沈大路改扩建路面工程设计方案yg

沈大高速公路改扩建路面工程设计方案

摘要：本文详细阐述了沈大高速公路改扩建工程中路面处理方案的论证过程，对玻纤格栅和土工布等常用加筋材料通过室内试验进行了验证,对老路面可能采用的翻修和加铺两种方案进行了比较分析。关键词：改扩建路况弯沉值加铺翻修

1、引言沈阳至大连高速公路是我国最早修建的高速公路，于1990年9月全线建成通车，成为当时全国里程最长、全立交、全封闭的四车道高速公路，被誉为“神州第一路”。但是随着使用年限的增加，沈大路的路面病害也逐年增多，到2000年底，很多路段路面车辙、龟裂严重，平整度差，影响行车安全和舒适，道路养护部门也不堪重负，因此2001年辽宁省交通厅决定对沈大路的原有路面进行大修，同时对路基进行拓宽，将原来的四车道高速公路改造为标准八车道高速公路。本文结合沈大高速公路的大修改造，就路面的处理方案进行详细的阐述。2、沈大高速公路通车以来的交通量以及远期预测情况根据工程可行性研究报告中的交通量预测结果，计算的结果表明，路面设计年限内弯沉当量累计轴次将达到2009万次左右，按半刚性基层结构计算的设计弯沉值为0.208mm。

3、沈大路原有路面现状3.1、路面病害情况及路况评价为了详细了解沈大高速公路原有路面的破坏状况，我们采用徒步的方式对路面状况进行了细致的调查。从调查结果来看，沈大高速公路的路面破坏所表现出的形态和特征是多种多样的，包括了高速公路常见的病害类型，而其中较为典型的是横向裂缝、纵向裂缝、车辙、龟裂、泛油以及磨光等等，局部段落拥包波浪现象也较为严重，而沉陷和坑槽病害现象较少。以实地调查资料为基础，根据《公路养护技术规范》，我们对获得的资料进行了归纳总结，以每500米段落长度的路面状况PCI指数作为评价路面破坏的量化指标，对沈大高速公路全线（管理桩号K15+000～K363+400）进行评价，结果见表1：表1原有路面状况评价表

路况指数PCI评价结果段落长度(km)沈阳方向大连方向≥85优52.55.0≥70～＜85良55.567.5≥55～＜70中88.4146.4≥40～＜55次89.570.5＜40差62.559.0合计348.4348.43.2、路面表面弯沉状况

对于沈大高速公路现有路面的弯沉状况，我们于2000年春融期间，采用自动弯沉检测车对沈大高速公路全线路面进行了弯沉检测，对检测结果进行了分析整理，同样采用500米为一个段落计算代表弯沉值，其具体分布情况见表2：

表2原路面代表弯沉值分布表弯沉值区间段落长度(km)沈阳方向大连方向＜5092.977.950～6045.524..060～7042.031.570～8035.545.580～9035.543.090～10030.537.0100～11020.028.0110～12015.520.0120～13012.015.0130～1406.06.0＞14013.020.5从路面状况指数PCI值和路面代表弯沉值的关系曲线来看，二者之间有一定的对应关系，即代表弯沉值较大的路段，其PCI指数也较低；代表弯沉值较小的路段，其PCI指数也较高。同时也可看出：沈大高速公路虽然经历了十多年的行车运营，但是仍然还有相当长的路段路面状况比较好，路面承载能力也较高。

3.3、钻芯取样分析选取沈大路路面产生病害的典型路段，对沥青面层进行了钻芯取样分析，通过试验得到如下结论：①沥青面层厚度的均匀性较差，部分路段的面层厚度小于设计值；②沥青面层与半刚性基层之间的结合较差，二者未能形成连续的整体结构；③经过抽提试验发现各层沥青混合料的实际级配与设计级配之间有一定的差距，级配偏细，混合料的高温稳定性较差；④有些路段的沥青混合料油石比偏大，混合料的抗变形能力较差；一些产生网裂的路段油石比偏小，现场挖验发现裹附在集料上的沥青膜已经部分脱落。

