相应的科研经费。双方经过平等协商,在真实、充分地表达各自愿望的基础上,根据《中华人民共和国合同法》的规定,达成如下协议,由签约各方共同恪守。第一条:签约方甲方(委托方):重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司乙方(受托方):交通运输部公路科学研究所第二条:合同性质本合同属于研究开发合同,本合同由上述签约方于2012年07月01日在重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司签订。第三条:任务依据四川省交通科技项目计划任务书(编号:2011B9-2-1),项目名称《遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范》。第四条:乙方主要研究内容本项目由交通运输部公路科学研究所实施。研究内容分为四个子课题及相关行业标准和专利、工法编制等,研究内容如下:1、双层排水降噪沥青路面关键技术研究(子课题一);2、天然岩沥青路用性能研究(子课题之二);3、RA复合改性路用性能研究(子课题之三);4、天然湖沥青路用性能研究(子课题四);5、排水降噪沥青路面高粘度添加剂标准制定(子课题一);6、四种改性技术的沥青混合料性能研究。一、双层排水降噪沥青路面关键技术研究(1)(双层)排水降噪结构排水和声学性能研究与评价,下设小节:1)正常路段排水结构设计理论研究;2)超高端排水结构设计研究;3)桥面排水结构设计研究,4)正常路段的声学性能与评价研究,5)组合降噪路段的声学性能与评价等多小节研究;(2)双层排水降噪路面设计技术研究,下设小节:1)柔性基层体系下的双层排水降噪路面设计理论研究;2)半刚性基层体系下的双层排水降噪路面设计理论研究等;(3)高温重载条件双层排水降噪沥青路面力学性能提升措施研究,下设小节:1)轻型交通条件排水降噪沥青路面胶结料性能研究;2)特重型与重型交通条件排水降噪沥青路面胶结料性能与路用性能比较研究;(4)双层式排水降噪降温路面施工工艺研究,下设小节:1)双层摊铺机施工工艺理论研究;2)双层排水降噪沥青路面逐层施工工艺研究等等小节进行研究;(5)(双层式)排水降噪路面防堵塞和防飞散特性研究,下设小节:1)室内单层排水降噪沥青路面堵塞周期研究;2室内双层排水降噪沥青路面堵塞周期研究;3)室内飞散(仿真车辆刹车)特性测试方法研究;4)室内飞散(仿真车辆刹车)特性预防研究;(6)高联通孔隙特征的排水沥青路面配合比设计技术研究,下设小1)研究检测设备的改进技术及理论分析;2)正交分析级配粒径对高联通孔隙理论分析及实践测试研究;3)根据重载交通特点研究符合我国重载交通的高联通级配关键控制技PACTO排水降噪沥青路面混合料矿料级配范围研究;PAC-16排水降噪沥青路面混合料矿料级配范围研究;PAC-13排水降噪沥青路面混合料矿料级配范围优化研究;(7)排水降噪沥青路面透水标线研究,下设小节:1)排水降噪沥青路面透水标线材料研究;2)排水降噪沥青路面透水标线施工工艺研究。3)排水降噪沥青路面透水标线服役性能研究。(8)双层排水降噪沥青路面验收标准编制。下设小节:1)双层排水降噪沥青路面质量验收标准;2)双层排水降噪沥青路面透水标线质量验收标准(9)主要创新点:1)排水沥青路面密度检测方法研究;2)双层排水沥青路面采用逐层施工工艺研究;3)双层排水沥青路面粘结材料及工艺研究;4)双层排水路面与单层排水沥青路面实体工程防堵塞效应研究;5)双层排水沥青路面APC-10、PAC-16级配标准研究。6)开发双层排水降噪沥青路面专用的透水标线施工材料及施工工艺设计研究。二、天然湖沥青路用性能研究(1)天然湖沥青掺配工艺及掺量的对比试验研究;(2)天然湖沥青及湖沥青改性沥青指标性能试验分析;(3)天然湖沥青改性沥青混合料路用性能研究;(4)天然湖沥青改性沥青混合料施工及质量控制技术研究。三、天然岩沥青路用性能研究(1)天然岩沥青掺配工艺及掺量的对比试验研究;(2)天然岩沥青及岩沥青改性沥青指标性能试验分析;(3)天然岩沥青改性沥青混合料路用性能研究;(4)天然岩沥青改性沥青混合料施工及质量控制技术研究。四、RA复合改性剂路用性能研究RA复合改性剂掺配工艺及掺量的对比试验研究;RA复合改性沥青指标性能试验分析;RA复合改性沥青混合料路用性能研究;RA复合改性沥青混合料施工及质量控制技术研究。五、SBS改性、湖沥青改性、岩沥青改性、RA复合改性沥青混合料性能研究。(1)不同改性剂的改性沥青性能对比分析;(2)不同改性沥青混合料性能研究及对比分析。第五条:乙方应提交的成果及达到的技术指标一、提交至少8套本项目研究总报告和各分报告,word电子文档1份(U盘提交);1、《遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范》总报告;2、《双层排水降噪沥青路面关键技术研究》分报告及其施工方案;3、《天然湖沥青路用性能研究》分报告及其验收标准;4、《天然岩沥青路用性能研究》分报告及其验收标准;5、《RA复合改性路用性能研究》分报告及其验收标准;6、《四种改性沥青混合料性能比较分析报告》分报告;7、《双层排水降噪沥青路面施工技术指南》报告(包括交工验收标准等技术文件);二、主要技术指标(1)《双层排水降噪沥青路面关键技术研究》,成果包括:1)双层排水降噪沥青路面施工工法文件1套;2)双层排水降噪沥青路面透水标线施工工法文件1套;3)排水降噪沥青路面质量验收标准1套;4)排水降噪沥青路面透水标线质量验收标准1套;5)PAC-10排水降噪沥青混合料矿料级配范围1套;6)PAC-16排水降噪沥青混合料矿料级配范围1套;7)排水降噪沥青路面专用透水标线专利技术文件1套;8)根据项目成果编制完成双层排水降噪沥青路面施工技术指南1套。9)国内首条高速公路双层排水降噪沥青路面实体工程;10)国内首条高速公路排水降噪沥青路面专用透水标线实体工程;(2)、根据项目成果编制完成:交通行业标准《沥青混合料改性添加剂第二部分:高粘度添加剂》;(3)、根据项目成果编制完成:交通行业标准《沥青混合料改性添加剂第五部分:天然沥青》;(4)、根据项目成果编制完成:RA复合改性沥青路面交验标准;(5)、编制完成:提交四种改性沥青技术路用性能对比分析研究报告;(6)研究成果达到国际先进水平,在国内外核心期刊上发表学术论文3篇以上;(7)、培养博士生1人,硕土生1〜2人。三、主要经济指标本项研究将提供双层排水降噪沥青路面、天然岩沥青改性技术、湖沥青改性技术、RA复合改性技术、开发透水标线技术等方面的创新性成果,直接应用于遂资高速公路的路面工程将产生良好的经济效益和社会效益。第六条:计划安排2012年07月〜2013年08月,暨本项目课题研究和成果提交、鉴定阶段。具体时间安排如下(若试验段施工时间延后,则提交成果时间顺延):1、2012年07月〜2012年08月,各专题进行资料收集与数据整理,制定总体方案和各子系统研究方案及流程,完成双层排水降噪沥青路面现场调研,启动各子课题的室内参数研究工作。2、2012年09月〜2012年11月,现场确定双层排水降噪沥青路面、湖沥青改性、岩沥青改性、RA复合改性路面试验段桩号。并完成沥青路面结构设计及排水系统的变更设计文件;提交相应的施工方案、施工技术指南和交工验收标准(初稿)(包括配合比设计参数及施工工艺等),并协助甲方完成报批手续和交通主管部门的审查工作;在2013年3月底前提交施工技术指南和交工验收标准最终修订版文件。