路面厚度不足（推荐4篇）
1、K71+800—850段路基高出设计标高。
处理方案：用推土机钩松处理路面，装载机铲出多余填料，调整路基标高达到设计后，重新铺筑底基层、基层。
2、K72+250—350路基低于设计标高
处理方案：该段路基低于设计标高，我部计划在底基层用水稳料进行调整，调整厚度在10cm以内的段落，增加底基层的铺筑厚度；调整厚度在10cm以上的段落，用底基层料分层铺筑，直到标高符合设计。
大呼高速公路路面四分部
路面各结构层厚度的检测方法与结构层的层位和种类有关, 基层和砂石路面的厚度可用挖坑法测定, 沥青面层及水泥混凝土路面板的厚度应用钻孔法测定。对于路面各层施工完成后及工程交工验收检查使用时, 必须进行厚度的检测。
1.1 抽检频率
水泥混凝土面层, 每200 m每车道检查2处;沥青混凝土、沥青碎石及沥青贯入式面层, 每200 m每车道检查1处;水泥稳定粒料基层及石灰稳定土底基层, 每200 m每车道检查1处。
1.2 仪具与材料
1) 挖坑用的镐、铲、凿子、锤子、小铲、毛刷。2) 取样用路面取芯钻机及钻头、冷水机。钻头的标准直径为100 mm, 如芯样仅供测量厚度, 不作其他试验时, 对沥青面层与水泥混凝土板也可用直径50 mm的钻头;对基层材料有可能损坏试件时, 也可用直径50 mm的钻头, 但钻孔深度均必须达到层厚。3) 量尺:钢板尺、钢卷尺、卡尺。4) 补坑材料;与检查层位的材料相同。5) 补坑用具;夯、热夯, 水等。6) 其他:搪瓷盘、棉纱等。
2 挖坑法测定路面厚度
(1) 按随机选点法决定挖坑检查的位置。如为旧路, 测点有坑洞等显著缺陷或处于接缝处时, 可在其旁边检测。
(2) 选一块约40 cm×40 cm的平坦表面作为试验地点, 用毛刷将其清扫干净。
(3) 根据材料坚硬程度, 选择镐、铲、凿子等适当的工具开挖这一层材料, 直至层位底面。在便于开挖的前提下, 开挖面积应尽量缩小, 坑洞大体呈圆形。边开挖边将材料铲出置于方盘内。
(4) 用毛刷将坑底清扫, 作为下一层的顶面。
(5) 将一把钢板尺平放横跨于坑的两边, 用另一把钢尺或卡尺等量具在坑的中部位置垂直伸至坑底, 测量坑底至钢板尺底面的距离, 即为检查层的厚度, 以cm计, 精确至0.1 cm。
(6) 用取样层的相同材料填补试坑。对有机结合料稳定类结构层, 应按相同配比用新拌的材料分层填补, 并用小锤夯实整平;对无机结构结合粒料结构层, 可用挖坑时取出的材料, 适当加水拌和后分层填补, 并用小锤夯实整平。
3 钻孔取样法测定路面厚度
(1) 按随机选点法决定挖坑检查的位置。如为旧路, 测点有坑洞等显著缺陷或处于接缝处时, 可在其旁边检测。
(2) 按钻取芯样的方法用路面取芯机钻孔。
(3) 仔细取出芯样, 清除表面灰土, 找出与下层的分界。
(4) 用钢板尺或卡尺沿圆周对称的十字方向四处量取表面至上下层界面的高度, 取其平均值, 即为该层的厚度, 准确至0.1cm。在施工过程中, 当沥青混合料尚未冷却时, 可根据需要随机选择测点, 用大改锥插入量取或挖坑量取沥青层的厚度, 但不得使用铁镐等扰动四周的沥青层。
(5) 用取样层的相同材料填补钻孔。对正在施工的沥青路面, 用相同级配的热拌沥青混合料分层填补, 并用热的铁锤或热夯夯实整平;旧路钻孔也可用乳化沥青混合料修补;对水泥混凝土面板, 应按相同配比用新拌的材料分层填补, 并用小锤夯实。新拌材料中宜掺加快凝早强的外掺剂。
4 地质雷达检测
用钻取芯法检测路面面层厚度时, 对面层有一定的破坏作用。随着科学技术的发展, 西方发达国家自20世纪80年代开始研究用地质雷达检测路面层厚度技术, 并取得了成功。该项检测技术是一种先进、高效、不损坏路面且连续的检测路面面层厚度的方法。
4.1 雷达路面检测仪
主要结构与功能用地质雷达测量路面厚度 (主要是沥青混凝土与水泥混凝土) , 在我国已有应用, 但用得不多。就已应用的情况来看, 效果比较理想。随着雷达技术的发展, 检测精度将会提高。在长距离、快速路面厚度的测量中, 应用雷达将有广阔的应用前景。雷达检测设备有两种, 一种是便携式, 宜于野外与局部检测;另一种是车载式, 适合于高速、大面积检测。
4.2 雷达快速检测厚度的基本原理