4、路追面破损僚原因分村析4.1、熔设计因素沈大高骆速公路单是我国庸第一条行大规模匠修建的比高速公美路，由锹于路面第设计是如依据1广978蒜年我国茧的柔性俱路面设该计规范弃进行的加，缺乏坟高速公骆路的设沃计经验诵。原有块设计的木路面厚翁度偏薄挂，水泥逗稳定砂运砾半刚份性基层漂设计厚仇度只有20cm，导致乎路面的泪承载能喉力不足婚。沈大猾高速公纹路原有供路面的阴典型结常构为：表面层帮：4c专m中粒柱式沥青翼混凝土漏（或5叮cm中匪粒式沥冷青混凝额土）；中面层葱：5c脱m中粒劝式沥青异混凝土混；下面层：蓄6cm沥师青碎石（塞或5cm纵沥青碎石刑）；基层驼：20c瞒m路拌水裹泥稳定砂轮砾（或矿非渣）；垫层蜜：20c于m天然砂领砾（或矿缓渣）；路面设鼻计容许辉弯沉值架为50效.6。按照现行膛《公路沥喜青路面设悬计规范》汉JTJ0西14-9煌7中的计方算方法，跌对原有沈念大高速公霜路的典型楚路面结构诵的路表弯挥沉进行计掠算，结果秘详见表3朵。表3慨原有路面残典型结构燃承载能力真计算结果窗一览表中粒式(cm)粗粒式(cm)沥青碎石(cm)水稳砂砾(cm)天然砂砾(cm)土基模量(Mpa)计算弯沉值(0.01mm)承担的累计轴载(万次)55520203044.843.094039.580.875036.0128.60通过上述据计算结果狮可以看出蛙，即使土引基模量按桶照高值50M债pa取值，鞭路表计舌算弯沉中值只有36.拆0(0良.01左mm)，所能联承担的衬累计轴足载次数教是128.粉6万次，蕉明显不朝足。统喊计资料妖显示，蛋至19脆99年哲底，沈奖大高速竞公路累桑计轴载省作用次各数已经总大大超毫过了路质面设计值所能承雷担的水璃平。近带年来，骡沈大高商速公路稼的交通允量不断旗增加，股并且车监辆的重院载、超庙载现象辞也日趋招严重，过这也加颂快了路门面的破理坏。4.2、骑材料因素沈大路建皱设时期，拐部分路段系使用了高敢标号沥青元，导致路斑面热稳定习性差，路饭表大面积杂泛油并引杠起推移、惜车辙等变愈形。4.3块、施工贡因素由于当支时路面奶基层采泪用路拌还法，其右拌和及蛮碾压的珠工艺水叨平较低齿，很多闻路段路渔面实际拣施工的务基层厚馅度未能贝达到设患计要求壳，造成马一些路前段的路架面整体脖强度不质足，使汇路面产利生龟裂棋现象.4.4障、防排撤水因素局部路段慢地下水位涛较高，排管水不畅，递路基排水很系统不完泥善，挖方韵段边沟较蹲浅，不能无有效隔断眼水系，路肿基土质不脏良，含水侨过多，容哨易造成冻毫胀翻浆。钩同时路面敢不平整导笋致积水，铅加速了路惜面的破坏忠。5、路面缓改建技术锅方案5.1、魔路面处理倘方案的构筐思5.1.勿1加铺和判翻修方案熊的比较根据沈大眯高速公路岭的现状，锤原有路面员的大修可园以采用翻糟修和加铺肺两个方案焦，翻修是搁将原路面新开挖至新锹建路面设亦计深度，爬然后分层喇铺筑新路班面；加铺则是把路面咬保留，将长其作为路免基使用，具通过实测苦路面表面撤弯沉值，狱换算为当公量土基模员量计算加尘铺厚度，宽然后直接订铺筑路面呜进行补强替，二者的垫建设条件盒和优缺点沈比较如下演：①沈大高支速公路跨赵线桥原设气计桥下净案高6.1俭m，而现楚行《公路槐工程技术抄标准》（羽TJT0绪01—9讯7）要求旋为5m，垦同时与沈床大高速公产路相连的手我省几条构高速公路睁的净空标茎准也均为韵5m，这仰样就为沈贝大路加铺沫路面结构拍层提供了仁可能。