3、2012年11月〜2012年12月完成双层排水降噪沥青路面、湖沥青改性、岩沥青改性和RA复合改性沥青路面试验段现场铺设工作;并采集和汇总、分析相关试验数据。4、2012年12月底前编制完成《沥青混合料改性添加剂第二部分:高粘度添加剂》,并提交甲方。5、2013年06月底前编制完成《沥青混合料改性添加剂第五部分:天然沥青》,并提交甲方。6、2013年03月底前提交1套排水降噪沥青路面专用透水标线专利的技术文件(全套),由乙方负责编写、修改和申报工作,甲方负责协调。7、2013年03月底前提交1套排水降噪沥青路面专用透水标线施工工法文件(包括辅助配套文件及PP文档)(全套),由甲方负责组织申报,乙方负责编写和修改工作。同时,乙方应积极配合甲方完成工法的技术鉴定和评审等工作。8、2013年03月底前提交1套双层排水降噪沥青路面施工工法文件(包括辅助配套文件及PP文档)(全套),由甲方负责组织申报,乙方负责编写和修改工作。同时,乙方应积极配合甲方完成工法的技术鉴定和评审等工作。9、2013年05月底前提交至少3篇论文(包括中英文版本)。10、2013年01月〜2013年03月双层排水降噪沥青路面、湖沥青改性、岩沥青改性和RA复合改性沥青路面研究资料整理汇总;进一步完善各子课题的研究工作。撰写阶段报告,并在2013年3月底召开阶段报告评审会。11、2013年04月〜2013年07月继续完成相应试验和数值分析,开展各子课题理论研究;撰写各子课题专题报告和项目研究总报告,协助甲方组织专家鉴定验收(初定2013年08月)。12、合同中约定的其他事项。第七条:费用及支付方式1、费用本合同费用总额为人民币93万元整(大写:玖拾叁万元整)【(其中包括西部交通建设科技项目课题《岩沥青资源开发及路用性能研究推广应用》费用10万((大写:壹拾万元整))合同编号CQKLT-20120217),支付按照本合同条款支付,原条款不执行由乙方包干使用,费用包含为完成室内及现场试验等所有一切直接费用、间接费用、税金、人身意外伤害保险及其他相关费用等。各子课题经费分配如下:子课题一经费为71.5万元,子课题二经费为5.5万元,子课题三经费为5.5万元,子课题四经费为10.5万元。2、支付1)合同签订生效后,15日内甲方向乙方支付合同总额的20%(18.6万元)作为项目启动费;2)排水降噪沥青路面、RA复合改性、湖沥青改性、岩沥青改性试验路段完成并经监理检测验收后,甲方向乙方支付合同总额的25%(23.25万元);3)中期报告评审验收合格后,并按照阶段时间节点提交了相关的合格文件,甲方向乙方支付合同总额的15%(13.95万元);4)经重庆建工集团对最终成果验收审查通过后,甲方向乙方支付合同总额的20%(18.6万元);5)结题(由四川省交通运输厅组织验收合格后)30日内付清余款20%(18.6万元)。经费支出 (单位:万元)科目合计双层排水降噪沥青路面关键技术研究天然湖沥青路用性能研究天然岩沥青路用性能研究RA复合改性路用性能研究支出预算合计9371.55.55.510.5一、人员费6.02.01.01.02.0其中:项目负责人3.51.50.50.51.0主要研究人员2.50.50.50.51.0二、相关业务费6652.53.53.56.51、试验费47.838.92.02.04.92、会议费1291113、差旅费6.24.60.50.50.6三、设备费10.510.50001、购置费10.510.5000四、管理费64.00.50.51五、其他费用4.52.50.50.51.01、材料印刷费2.31.50.20.20.42、技术培训费2.21.00.30.30.6经费来源预算合计93经费支出合计933、年度用款计划年度2012年2013年合计金额(万元)54.039.093.0第八条:双方责任1、甲方(1)主持编制研究大纲和试验方案等;参加理论分析、现场试验和检测及施工技术的研究工作;(2)负责现场试验方案的制定和现场施工的协调工作;(3)按时拨付科研经费;(4)组织施工工法、交验标准和施工技术指南等成果审查、评审与鉴定等工作。2、乙方(1)完成项目所涉及的所有工作内容,并达到乙方应提交成果及达到的技术指标的相关要求,按时按质提交专利、施工工法、交验标准和施工技术指南等成果文件,以及项目研究阶段报告和总报告;参加项目的评审和专家验收会议,负责乙方完成内容的答疑;2013年03月提交项目阶段性研究报告,并参加审查,2013年07月提交最终报告,并参加结题评审会;(2)根据评审会议专家审查意见进行修改完善并提交正式研究报告;(3)按要求及时完成并提交有关工作进度和成果报告。第九条:技术成果权益的归属1、甲方参加交通行业标准《沥青混合料改性添加剂第二部分:高粘度添加剂》的编制工作。甲方将作为第二编制单位为重庆建工集团股份有限公司、第四编制单位为重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司或重庆建工集团所属其他单位;编制人员排序甲方为2、4,技术成果为甲乙双方共享。2、甲方参加交通行业标准《沥青混合料改性添加剂第五部分:天然沥青》的编制工作。甲方将作为第三编制单位为重庆建工集团股份有限公司;编制人员排序甲方为3、6,技术成果为甲乙双方共享。3、所有由于履行本合同而产生的“专利技术成果”的权利归双方所有,所有专利申请由乙方申报。排水降噪沥青路面专用透水标线专利第一专利人属乙方(交通运输部公路科学研究所),第二专利人属重庆建工集团股份有限公司,专利编制人员排序甲方为2、3,乙方为1、4o4、《排水降噪沥青路面透水标线施工工法》和《双层排水降噪沥青路面施工工法》由甲方组织申报,乙方配合(乙方承担参加3次以内差旅费费用,超出部分由甲方提供。),其成果归属于甲方所有。5、论文发表次序排名:属于专利范围内的内容时甲方为2、3、5、。。。。。、乙方为1、4、6、。。。。。。,;属于专利范围以外的所有任何内容时甲方为1、3、5、、。。。。。、乙方为2、4、6、。。。。。。・6、《双层排水降噪沥青路面施工技术指南》由甲方负责向重庆市有关部门申报,乙方配合,成果共享。7、提交的科研成果归双方所有,未经许可不得向第三方出售或转让;未经双方许可不得在公开刊物上发表涉及成果的相关文章。第十条:验收标准和方法(1)验收标准:按合同规定的内容,并通过重庆建工集团股份有限公司和四川省交通运输厅及其他主管部门(包括重庆市建委、交委等)组织专家组验收。(2)验收方法:甲方进行组织审查验收,提交的成果应通过相关级别的评审、鉴定,如未通过应在规定的时间内修改完善;若最终成果鉴定未达到合同约定标准,剩余尾款不予支付。第十一条:争议解决方式:合同未尽事宜、合同在履行过程中发生争议,双方应当协商解决,协商不成时,提交重庆市仲裁机关仲裁。第十二条:违约责任甲方违约,不得追回已拨经费。乙方违约,中途撤消或不履行合同,甲方可向乙方要求赔偿,双倍返还所拨经费。第十三条:合同生效本合同书一式十二份,其中正本两份,各执正本一份;副本十份,甲方陆份,乙方肆份,经双方签字盖章后生效,合同履行完后自行失效。第十四条:双方签章甲方(盖章):重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司法定代表人或其授权代理人: 联系人: 帐户名:开户银行帐号:乙方(盖章);交通运输部公路科学研究所法定代表人或其授权代理人: 联系人: 帐户名:交通运输部公路科学研究所帐号:0200010009014418686开户银行:工行北太平庄支行科研项目实施方案项目名称:遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范课题之一“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”课题之二“天然岩沥青路用性能研究”课题之三“RA复合改性路用性能研究”课题之四“天然湖沥青路用性能研究”项目负责人: 曹兴松联系电话:究期限: 2012-5到2013-6编写日期: 2012年5月26日编制单位重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司