地质雷达检测公路路面面层厚度属于反射探测法。其基本原理是, 不同的介质具有不同的介电常数, 地质雷达向地下发射一定强度的高频电磁脉冲波, 电磁波在地下传播的过程中遇到不同介电常数的界面时, 一部分能量产生反射波, 一部分能量继续向地下传播, 地质雷达接收并记录这些反射信息。电磁波特定介质中的传播速度是不变的, 根据地质雷达记录的路面表面反射波与面层基层界面反射波的时间差, 按照一定的公式进行计算。
相对于雷达所用和高频电磁波 (900~2 500 MHz) 而言, 路面面层所用的材料都是低损耗介质, 电磁利用钻孔取芯标定雷达波的速度是一种较为准确、实用的确定雷达波传播速度的方法。即在地质雷达所测剖面上的某一点, 钻孔取芯量其实际厚度, 用剖面上该点的双程走时和实际厚度反算雷达波在面层内的传播速度。地质雷达检测公路路面厚度已全部实现了计算机化, 效率和可靠性均高, 并已达到实用阶段。
5 路面结构层厚度评定
对路段内路面结构层厚度按代表值的允许偏差和单个测定值的允许偏差进行评定。厚度代表值为厚度的算术平均值的下置信界限值。
当厚度代表值大于等于设计厚度减去代表值允许偏差时, 则按单个检查的偏差是否超过极限值来评定合格率;当厚度代表值小于设计厚度减去代表值允许偏差时, 则厚度指定标评为零分, 即不合格。沥青面层一般按沥青铺筑层总厚度进行评定, 但高速公路和一级公路多分为2~3层铺筑, 应进行上面一层厚度的检查与评定。
摘要：工程试验检测工作是道路和桥梁施工技术管理中的一个重要组成部分。文章就路面厚度检测技术进行了探讨。
关键词：路面,厚度,检测技术
参考文献
关键词：混凝土路面,荷载疲劳应力,温度疲劳应力,全寿命周期
近十多年来,随着社会经济的快速发展、人民生活水平的提高,我国公路的交通量、车辆的载重量以及车辆类型的组成已经发生了很大的变化,特别是汽车数量的快速增长、重型车辆比例的提高,使得道路交通承受的压力越来越大。在这样严峻的公路交通运输局面下,作为我国道路路面结构主要形式之一的水泥混凝土路面如何来适应新的交通形势、如何延长使用寿命,最大限度减少维修养护中断交通所带来的通行压力,是公路建设相关单位所面临的新问题。
目前在华东地区修建的高等级公路以沥青混凝土路面结构为主,而在地方公路的建设上,水泥混凝土路面仍有较大的市场,随着道路建设水平的提高,特别是混凝土再生技术的发展,水泥混凝土路面的优势将得到更大的发挥。
本文将对水泥混凝土板块厚度选择进行分析,研究水泥混凝土路面的部分特性,从而对水泥混凝土路面建设提一些建议。
我国当前地方公路的水泥混凝土路面面板厚度在18 cm～24 cm之间,近些年来,地方道路水泥混凝土板块破损、断裂现象较多,究其原因主要是因为地方公路的一些特性决定,我国目前地方公路基本为混合交通,交通情况较为复杂,且交通量增长速度远远超过了道路修建初期的预估数据,而在车辆的实际行驶过程中,由于混合交通,并且沿线岔口较多,车辆行驶中出现较多不规则情况如:车辆的刹车、转向动作多,车辆超载,对混凝土面板频繁冲击、碾压,对板块边缘的反复挤压,使得水泥混凝土路面出现大面积破坏,提早进入维修状况。针对这种情况,建议建设单位在修建水泥混凝土路面时,不要为了刻意节约投资,使得设计单位在设计混凝土路面厚度时取极限值,结构安全储备较小,未考虑设计参数在实际工程中发生变异,使得设计可靠度下降,路面提早出现破坏。
下面通过一个案例来说明水泥混凝土板块的厚度对路面强度的影响程度。
某地(Ⅵ区)建设一条1 km长的一级公路,水泥混凝土路面,宽度为12 m。水泥混凝土路面设计弯拉强度为5.5 MPa,基层采用二灰碎石,基层回弹模量为120 MPa,设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为22×106次。
荷载疲劳应力计算见表1。
通过表中数据分析:随着板块厚度的增加,荷载疲劳应力相应减小,当厚度增加到一定程度,荷载疲劳应力减小幅度越小,对荷载疲劳应力进行单因素分析,板块厚度增加能有效降低荷载疲劳应力,保证结构安全。控制温度疲劳应力计算见表2。
条件:Ⅵ区最大温度梯度取92℃/m,板长5 m,l/r=1.49/h