②加铺方善案节省工让期，节省秩了开挖路必基所需的绑时间，在冈路基加宽倡施工时，卷可以维持赶通车，封荒闭交通的惠时间相对北较短，而慈且路基加盟宽施工可感以提前进军行，避免乖了路基和惠路面施工艘的交叉作举业，有利卧于合理的悉安排工期党。③沈大汉高速公胜路已通抽行十余泡年，在亦重复荷割载作用钥下，路日基已趋戒于稳定笑，尤其组是厚55c资m的路面韵结构层肆强度较揪高，如亩果将旧贸路面挖耗除重建弱，不但佛破坏了后原路面代结构层旋的强度促，而且冶原有路棒基因受擦到扰动验，其强班度也会让大大降狱低，甚喊至有些吴路段的惊路基C秘BR值迅会因为什过低而份需要处阿理才能屡满足路垫基强度乎的要求缴。加铺方伤案保持帝了原有饼路基的他稳定，面对原路艳面的扰剩动较少锄，充分伞利用原姑路结构垦层强度安较高的洽优势，语避免了柱翻修方侄案在将保原有路佣面开挖湿之后，宗如果路悼基强度合不足，更还要对庸路基进嗓行处理蝴的环节对。④在环切境保护屈方面，桌加铺方概案具有器明显的传优越性标。根据发施工工拆期计划帮安排，乱两侧路赢基在封糕闭前先市行加宽纵施工，云翻修方里案挖出陷的路面速及路基丹材料将哲很难利滚用，会洗产生大激量的弃泻料，尤镇其是原府有黑色笼路面的品沥青混躺合料，由于在智技术上嫁和工期盼上进行败大规模抓再生利蒜用均存览在较大糠困难，侮不可能含实施，咬并且路事面开挖很所产生望的废料鸽需要重瓣新征地钩作为弃龟土场，吹不仅增抹加投资慎，而且特会对环信境造成规极大影评响。根造据估算故，翻修削方案由娇于上述遭原因，唇加之路呜面全部京新建，腔其工程会造价较屡加铺方贷案要高皆1.5旅亿元。⑤加铺方罚案需要对容全线的纵颜断面设计持线进行调事整，随着废路面加铺毛，桥涵梁跑板需相应慰抬高，原眯桥下部盖稍梁或墩台谁身需进行盖加高施工脖，这是采热用加铺方姓案不利的牙一个方面槐。但是由贿于许多桥花梁的梁板命在运营期骆间损坏较废为严重，糕在大修改钉造时需要筐更换，而巷墩台盖梁吧的加高在横技术上并封不存在明助显的问题沈，这也为演路面加铺泡提供了条砖件。根据上趁述比较技结果，怠最终确眨定采用锹加铺方障案对原摘有路面唤进行处参理。5.1射.2、辅采用柔睬性基层劲理论进章行加铺舞层计算泽的构想现阶段渡，高速望公路基卖层主要断分两大黄类，一凡种是国演内使用鲜较为普告遍的半得刚性基糊层，优宏点是路溪面的承怒载能力悄强，刚喝度大，脾路表的形弯沉值慌较小；青第二种沙是采用骨柔性基哑层，即抛基层是月沥青稳僵定类材柳料或者慎级配碎满石类结泻构，这蠢种结构唉的路表垦弯沉值享较大，午路面刚捞度较小店。现阶段国蹄内已经开降始尝试采士用柔性基必层路面结厦构，但实版体工程相接对较少，际经验不足狂，而国外怎新建高速攀公路的路摄面结构一事般都采用姐柔性基层抓。如果采夺用现行尊97年厨规范中夺的半刚回性基层选理论计莲算路面监厚度，闸为了满戒足设计量年限内邻交通量状累计轴奏次的要钩求，现莫有沈大柄路的路田面弯沉怎值较小反的路段摩（例如刘小于5绩0）也纵都要加患铺厚度哥相对较找小的半门刚性基泉层，这季样便造喊成原有谋路面强毛度较好结的路段货变成沥变青面层痛夹半刚受性基层寻的一种马“夹馅炭”结构声，明显掌不合理敏。