交通运输部公路科学研究院科研项目实施方案课题之一:双层排水降噪沥青路面关键技术研究项目负责人:曹兴松联系电话究期限:2012年5课题之一:双层排水降噪沥青路面关键技术研究项目负责人:曹兴松联系电话究期限:2012年5月到2013年6月编写日期:2012年5月26日编制单位重庆建工集团四川遂资高速公路有限公司
交通运输部公路科学研究院目录(双层排水降噪沥青路面试验段实施方案)TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"项目的背景和必要性 5\o"CurrentDocument".1背景和概念 5\o"CurrentDocument".2排水沥青路面的优点与特性 5I页目刖其fl科•「开彳乍 8\o"CurrentDocument"2.1双层排水路面的提出和需求 8\o"CurrentDocument"2.2排水沥青路面总体研究情况 92.3双层排水沥青路面的起源 9\o"CurrentDocument"2.4双层排水降噪路面国内外研究现状 11\o"CurrentDocument"2.5双层排水沥青路面的沥青混合料设计 12\o"CurrentDocument"2.6双层排水沥青路面关键的施工问题研究 16\o"CurrentDocument"2.7双层排水路面的声学性能研究 21\o"CurrentDocument"4双层排水降噪沥青路面应用研究内容 27\o"CurrentDocument"5双层排水降噪沥青路面应用研究实施方案 29\o"CurrentDocument"5.1实施段落 29\o"CurrentDocument"5.2结构类型 30\o"CurrentDocument"5.3边沿排水系统变更 31\o"CurrentDocument"5.3.1双层排水沥青路面路堑、超高段、填方段排水系统 31\o"CurrentDocument"5.3.2单层排水沥青路面路堑、超高段、填方段、桥面排水 31\o"CurrentDocument"5.4双层排水降噪沥青路面沥青混合料的施工技术方案 32\o"CurrentDocument"5.4.1原材料及混合料技术标准 325.4.4W水一结层施; 364.5设备要求 364.6实施节点 376 排水降噪沥青混合料配合比设计 38\o"CurrentDocument"1排水降噪路面沥青混合料指标参数 38\o"CurrentDocument"2HVA改性沥青混合料制作方法 39\o"CurrentDocument"3配合比设计步骤 39\o"CurrentDocument"3.1目标配合比设计 39\o"CurrentDocument"3.2生产配合比设计 40\o"CurrentDocument"7 排水降噪沥青路面施工 41\o"CurrentDocument"1排水降噪沥青混合料的拌制 411.1拌和 41)->4 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41拌和时间 错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\zpsj米占;忝力□齐 41\o"CurrentDocument"2排水降噪沥青混合料的运输 42\o"CurrentDocument"3排水降噪沥青混合料的摊铺 42\o"CurrentDocument"4排水降噪性沥青混合料的压实 43\o"CurrentDocument"桥面部分边缘排水处理 44\o"CurrentDocument"标线漆 44\o"CurrentDocument"质量验收标准 45\o"CurrentDocument"9.1高粘度改性沥青质量检验 45\o"CurrentDocument"9.2防水粘结层原材料质量检验 45\o"CurrentDocument"9.3防水粘结层施工后的质量检验 45\o"CurrentDocument"9.4沥青混合料生产质量管理与控制 45\o"CurrentDocument"9.5摊铺现场质量管理 46\o"CurrentDocument"9.6施工过程中排水降噪性沥青面层的质量检验 47\o"CurrentDocument"9.7排水降噪性沥青面层的交工检查与验收标准 479.7.1基本要求 47\o"CurrentDocument"10有关内业资料的整理 48\o"CurrentDocument"11有关试验检验方法 4911.1温度测量 4911.2析漏试验 49\o"CurrentDocument"11.3空隙率测定 4911.4车辙试验 49\o"CurrentDocument"11.6现场工水性试验; 49双层排水降噪沥青路面试验段实施方案1项目的背景和必要性背景和概念随着经济社会的快速发展,人民群众出行质量需求不断升级,交通建设也愈加突显“环境友好”的理念。在道路工程领域,如何提高路面的使用功能,如何向社会提供高安全、更舒适、更环保的道路表面特性(roadsurfacecharacteristics),已成为新时期下我国交通行业追求的新目标。综观国内外技术前沿,具有大空隙特征的排水沥青路面铺装因为具君宏殍性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点,可以说达到了现有沥青路面技术中的“顶端路用性能”(ultimateperformance),成为实现道路表面特性品质飞跃的最佳路面形式。 排水沥青(drainageasphalt)路面,又称透水沥青(porousasphalt)路面,指压实后空隙率在21%左右,能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层,其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架一空隙结构的开级配沥青混合料。此外,针对以改善表面抗滑功能为主的开级配表面薄层应用又称开级配磨耗层(OGFC,open-gradedfrictioncourse)、多孔隙沥青磨耗层(PAWC.porousasphaltwearingcourse)等。这些材料的构成特征基本相同,但由于使用功能、描述角度和突出重点有所区别被赋予不同名称;有时在技术特点上也有所不同。排水沥青路面的优点与特性排水沥青路面采用大空隙沥青混合料作表层,将降雨透入到排水功能层,并通过层内将雨水横向排出,从而消除了带来诸多行车不利作用的路表水膜,显著提高雨天行车的安全性、舒适性;解为“雨天安全沥青路面,。同时,由于排水沥青路面的多孔特征可以大幅降低交通噪音,也遍翻为低噪音沥青路面(low-noiseasphaltpavement)o单层排水沥青路面可降低沥青路面的路表温度,特别是在高温季节,表现尤为明显。排水沥青路面在经济和社会效益上主要体现两个方面;第一,排水沥青路面通过大空隙率结构,轮胎的泵吸作用使得面层内的空气不断被压入与吸出,加快路面的散热速度。