随着板厚的增加,温度疲劳应力逐步增加,并且增加的幅度也越来越大。对温度疲劳应力进行单因素分析,板块厚度增加,温度疲劳应力增大,结构安全风险越大,见表3。
从综合疲劳应力计算结果看18 cm～26 cm厚度的水泥混凝土板块均符合设计要求,究竟该如何选择板的厚度,有以下几点值得注意:
1)可靠度的问题,在实际的工程建设中,受施工条件、施工水平等因素的影响,可靠度将比理想状态下降低,可靠度系数将增加,导致综合疲劳应力值增加。
2)目前缺少较合理有效的交通量统计手段,加上设计基准期较长,交通量年平均增长率的预测精度较差(实际交通量会随当地经济的发展,出现超出预计外的快速增长),导致荷载疲劳应力超出了混凝土路面的设计强度,这其实也是一种可靠度的设计问题。
从以上两点来考虑,对于混凝土路面厚度的选择应考虑一定的富余量。
方案一:选择18 cm厚板块,从工程造价的角度来讲,是最经济的但从使用寿命来讲可能是最短的这是一种明显的短期行为。方案二:选择22 cm厚度板块,从工程造价和应力控制两方面考虑,该路面结构较为合适,因为它既保证了一定的结构安全储备,同时又很好的控制了工程投资,是一种有一定远见的建设行为。方案三:选择26 cm厚板块,增加了建设投资,但对荷载疲劳应力的控制较好(2.281 MPa左右),同时温度疲劳应力较大,如果在这种路面结构内配置钢筋网片,通过钢筋与混凝土之间的作用力来提高路面的设计强度,则该路面结构的安全储备较大,可靠性较高,这将是一种长期的建设行为。
作为设计者应明确水泥混凝土路面设计中针对实际项目,荷载疲劳应力和温度疲劳应力是哪一方面对路面结构有主要影响,哪一些设计参数发生变异的可能性大一些,全面考虑后选择合适的板块厚度。
本文的观点:建议建设单位尽量选择有远见的建设行为,在项目研究阶段,应全面考虑成本、质量、运营全寿命周期的各种因素在确保工程质量的基础上节约投资增加投资效益
参考文献
[1]JTG D40-2002,公路水泥混凝土路面设计规范[S].
[2]JTG F30-2003,水泥混凝土路面施工技术规范[S].
关键词：水泥混凝土,温度疲劳应力,设计,回弹模量
公路水泥混凝土路面损坏和加铺施工较为常见,水泥混凝土路面发生损坏的主要原因和加铺修复计算分析如下。
1 公路水泥混凝土路面发生损坏的主要原因
1)荷载疲劳应力σp的作用,特别是车辆超载带来的超前破坏作用。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》,水泥混凝土路面设计是以100 kN的后轴重作为标准轴载,各级轴载换算为标准轴载的作用次数为
2)温度疲劳应力σt的作用。
3)无机结合料的应力应变特性决定了水泥混凝土路面形变的迅速发展。
无机结合料的应变特性是当作用应力小于材料的允许疲劳应力时,其形变发展缓慢或基本上无发展,当应力超出材料的耐久疲劳应力时,达到一定次数后,形变随应力作用次数增加而迅速发展,最终导致破坏。无机结构料应力应变规律见图1。
4)由于路基地下水的作用、地表水的侵蚀造成路基刚度不足,路床发生不均匀沉降,造成混凝土面板弯拉应力集中形成破坏。
2 旧混凝土路面路况评定
路况评定是反映旧路面使用现状的基本资料,也是旧混凝土路面进行设计的依据之一。混凝土路面常遇到的主要损坏类型可分为四大类:即裂缝或断裂类、永久变形类、表面损坏类、接缝损坏类,每一种类型按损坏程度的轻重划分为轻度、中等和严重三种。路面状况分级标准以影响路面功能最大的结构性损坏面板占所调查区域总面板数的百分比为依据,分为优、良、中、可、差五级,相应较大损坏的结构性损坏面板占所调查区域总面板数的百分比范围分别为0%～2%;2%～5%;5%～15%;15%～20%;>20%。
3 旧混凝土路面的加铺厚度计算
3.1 加铺方式的选择
1)当旧路路况等级为“优”,且路拱坡度基本符合要求,板的平面尺寸及接缝布置合理时,采用结合式加铺。2)当旧路路况等级为“良”、“中”,且路拱坡度基本符合要求时,采用直接式加铺。3)当旧路路况等级为“可”、“差”,或新旧混凝土板的平面尺寸不同,接缝位置不完全一致,新旧路面的路拱坡度不一致时,宜采用分离式加铺。
3.2 加铺厚度计算
1)弯沉法测定旧混凝土路面顶面计算回弹模量Etc。