鉴于此种琴情况，对纱于原路面竹强度较好双的路段，叠如果我们没保持原有私的路面不胞动，在对总路面的局某部病害进婚行处理之涛后，可以围直接在原损沥青面层犬上面加铺凯沥青混凝口土，并把鸭罩面的厚怕度适当加粱厚，那么搏原有的1佣5cm沥撑青面层就度可以作为炎基层来使虫用，原来唐的基层可揪作为底基闹层来看待孕，整个路私面的结构猎可看作柔站性结构，可以采用扣柔性基层乡丰的理论，膏选取设计寄参数对加芳铺厚度进集行计算，量这样可以趴大大放宽怜对原有路伪面弯沉值却的要求，炎使原来必爹须加铺半雨刚性基层孕的路段通侧过罩面沥抵青混凝土副即可以解怀决问题，鲜这样不仅需大大节省航了工程造装价，缩短循工期，而廊且可以避全免刨除原梳有黑色路躲面的废料才所造成的框污染，减局少了对路哪基稳定性牲的破坏。5.2摧、路面馒加铺方壶案的确摆定根据上概述的分秆析，我番们最终翠确定了洲沈大路禁原路面股的加铺却方案如铜下：①当原蚀路面弯哀沉L0＜50胳时，对底原路面急的局部纱病害进慨行处理加之后，摊直接加朗铺18纵cm沥绳青混凝应土对原匆路面进通行补强孔，路表瞎面设计斥弯沉值讯采用柔叹性基层吗的系数浊进行计鄙算。②当原路丹面弯沉5严0≤L0＜110镰时，原路啊面先加铺28c队m半刚性趋基层，荒分层摊衡铺碾压澡，上层18cm水泥稳新定碎石阔，下层怕至少10c诞m水泥稳溪定类或遮二灰稳项定类半腐刚性找烧平层，尖然后再象做18c胸m沥青面层筝；③当原黎路面弯产沉L0≥110译时，原路赞面先加铺35c幸m半刚性基历层，分层瞧摊铺碾压塘，上层18cm水泥稳定鸦碎石，下牢层至少17cm水泥稳定菜类或二灰副稳定类半贡刚性找平纠层，局部灭病害特别吧严重的路软段对路面耕进行翻修狱处理。5.3、伙新老路面夫之间的横脏向连接5.3.狂1加强横你向连接的浆措施新老路污面之间宫的横向罩连接主六要采取锦以下措溪施进行桐加强：①将沈大学高速公路碧原路基的佩边坡挖成烘台阶。②为了减探少新旧路华基的沉降蚁差，在路振基顶面及忌以下两到距三阶的顶葱面铺设土薯工格栅。③原路面控硬路肩由活于未经过乡丰行车作用生，并且原微设计的路寒面强度相石对于行车皱道稍差，爽因此设计葵中考虑将粮原硬路肩欠全部挖除系，开挖成加台阶，以观利于新老较路面连接桑。④为了增号强沥青面器层抵抗开钻裂的能力录，在中下旺面层之间滴铺设玻璃截纤维格栅挽，铺设范焰围为路面希靠近硬路麦肩的第三侦、四车道巧，并深入织第二车道科1.0米如，宽度为却8.5米沿。5.3.初2、关于既玻璃纤维剪格栅、土返工布、加教强纤维等禾材料的选羊择采用玻泼璃纤维蜜、土工酷布等加燃筋材料其可提高贡加铺层脊沥青混资凝土的故高温稳搁定性、惠低温抗纺裂性及撞抗疲劳沙性能；振同时提必高了沥侄青混凝舞土的柔峰韧性，笋对抵抗萍反射裂效缝有较床好的效蹈果。在艰方案论块证阶段误，我们砍选择了柏国内外暗有代表插性的玻计纤格栅慎、土工好布以及苹加强纤势维等材款料进行让了室内搏试验的誓对比,脱采用小斧梁弯曲稳试验来俭衡量沥逃青混合追料的抗辟裂性能航，试验胞结果见娘表4和蠢表5。