可在沥青路面内部实现空气循环,促进排水沥青路面内部降低温度,改善道路沿线小气候。降低路面热能对车辆的辐射,使车辆内部温度缓减,车辆空调使用率降低。加之,大空隙率沥青路面的导热系数比密级配沥青路面低70%,这就相当于一个隔热层,从而间接促进道路或城市“熟忘我应”的缓解,达到环保节能的目的。同时,它还能降低路表雨水径流的温度,减小对水生生态环境的影响。第二,采用排水性路面后,排水沥青路面下层密级配沥青路面的温度降低,实现下层的高温稳定性(大幅度提高抗车辙能力),其直接的意义是下面层的沥青性能不需要大幅度提高;面对如今中国为了增强高等级路面的高温抗车辙能力而对改性沥青品质提出较高的标准。排水降噪沥青路实现了重大的“经济效益4本项目研究双层排水降噪降温沥青路面在双层大空隙率设计下的表面的“降感”特性。雨天跟车行驶时,由于路表有一定厚度的水膜,道路表面溅水起雾现象对后车跟车行驶的能见度造成极大不利影响。排水沥青路面可以抑制雨天导致的溅水起雾,极大提高雨天行车能见度和安全性。图1.2-1雨天水漂、起雾和普通沥青路面与排水路面交叉地段效果行车噪音主要由轮胎与路面间空气的抽空与压缩产生,排水沥青路面具有的多孔结构为高速行驶轮胎引起空气的抽、压提供了联通的消散渠道,与常规的表面层相比,排
水沥青面层具有吸收、降低轮胎滚动噪音的作用。因此,单层排水沥青路面也被称为“低噪音路面二采用双层排水沥青路面加大降低噪音在近居民区的城市干道和高速公路交通噪声日益受到关注、环境舒适性要求愈高的背景下,通过应用排水沥青表层铺装,会大幅降低居民环境的噪声污染。由于多数交通噪音都处在对人体产生危害的临界值附近,排水沥青路面的应用可以使本来超标的交通噪声在降低几个分贝后满足环评要求,改善周围居民的居住环境。图L2-图L2-2单层排水路面降噪效果对比图黄晓明等人采用有限元的方法,应用空气介质和吸声结构的声-固耦合模型,模拟分析双层大空隙率沥青结构的降噪效果,认为大空隙率沥青路面厚度达到60mm以上,可达到较好的吸收噪声效果。但没提出单层和双层的降噪数据,本项目通过实体路进行单层和双层降噪研究。排水沥青路面抗滑性能很高。特别是雨天时,排水沥青路面特有的大空隙结构能迅速排除路面积水,消除路表水膜,增加轮胎与路面之间的附着力、防止水漂,从而极大提高行车安全特性,大幅降低交通事故发生率。铺筑排水沥青路面前后事故发生次数对比 排水路面与密级配路面在干燥与潮湿状态条件下摩搏系数衰减情况对比图(撰值)图1.2-3单层排水沥青路面抗滑性能对照图夜间行车时,汽车前灯照射到对水泥混凝土路面和密级配沥青混凝土路面上时,由
于路表致密、且被磨光,灯光在路表发生镜面反射,造成眩光现象(glarephenomenon),严重影响司机行车视线。同等条件下,由于排水沥青路面的大空隙可以有效吸收汽车前灯斜射到路面的灯光,从而可以有效消除或减弱这种眩光现象,极大提高夜间行车安全。图1.2-4夜间行车减轻眩光效果对比(左侧为单层排水路面,右侧为普通路面)2项目前期科研及工作基础2.1双层排水路面的提出和需求排水沥青路面起源于欧洲,由于其具有提供行车安全性和降低交通噪声的特点,在全世界得到了推广应用。特别是在其发源地——欧洲,排水路面得到了广泛的铺装,在使用过程中,针对排水路面的特点,不断改进,发展延伸出了双层排水降噪路面。双层排水沥青路面双层式大孔隙路面结构,其功能主要是提高排水路面的排水、降噪、降温、减缓排水路面孔隙堵塞等效果。是国际上排水路面发展的新趋势。图2.1双层排水降噪路面构造示意图和实景图我国对于普通排水沥青路面的研究成果已经比较丰富,修筑技术已经初步成熟,其推广应用逐渐起步,近年规模化应用的窠例示范效益非常显著,预测未来几年排水沥青路面将会有快速增长的应用。但目前我国在双层排水路面的研究方向尚属空白。本项目进行的调研和前期试验是我国第一次对双层排水降噪路面在国际上的情况有个基本的了解,建立在国际对比的基础上,可以更清楚的看到国际技术发展趋势。在这种背景下,结合遂资高速对安全、节能、低碳需求较高的定位,本项目开展双层排水降噪路面研究和应用,一方面实现项目的高端阪务功能,同时,也将引领我国在该领域的研究,对形成我国排水降噪路面的成套技术将是一有力补充。2.2排水沥青路面总体研究情况排水沥青路面起源于德国,西欧在上世纪六、七十年代开始研究、推广应用排水沥青路面,各国的应用规模、所用沥青材料、级配等也有所不同,但通常使用改性沥青,排水功能层厚度在4〜5cm,近年来的新技术是双层排水沥青路面。美国以开级配抗滑磨耗层(OGFC)的应用为代表,它起源于上世纪50年代的碎石封层,后学习引进欧洲的排水沥青路面技术,使用改性沥青,掺加纤维添加剂;使用更粗的级配;厚度增加;空隙率增大到20%左右。从1998年7月起,乔治亚州要求在所有的州际公路铺装项目中使用OGFC。 日本上世纪80年代学习引进欧洲的技术,基本上与欧洲的技术相同,但由于高温等气候条件比欧洲不利,日本研发了针对性的高粘度改性沥青。日本道路协会于1996年11月发布了《排水性铺装技术指针(案)》。同年日本道路公团做出所有的高速公路必须采用排水性路面铺装的决定。日本的应用经验认为:排水沥青路面的排水功能在3〜5年内开始衰减,5〜8年基本丧失,但可以继续使用。我国单层排水沥青路面的实体检测分析认为,最佳空隙率在21%的情况下,排水沥青路面的排水功能在5~7年内开始衰减,具体什么时候开始基本丧失,实体路还在继续观测。排水沥青路面起源于欧洲,由于其具有提供行车安全性和降低交通噪声的特点,在全世界得到了推广应用。特别是在其发源地——欧洲,排水路面得到了广泛的铺装,在使用过程中,针对排水路面的特点,不断改进,发展延伸出了双层排水降噪路面。20世纪80年代,荷兰对单层的排水路面进行维修重建,发现使用最大粒径在4~8mm的沥青混合料,其降噪效果大于最大粒径在6~16mm的沥青混合料,尤其在低车速度的情况下,这是效果更为明显。不过,使用细的集料,排水路面上的空隙很容易被灰尘和碎石堵塞,导致其优异的使用性能急剧下降。和传统的密级配沥青路面相比,排水路面的排水功能逐渐堵塞丧失较高的排水功能,相应的其他功能也逐渐丧失。一般5年或已经堵塞的排水沥青路面上进行恢复,采用国内开发的排水沥青路面空隙恢复车进行恢复。为了解决大空隙堵塞问题,世界上发达国家提出了双层排水降噪路面这个概念。双层排水降噪路面主要是因为环境问题而提出的,在欧洲很多居民区和道路距离很近,交通噪声严重影响人们的生活。欧盟的环境噪声评估和管理委员会要求交通部门采取各种措施来降低道路交通的噪声,双层排水降噪路面由于其降噪效果显著,因而得到了不同国家的研究。双层排水降噪路面是由两层排水路面组成,是一种复合结构,上层采用厚度为3cm以上左右的细粒径排水结构层,下层采用厚度为5cm以上较粗的排水结构层,如2.3所7J\o图2.3双层排水降噪路面Heijmans土木工程公司在1990年修筑了双层排水降噪路面第一条试验段,1995年在这个试验段被用来研究减少载重货车产生的噪声。由于双层排水降噪路面的优越性能,随后不少国家(主要是欧洲国家)开始了这方面的研究。目前还没有一个关于这种路面结构的标准定义,在不同的国家就被赋予不同的名称。英语中称成为Ktwo-layerporousasphaltu"double-layerporousasphaltudoubleporousasphaltconcrete(DPAC)n和<ldoubledrainagelayer(DDL)”,因为荷兰最先使用了这种路面结构,又称为“twinlay"。按照字面意义理解,中文应称为“双层多孔沥青路面”,但我们目前习惯把多孔路面称为排水路面,强调了其排水功能。但如果把这种路面称为“双层排水路面”似乎不妥,因为不能反应出它的降噪功能,为了和以前的排水路面相呼应,又能反应其降噪特点,本文中把这种路面称为“双层排水降噪路面”。2.4双层排水降噪路面国内外研究现状在双层排水降噪路面的发源地荷兰,从2001年开始,这种路面结构就在市政道路(特别是最大时速小于80km/h)以及公路中使用。目前在荷兰公路网中大约有3%的公路使用了双层排水降噪路面,大部分公路还是使用单层的排水降噪路面。在荷兰的国家噪声改革计划中,发展和使用双层排水降噪路面是其中的一个重要内容。奥地利1984年开始使用排水降噪路面,到1992年,公路网中已有18%的道路使用排水降噪路面。目前已经修建了两个双层排水降噪路面试验段,一段使用改性沥青,另一段使用橡胶沥青,制定了一个5年计划来检测其声学、耐久以及安全性能。比利时在2002年6月修建了双层排水降噪路面的试验段,长5ato,位于第988号公路。丹麦在1990年开始修建了单层排水降噪路面,但直到1999年才在哥本哈根附近的城市道路上修建了3种不同结构的双层排水降噪路面,每个试验段长299m。整个试验段以荷兰的经验为基础,也融合了丹麦的经验。这个项目的目标是优化路面的降噪效果,包括空隙率的大小,集料的粗细程度,以及路面的厚薄,研究表面降噪性能的使用寿命,包括每半年清洁一次表面以保存声学性能的耐久性。观测表面降噪特性是丹麦噪声管理计划的一个主要组成部分,结果将被用于指导减少道路交通噪声。单层排水降噪路面在法国应用很广,铺筑面积六千万平方米,90%用于公路以及其他高速道路,因为害怕路面空隙被堵塞,在低速道路上没有广泛使用。1997年至2000年在法国北部城市瓦朗谢讷,修建了3条双层排水降噪试验段,共长5km。使用了不同规格的集料,并进行了长期的性能检测。德国大部分路面是SMA结构,只有2%的排水路面。随着公众对降低交通噪声的需求,双层排水降噪路面也开始实施了。第一条双层排水降噪路面建于1998年,2003年修建了比较厚的双层排水降噪路面。2004年春天在A30号公路修建了4km长的双层排水降噪路面,使用了热+热的摊铺工艺,2007年9月在对面车道上使用同样的工艺修建了双层排水降噪路面。意大利在上世纪80年代开始使用排水降噪路面,到目前大概有30%公路铺筑了这种表面层。1997年在A4号修建了一条长1km的双层排水降噪路面,2000年在A12号公路修筑了长2km的双层路面。瑞典在E18号公路修建了双层排水降噪路面,作为欧盟基金的部分,评价单层和双层排水降噪路面在北欧使用的可行性,主要是因为那里的汽车在冬天要在轮胎上镶有防滑钉。瑞士在1979年开始使用排水降噪路面,到2004年已修建了131km。但双层排水降噪路面只是作为居民区低噪声路面的一部分进行了试验。日本在1995年开始使用排水降噪路面,目前有20%的国道、超过50%路网修筑了这种路面。1998年开始进行双层排水降噪路面试验,已有100多个试验段,通常使用了热+热的施工工艺。日本的气候条件要求这种路面能够适应寒冷的冬季状况,以及除雪机的作用。新西兰于2000年到欧洲学习了双层排水降噪路面技术,2002年至2003年在奥克兰的洲际公路上修建了3条双层排水降噪试验路,其中一段的运行速度小于50km/h,试验段长度在100〜500m之间。2.5双层排水沥青路面的沥青混合料设计目前欧洲对于双层排水降噪路面的沥青混合料设计也还没有统一的标准,包括测试马歇尔试件的性能,许多种方法都在使用。主要包括在规定的空隙率下确定混合料的最大用油量,以及沥青的析漏试验、水稳定试验和飞散试验。排水路面的沥青混合料设计,主要是根据集料的级配在最大用油量和最小用油之间选择一个适合的用油量。一般而言增大集料的粒径以及降低细集料的用量,会导致路面发生松散、剥落现象。Nielsen通过研究得出以下几条结论:①对于英国和荷兰这种降遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”雨量的国家,应避免使用大粒径的集料(例如公称最大粒径为16mm以及20mm的集料);②目前是倾向于使用公称粒径小的集料(例如公称最大粒径为8mm以及6mm的集料)和高沥青用量,空隙率在22〜30版③推荐使用改性沥青,尽管目前没有数据证实改性沥青能够提高排水路面的耐久性,但是使用改性沥青能够减少早期破坏。Nicholls指出英国加地夫附近的M4号公路表面使用聚合物改性沥青能够提高耐久性。NichollsandCarswell(2001)讨论了英国单层排水路面的设计方法,把沥青混合料的设计方法列入了公路工程的合同文件,希望在英格兰的双层排水降噪路面的上层中得到应用,并为将来的应用积累经验。Willwayetal.(2007)指出降雨量变大以及温度升高,会导致沥青路面发生破坏,最常见的破坏是沥青膜从集料上剥落下来,气候环境的变化对沥青混合料的作用是长期的,在沥青混合料设计时就应该减少或者避免发生这种破坏。减低沥青混合料的空隙率可以减小沥青剥落发生的风险,但是又考虑到路面能够降噪就必须保持适当的空隙率,因此在设计排水路面使用了改性沥青和外加剂来提高路面的耐久性。荷兰的IPG计划通过这些措施提供双层排水降噪路面的耐久性。双层排水降噪路面的集料粒径是随着层位变化而改变的,底层使用较粗的集料(ll-20mm),上层使用较细的集料(4-8mm)„为了达到要求的空隙率,与SMA相比,排水混合料的细集料含量较少。表2.5提供了一些双层排水降噪路面的集料规格,从中可以看出没有统一的标准,而是根据不同国家的要求确定的,例如北欧国家选用集料粒径比较大,主要是为了防止轮胎防滑钉的作用。表2.5双层排水降噪路面统计表国别上面层中面层集料尺寸(mm)沥青用量(%)厚度空隙率(%)集料尺寸(mm)沥青用量(%)厚度空隙率(%)(mm)(mm)荷兰2-611-164~811-16奥地4~86.02523.111-164.94523.1利0-86.52525.10-164.54527.9比利时0~82530.00-164520.0丹麦5~82511-16452-52011-16352-52516〜2265法国4~64、52010~144.0404~64~52010-144.0300~64、52010-144.030德国5~86.52525.811-165.85526.1总大利0~65.0150-125.0300-10250-1840瑞典0-113025.00-165020.0瑞士0~85.024.10-224.314.8日本0~85.92024.80-134.73022.80~55.015-2023~250-135.03020.00~52025.00-133023(vanBochoveetal.,1998)上世纪90年代中期,荷兰的双层排水降噪路面使用的集料上层为2-4,下层为11-16,使用这种细粒式结构主要是为了降低路面噪声。但在使用中发现,尽管这个结构在使用初期的降噪效果比较显著,但过了几个月后,因为路面的空隙比较小容易被堵塞,降噪性能下降很快。为了避免被堵塞,上层的粒径增大到3-6,目前这种粒径在荷兰的一些地区还在使用,但大部分地区上层使用粒径是4-8。Jacksonetal.(2003)新西兰的双层排水降噪路面上层集料粒径为8mm,下层集料粒径为16mm,总厚度为7cm。Nielsenetal.(2005)日本的双层排水降噪路面结构通常为下层厚度5cm,集料粒径为13mm,上层厚度为2cm,集料粒径为5-8mm。使用小粒径的集料是因为其降噪性能突出,参见表。日本的单层排水路面集料一般为5T3mm。Taksumotoetal.