表4稠AC-茧20I舰型沥青确混合料深加格栅均试验结券果混合料编号弯曲强度（MPa）弯曲破坏应变×10-6弯曲劲度模量（MPa）强度模量比%备注18.03180544480.18未加筋28.31221737500.22加格栅39.35232640170.23加格栅49.39255636720.26加格栅5924加格栅6924加格栅78.53232836630.23加格栅88.59214540090.21加格栅99.49212844560.21加格栅108.08197540940.20加格栅118.74175349820.18加格栅128.67189845690.19加格栅139.24194547520.19加格栅BT7.08228231110.23加土工布ST8.82171751250.17加土工布DT9.32222443620.22加土工布表5革AC-早16I采型沥青广混合料助添加纤妇维后小泉梁弯曲搁试验结采果混合料编号弯曲强度（MPa）弯曲破坏应变×10-6弯曲劲度模量（MPa）强度模量比%备注19.59172855500.17未加筋A108.32196442340.20加纤维B68.29168849110.17加纤维通过对上狼述几种加修筋材料进叛行小梁弯橡曲试验的柔结果，可目以看出设剃置玻璃纤内维格栅和丈土工布的酱沥青混合筐料的抗裂耳性能要明葵显优于普败通沥青混增合料，其躁弯曲破坏拢应变的提符高幅度，吵玻璃纤维映格栅可达25%以上，土境工布可以篮达到20%，而加四强纤维剖对混合钥料抗裂羞性能影午响不大增，说明江玻纤格眨栅和土爱工布等灾材料的煮设置对两路面的针抗裂性逐能有明乔显的改蜡善。同时我们赴还进行了到高温抗车书辙试验，保（试验结室果略），壮可以看出膊玻璃纤维肾格栅对沥沫青混合料陡的高温性胡能也有提剪高，但幅走度不是很辩大，一般秀可达到10%左右；而祖沥青混凝蔬土纤维加出强筋对混汁合料高温额性能的提铜高有明显抗作用，提遮高幅度一气般可达到饲40%左白右。由于沈大别高速公路残路面的中宜上面层均算采用SB裹S改性沥谣青，而且雾表面层采煤用SMA啊结构，因恶此路面的法高温抗车作辙能力得穿到明显的倍改善，而糕由于新老到路面不可表避免的存饭在沉降差过异，因此讨提高路面结的抗裂性探能是关键目，因此我筹们推荐选誓用玻璃纤活维格栅作诞为沥青面窝层的加筋伤材料，提旅高路面的趁抗裂能力捞。5.4、拜沥青面层晓结构型式近的选择5.4衬.1乒关于表扯面层S虾MA结盈构的使值用在沈大哄路修筑旋之前，且SMA牵在我省气已经铺古设了很扭多试验逃路，例闹如丹本房诚和盘海逃高速公捧路SM巩A试验背段，使统用效果言较好，执因此S啄MA技种术在我挽省是成幕熟的。经过造室价估算稻，采用傻SMA赤结构所纱增加的猜造价相乡丰对全线父路面的其造价还乏是比较代小的，颗因而其愚大规模墓推广的掀制约因掘素主要缓还是材差料控制虫、施工师工艺、司施工管宅理等问凳题，主南要包括搜以下几忙个方面搅：①里饮程长、嘱规模大窝，对材倦料的控歼制与管奶理要更莫加严格已；②拌蓄和站生汁产效率户受到影高响，施据工工艺发要求较毅高，③安拌和站泉要进行互改装，似主要是兰矿粉提凭升装置鸟和纤维裁添加装也置；④跳对施工惜单位及茂工程技渡术人员虏要求高已。虽然困衣难较多膨，但是蔑我们认闯为通过侄严格的盘管理、涌合理的低工期安识排以及乖加强对盯工程技财术人员状的培训零，上述滤困难还嚼是可以蚊克服的祸，最后阵确定沈蚁大路全欠线表面纹层采用删SMA润结构。5.4.佣2、关于油中面层级酱配型式的祖选择中面层焰在路面借结构中乱所起的甘作用一锯方面是许抵抗路偶面的车香辙，另在一方面帅是要做懒到密