(2003)报告了日本不同情况下双层排水降噪路面的设计情况,参见,集料粒径是不变的,但结构层的厚度是随着交通状况而变化的,交通大就增加下层的厚度。除了粒径的大小,集料其他的性能也应满足要求,例如集料必须有良好的抗压和耐磨性能。上层集料的磨光值要大于53(Eijbersen,2005)oNichollsandCarswell(2001)认为下层可以用质量较次的集料,因为它们不直接与轮胎相接触。双层排水降噪路面普遍使用改性沥青,提高路面的抗松散能力,以及高温稳定和低温抗裂性能。在日本的寒冷地区,使用专门高粘度SBS改性沥青(SBS含量达到9-12%),提高路面的耐久性和抗松散能力。高粘度改性沥青在日本已经广泛使用并成为一个标准遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”(Nielsenetal.,2005),路面的耐久性得到提高,经济效益显著。Taksumotoetal.(2003)日本对于不同地区的路面选择不同性能的改性沥青,在温暖地区要防止路面剥落、变形,寒冷地区要防止路面,沥青的性能对混合料的声学特性是用影响的。(Eijbersen,2005).下层使用改性沥青是因为水分会长期保留在这个结构层中。英国的双层排水降噪路面使用的沥青必须获得BritishBoardofAgrSmentHAPAS道路和桥梁的证书。添加剂能够提高沥青混合料的耐久性。添加剂和聚合物改性沥青增强了胶结料和骨料之间的粘结,混合料的抗老化和水稳定性能得到改善。典型的添加剂是纤维(矿物纤维、木质纤维以及两者的混合物)和填料(液态胺、二元胺、水泥、熟石灰)。应用最广泛的抗剥落剂是熟石灰,(HighwaysAgency,2006b)排水路面表层手册要求熟石灰至少占使用集料总量的2%。奥地利双层排水降噪路面的上层集料粒径为4-8,使用木质纤维作为添加剂。荷兰在双层排水降噪路面上层添加玻璃、合成纤维增强路表面的抗滑能力。MeorOthmanHAMZAH等(HAMZAHandYATIM,2007)通过旋转压实仪模拟交通荷载过度压实对单层和双层排水路面的作用。假定过度压实能够影响空隙率、高度和排水时间的变化。在压实期间,观测试验高度的变化,压实前后测试试件的渗透参数。试验结果显示,压实结束后所有的试件变密,空隙率下降;小粒径集料和普通沥青组成的单层试件抵抗过度压实的能力最小,而SBS改性沥青混合料空隙率下降较小;双层混合料经过压实后高度减小最大,上层公称粒径为10mm抗压实能力要大于公称粒径为14mm的试件,双层试件的抗压实能力不如单层试件;压实后试件的排水时间增加,公称粒径较大的混合料渗透性损失较小,SBS改性沥青试件的渗透性要好于普通沥青。MassimoPisciotta(Pisciotta,2010)通过室内试验研究了双层排水降噪路面的基本性能,认为上层直接和轮胎接触,应该用质量高的材料,例如玄武岩集料,下层可以使用石灰岩集料。为了防治灰尘进入下层,上层的密度应比较大。另外,渗透试验结果表面双层和单层是相似的。Hardiman,M.Y.(Hardiman,2008)比较了单层和双层排水路面沥青混合料的性能,单层路面的公称粒径为10、14和20mm,厚70mm;双层中上层公称最大粒径为10和14mm,厚度为30、20和mm,下层的公称最大粒径为20nlm,两层总厚度为70mm。沥青混合料的级配如图所示,沥青为70号普通沥青和SBS改性沥青。试验结果表明,对于单层路面,沥青混合料的渗透性能随着集料公称的减小而下降,混合料的剥落损失量随随着集料公称的增加而增加;当双层路面的上层厚度减小时,双层混合料的剥落损失增加,渗透性能增加;在所有样品中,公称粒径为20mm的单层路面剥落损失最大。«>0s3§01008060402000.01«>0s3§01008060402000.01 0.1 1 10 100SieveSize(mm)■o«NMAS10—NMAS14 NMAS20图2.5-1双层排水沥青混合料级配Huurman等(MolenaarandvanReisenHofmanetal,2008)通过加速试验研究了四种不同双层排水降噪路面的性能。首先用正常的施工方法施工了双层的路面结构,然后切割成不规则的四边形,组成一个圆形,最后进行加速试验,如图如下。得到了以下几个结论:集料的类型是导致路面发生松散的主要因素;对路面松散程度的评价,激光观测结果和有经验的人员是一致的;路面的破坏和理论模型预测相符;加速试验验证了理论模型。图2.5-2双层排水路面加速试验2.6双层排水沥青路面关键的施工问题研究荷兰2005年出版了单层排水路面和双层排水路面的施工说明,规定了路面在保修期必须达到的技术指标,但施工说明没有对声学指标做出规定。(Morgan,2007)荷兰路面平均寿命是7.2年,在保修期结束时路面的技术性能高于路面达到平均寿命时的要求。遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”目前路面保修期是5年,如果路面的技术性能达到要求,承包商就能拿到最后一笔付款。根据以往工作和经验制定的荷兰噪声改革计划,这些合同条款是为提高双层排水降噪路面的耐久性而制定的(例如提高了双层排水降噪路面沥青用量的标准,提高结构的耐久性)。目的是使保修期从5年延长到6年,如果在保修期末路面质量达不到规定要求,承包商将得不到最后的付款,作为对他的处罚。在日本,1998年开始执行以质量为基础的合同,1999起执行综合评估合同,路面噪声作为其中的一个因素(Nielsenetal.,2005).,应用CPX标准方式测试路面噪声。在英格兰,低噪声路面的保修期是2年,没有拓展到5年,尽管5年也不是一个严格的标准。Eijbersen(2005)双层排水降噪路面的施工必须注意到以下几个方面:为了保持路面降噪性能,双层排水降噪路面的下层排水能力非常重要。双层排水降噪路面下面的结构层必须有一定的坡度来保证排水,如果没有足够的排水能力,水分将会累积在下层,引起冰冻破坏。整个双层路面的厚度对吸声性能有重要影响。为了有足够的能力吸收低频噪声,下层的厚度一般不小于4cm。在施工上层之前,下层要尽量可能减少车辆通行。因为下层顶面的损害和污染会降低两层之间的粘结。下层施工完成后,绝对禁止开放交通。上层的厚度薄,在施工期间容易冷却,不利于施工。双层排水降噪路面的质量受到混合料运输能力的影响,要保证上层混合料在施工时有能够的温度,(Eijbersen,2005)推荐了下列的施工环境:当空气温度低于10℃,双层路面特别是上层不宜施工。当空气温度在10T5C时,风速不超过4m/so当空气温度大于15℃时,风速不超过8m/s。(1)传统施工工艺双层排水降噪路面传统的施工方式是先施工下层,洒粘层油,然后施工双层。施工周期比较长,双层路面的施工时间几乎是单层路面的两倍。传统的施工受到气候环境的影响很大。在低温下施工,上层和下层的粘结变弱,上层由于厚度薄而冷却快,导致碾压困难,容易引起松散破坏,缩短了双层排水降噪路面的使用寿命。在荷兰,双层排水降噪路面的施工温度规定在10℃以上,这就意味只能在5月到10月份施工,通常情况下晚上不施工。(2)同时摊铺的施工为了克服上层材料在低温施工时容易冷却的问题,最好的解决方法是两层材料同时摊铺,上层材料被下层材料加热,冷却速度变慢。这种方法称为“温+温”或者“热+热”施工,主要有下面两种方式。(1)使用传统的摊铺机,两台摊铺机一台在前,一台在后。前面的摊铺机摊铺下层,后面的摊铺机在下层材料还是热的情况下摊铺上层,下层材料被摊铺上层的摊铺机碾压,随后两层材料统一用压路机碾压。这种方式有下列缺点:在下层材料还是热的情况下施工上层,下层材料经过摊铺机的行驶会产生变形。给上层摊铺机供料时,运输车辆不能行驶在下层材料上,运输车辆只能行驶在摊铺机的旁边。(3)双层摊铺机工艺采用专门的双层沥青混合料摊铺机,它由两套前后交错安装在一起的熨平板、螺旋分料器组成,双层摊铺机有两个独立且受料容量不同的混合料受料斗、两个运输装置、两个螺旋撒布机、两套熨平板。双层摊铺机架高的上面层料斗容积略小,受料25吨左右,中面层料斗容积较大,受料45吨左右,同步摊铺时可根据每层不同的需料量进行供料。能够同时摊铺2种不同类型的沥青混合料,然后使用1套压实设备将2层沥青混合料一次性碾压成型。这一施工工艺真正达到了沥青混合料双层摊铺的“同时性”,使得双层摊铺技术更加简便,易于操作,并且能够获得更好的平整度和层间粘结效果,节约了沥青混合料运输、压实机械,减少了人员配置,缩短了施工时间,具有良好的工程适用性。双层摊铺机在日本和德国使用较多,荷兰、中国和俄罗斯也有应用,这种摊铺机遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”非常适合双层排水降噪路面的施工。25tonneupperhopper(forsurfacecoursemix)45tonnelowerhopper(forbindercoursemix)25tonneupperhopper(forsurfacecoursemix)45tonnelowerhopper(forbindercoursemix)图2.6-1双层摊铺机结构和施工示意图日本目前使用双层摊铺机施工不同规格的双层排水降噪路面。Nielsenetal.(2005)日本的双层摊铺机摊铺速度是4-5m/min,摊铺宽度2.5-4.75m。(Ripke,2006)在德国双层摊铺机施工的双层排水降噪路面,下层是11-16,上层是5-8。(Morgan,2007)在荷兰,双层摊铺机施工的双层排水降噪路面,下层是11-16,上层是4-8。(Gharabaghyetal.,2005)研究了5个使用双层摊铺机施工的双层排水降噪路面,3个在荷兰,2个在德国,总结了这种施工工艺的优点:缩短了施工时间,采用双层摊铺机施工速度比传统工艺施工速度快1倍到1.5倍。双层排水降噪路面的施工期限变长,晚间也可以施工。沥青混合料温度下降慢,有利于压路机碾压,减少了路面发生松散病害。(GharabaghyetaL,2005):使用双层摊铺机要下面几点:双层摊铺机施工的沥青路面冷却慢,开发交通的时间比传统方式施工的路面迟。双层摊铺机施工对下承层的平整性要求较高,因为下承层的不平整将会反应到道路表面,在施工期间不能中断,否则也会影响表面平整度。双层摊铺机比比传统施工工艺需要压路机多。因为混合料的初始压实是由摊铺机完成的,使用重型压路机路面压缩大,会导致两层材料混杂和路面不平整。大面积施工使用双层摊铺机是经济的,研究表明摊铺面积要超过12,500-15,000m2,相当于3个车道英里。报告还指出,不要使用小的摊铺机,摊铺机的摊铺宽度应在12m以上,避免纵向接缝。(Morgan,2007)荷兰的噪声改革计划还进行另外一次双层摊铺机施工试验,在2006年的4月到6月的晚上施工,相当于10月到11月份的白天温度。试验段上层集料为4-8厚度2.5cm,下层集料为11-16厚4.5cm,试验段长2km,包括4个车道和1个紧急停车带,有12个夜晚温度只有8℃。(Siedenburg,2006)施工结束后,对质量进行了检查,得到下列结论:(1)降噪效果和传统方式施工的双层排水降噪路面相同,(2)层厚和空隙率满足规范要求,渗透性高,在上下两层界面没有出现问题。但是,驾驶员向道路管理部门抱怨路面的平整度较差,(vandenPangaard,2007).双层摊铺机制造厂商和施工承包商原因进行了探讨,包括摊铺机的液压系统太敏感,底层沥青混合料的温度高,容易被压实,两种沥青混合料由于运输方式的不同造成温度变化过大。(4)其他新的施工工艺研究HosokawaetaL(2006)提出了一种新的施工工艺现场热转换,在现场将密级配沥青混凝土转化成两层多孔结构,整套设备包括:两台加热车、一台加热和铳刨机、一台分离车、一台拌和摊铺机。这个设备在日本施工双层排水降噪路面速度为2m/min。
图2.6-2日本双层排水路面的现场热转换工艺示意图双层排水路面的声学性能研究双层排水降噪路面的降噪机理是其表面的多孔性,上层的细集料组成了平整的道路表面,减小了车辆轮胎振动。低噪声路面的声学性能(降噪)通常是情况相对一个参考路面,用国际标准方法某种车辆或者是特定的交通组成产生的噪声进行对比。但是目前乃至欧洲还没有一个标准的参考路面,每个国家都有自己的参考路面,例如英国是碾压沥青混凝土,荷兰是密级配沥青混凝土,德国是SMA,导致测量的结果没有可比性,除非有绝对的噪声值。(SustainableSurfacesforTrafficNoiseControl;Morgan,2006)欧洲第五次框架项目对双层排水降噪路面的降噪效果进行了调查,结果如表2.7-1。表2.7-1荷兰和瑞典双层排力(降噪路面RSI位置路龄(月)上面层中面层噪声标准集料粒径层厚(mm)集料粒径层厚(mm)RSIHA59,荷兰124~82511~1645-10.5A59,荷兰122~62511~1645-11.5E18,瑞典10~11300~1680-8.2E18,瑞典230~11300~1680-6.4(Andersenetal.,2005)研究了一系列低噪声路面在不同时期的降噪性能数据,相对于参考路面,在轻交通和重交通作用下双层排水降噪路面平均降低4dB(A),而薄层路面在轻交通情况下减少3dB(A),重交通情况下减少1dB(A)o表列出了双层排水降噪路面的绝对噪声。表2.7-2双层排水降噪路面噪声和表面特性统计车辆类型和速度平均LAmax最小LAmax最大LAmax平均集料粒径(mm)最小集料粒径(mm)最大集料粒径(mm)(dB)(dB)(dB)小汽车,50km/h66.762.970.46.258小汽车,80km/h72.968.378.27.678小汽车,HOkm/h78.976.482.57.7511两轴卡车,85km/h81.879.783.87.3511三轴卡车,70km/h84.3-----三轴卡车,85km/h83.280.386.67.5511Goubertetal.研究了荷兰和其他一些欧洲国家的双层排水降噪路面的降噪性能,认为双层排水降噪路面在第一年噪声增加1dB(A),因为在使用一年后,部分空隙被堵塞,吸声能力下降而噪声水平提高。三年之后声学性能比较稳定,但是这个结论是建立在小样本基础上的。比利时Bendtsenetal.,2005测试了双层排水降噪路面的噪声,该试验段下层集料粒径为14mm上层为7mm,客车以80km/h速度通过时产生的噪声为68.3dB(A),一年以后增加了1.2dB(A),两年年后增加了L4dB(A),没有对重型车辆进行测量。(Morgan,2006)对瑞典的双层排水降噪路面进行了降噪性能测试,该路段上层粒径为11mm下层为16mm,相对于SMA路面(最大粒径为16),客车以110km/h通过时,噪声降低9.1dB(A),两年后降低7.6dB(A)。在上层使用小的集料能够提高路面的降噪效果,考虑到冬季轮胎要使用防滑钉,该路段选用了11mm的集料。作为对比,11mm粒径薄层路面初始降噪3.3dB(A),两年后降噪2.6dB(A);但是单层排水降噪路面最初降噪4.1dB(A),两年后增加草7.4dB(A)。对于以85km/h速度行驶的重型车辆,双层排水降噪路面初始降噪9.0dB(A),两年后下降到8.2dB(A);薄层路面初始降噪1.4dB(A)而后增加到1.6dB(A);单层排水路面初始降噪3.4dB(A)而后增加到5.2dB(A)。对单层排水降噪路面的增加,可能是因为路面被堵塞而导致吸声谱的频率发生了变化,当路面是新的时,吸声谱频率和交通噪声频率不同,当路面被堵塞后,吸声谱频率和交通噪声频率相似,降噪性能就得到加强。(BrosseaudandAnfosso-Ledee,2005).研究了法国双层排水降噪路面的降噪性能,该遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”路段为高速公路,上层粒径4-6mm,下层粒径10-14mm。当客车行驶速度为90km/h,路面的初始噪声为71.3dB(A),一年后噪声没有明显的变化为71.0dB(A),四年后增加到73.9dB(A)。法国传统的密级配路面(粒径为10-0mm)为76.1dB(A)。(Ripke,2(X)6)测试了德国在A30上修建的双层排水降噪路面,下层为16-0mm,上层为0-8mm,分别使用常规工艺和热+热工艺施工,用德国的标准检测了路面产生的交通噪声。对于热+热施工的路段,客车以120km/h行驶时产生的噪声为77dB(A);在另一个常规工艺施工路段,由于速度受到限制,客车以100km/h行驶时产生的噪声为75.2dB(A)oBendtsenetal.(2005)3个月后按照SPB标准,测试客车以110km/h行驶时产生的噪声为76.5dB(A),但是他没有说明该路段是用哪种方式施工的;他还测试了另外一段双层排水降噪路面,路面结构上层为0〜5,也位于A3号道路上,客车以110km/h行驶时产生的噪声为78.7dB(A)o(Battiato,1997)指出意大利的双层排水降噪路面降噪性能不能简单地和其他国家相比,因为它不是应用SPB测试方法,而是使用脉冲式方法和ISO13472-1类似。Lancierietal.(2000)测试了A12高速公路上双层排水降噪路面(上层为0〜10,下层为0〜18)的噪声,LAeq为65.4dB。和传统的沥青路面相比,佛罗伦萨某条城市道路上双层排水降噪路面的噪声下降了3.5dB(A)o在日本,道路交通噪声测试方法称为“道路声学检测”,与SPB方法不同,导致与其他国家的交通噪声进行对比是很困难的。但是,Nielsenetal.(2005)用SPB噪声测试方法双层排水降噪路面的噪声,与公称粒径为13mm的密级配沥青混凝土路面相比,客车双层排水降噪路面上产生的噪声降低了4-7dB(A),重型车辆降低了2-5dB(A)oTsukamotoetal.(2003)利用日本的测试方法,观测了一条双层排水降噪路面的降噪情况,与密级配路面相比下降了10.4dB(A),12个月后下降到&5dB(A),该路面上层集料最大粒径为5mm,下层为13mm,双层压路机施工。(JacksonetaL,2003)研究了新西兰三个双层排水降噪路面的降噪性能,在开放交通一周后测试LAeq,24h。第一个路段的车辆行驶速度不超过50km/h,和20mm厚的开级配多孔路面相比,LAeq,24h值降低了4.2dB(A),该开级配多孔路面建成的时间比双层排水降噪路面路面早,表面空隙明显堵塞,但还能排水。第二个试验段位于4车道高速公路上,车辆行驶速度在lOOkm/h左右,一共修建了7种不同类型的降噪路面,双层排水降噪路面是其中之一,但是在报告中没有详细说明路面噪声数据,只是称和第一个低速试验段及第三个试验段相似。第三个试验和14mm厚的开级配多孔路面进行了对比,LAeq,24h下降了3dB(A)。(Kragh,2007).丹麦测试了哥本哈根附近双层排水降噪路面的降噪性能,该路面上层粒径为2-5,交通组成90%是轻型车辆,与8mm的密级配沥青路面相比,噪声下降了6dB(A),与其他路面相比,下降了4.5-5dB(A)。Abbott,PG(2010)等调查了不同路面的降噪性能,统计如下表2.7-3。表2.7-3 不同路面声学性能统计面层种类降低交通噪声耐久性(dB(A))声学(年)结构(年)嵌入式沥青路面(参考路面)00>20密级配、SMA2~310'30>20薄层罩面3~66~157~15单层排水路面5~610~1510双层排水降噪路面6~710~157~10表中声学耐久性的计算如下:AcousticDurability= ——yearsRowUef——参考路面的交通噪声;Lk)w——低噪声路面的交通噪声;Row——低噪声路面每年交通噪声的增长率。Storeheier等(StoreheierandAksnes,2010)研究了挪威低噪声路面的耐久性,对单层和双层排水降噪路面的噪声测试结果如图2.7-1所示,相对于参考路面,当路面排水是新的时降噪达到5-9dB(A),但是过了几年以后再有1-2dB(A),可能是因为道路表面的空隙被堵塞。80knVh-isWas80knVh-isWas--29WM316.1tO«11-24D«112?D«,i20“2,e图2.7-1 排水降噪路面噪声(CPX-leveIsfortyreA,80km/h)前期研究应用基础我国上世纪八九十年代在上海、河北、黑龙江、广东等地修了一些小规模的试验路,但由于当时对我国重载交通的发展和严重程度考虑不足、缺少性能优良的改性沥青等问题,均未取得成功。2001年〜2004年,交通部公路科学研究院承担了交通部西部项目《山区公路沥青面层排水技术的研究》课题。该项目系统研究了排水沥青路面的材料性能与设计、结构设计、施工技术、路面安全特性等问题,为排水沥青路面在我国的应用奠定了基础。项目成果经交通部科教司鉴定,达到国际先进水平,并获中国公路学会科技进步二等奖。2003年,西安咸阳机场高速公路铺筑排水沥青路面,由于缺少我国的自主成果,主要在日本专家的指导下完成,关键材料也采用了日本的高粘度添加剂。2005〜2007年,交通部公路科学研究院承担了江苏省交通科学研究计划项目《排水沥青路面应用技术研究》。该项目在西部项目成果基础上,以提高排水性沥青路面使用性能为核心,重点研究了高温和重载交通条件下排水性沥青路面的使用性能,结合盐通高速16.8km排水沥青路面铺筑的技术应用,在原材料品质与标准、组成设计、排水设计、施工技术与质量控制等方面进行了深入研究。同时,为降低排水沥青路面在我国推广应用的成本,交通部公路科学研究院开发了针对我国重载交通特征的高粘度改性沥青及高粘度添加剂。 2005年盐通高速通车后,交通部公路科学研究院和东南大学共同承担了盐通高速排水沥青路面长期性能观测项目。根据四年来共8次的全面跟踪检测情况,目前路况良好。2008年,江苏省在宁杭高速公路二期修筑了全长20.9km的排水沥青路面,遂资高速公路低碳环保节能新技术研究及应用示范之“双层排水降噪沥青路面关键技术研究”该项目为双幅六车道,单幅宽度14.5m,全部铺装面积约30.3万平米,为目前国内最大的排水沥青路面铺装工程。交通部公路科学研究院对该项目进行了施工全过程技术服务,将前期科研成果进行了系统、成熟的项目级应用。2011年,公路院应用近十年来积累的以西部项目为代表的科研成果,将排水降噪路面成套修筑技术在永武高速公路进行了系统的示范应用,成功修筑28km性能优良的、国内最长的高速公路排水降噪沥青路面,并在关键的排水沥青路面专用高粘度改性剂、性价比更优的复合改性技术、排水路面施工指标动态质量管理等多方面进行了开拓性创新性。并对双层排水沥青路面的应用理论
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