旧混凝土路面顶面当量回弹模量
其中,l0为旧混凝土路面上测定的计算回弹弯沉值,该值在混凝土破损板经冲击式压路机冲振破碎后测得较为准确。
旧混凝土路面上加铺新混凝土路面后基层顶面的计算回弹模量Etc=n·Et (n为模量修正系数,其值计算见下节)。
2)承载板法测定旧混凝土路面顶面计算回弹模量Etc。
在不利季节对破损严重的混凝土路面进行承载板测定,旧混凝土路面面板下基层顶面的回弹模量:
【math90z】
。
The effect and mechanism of frozen and melt circulation function on the service life of concrete pavement were analyzed based on the research on decaying law of concrete in the influence of frozen and melt circulation function, it can be concluded that frozen and melt circulation function affects the service life of concrete pavement significantly, which lays a foundation for perfecting the structure design of cement concrete pavement in cold areas in China.
Key words:
其中,P为承载板上荷载总重,N;l(d)为距离承载板中心d的实测回弹弯沉值,cm;
其中,he为旧混凝土路面层厚度,cm;μc为混凝土的泊松比,取0.15;μ0为基层与土基综合的泊松比,取0.30;Ee为旧混凝土的弯拉弹性模量,MPa。
旧混凝土路面板下基层顶面的当量回弹模量:
旧混凝土路面上加铺新混凝土路面后基层顶面的计算回弹模量,对结合式加铺层可按其等效单层普通混凝土路面厚度及相应的弯拉弹性模量按Etc=1.718×10-3h0.8Ec0.8·Et0.2计算。
其中,h为混凝土板厚,cm;Ec为混凝土弯拉弹性模量。
用沥青混凝土、沥青砂及油毛毡隔离层的分离式加铺层,按上式计算后,根据加铺拟厚乘以0.45～0.75的折减系数,将加铺层直接铺在经过清洗的旧水泥混凝土路面板面上不做任何处理的直接式加铺层,其基顶的计算回弹模量,介于结合式和分离式之间,按上式计算后,乘以0.8 折减系数。
3)旧混凝土弯拉强度与弯拉弹性模量。
旧混凝土弯拉强度可采用钻孔取出的圆柱形试件进行劈裂试验,通过劈裂强度与抗弯拉强度的关系式,来计算旧混凝土的弯拉强度:
fem=0.621fsp+2.64。
其中,fem为旧路面混凝土圆柱试件的劈裂强度,MPa;fsp为旧混凝土弯拉强度,MPa。
旧混凝土的抗弯弹性模量采用下式计算:
其中,Ee为旧混凝土的弯拉弹性模量,MPa。
4)旧混凝土路面面板厚度。
旧混凝土路面面板厚度的确定,应根据钻孔取样得到的圆柱形试件的高度、在板边量取的厚度和破裂板同上量取的厚度,按下式计算:
其中,
设现有二级公路混凝土路面旧路状况评定分级为“可”或“差”级,新旧混凝土板尺寸相同,接缝位置一致,路拱坡度一致,采用水泥混凝土面层厚h1+5%水泥稳定砂砾基层厚h2,荷载作用于板边缘中部。
则由
查《设计规范》图3.0.4及Et/Etc,可算得水稳层顶面回弹模量Et值。
算得基层顶面当量回弹模量值应满足《设计规范》表4.3.2最小规定值要求,对于中等交通等级时,算得Et>80 MPa。
行车荷载作用下基层顶面的计算回弹模量值:
Etc1=1.718×10-3(h1×Ec/Et)0.8·Et。
温度荷载作用下基层顶面的计算回弹模量值:
Etc2=n2·Et。
其中,n2为模量修正系数,计算温度应力时取n2=0.35。
a.计算荷载疲劳应力σp。
由
查《规范》图5.1.4得σps。
根据纵缝设拉杆的条件和基层类型,查《设计规范》17页说明的应力折减系数Kr,查表5.1.4选取交通等级综合系数Kc,按公式Kf=Ne0.051 6,算得疲劳应力系数,得荷载疲劳应力σp:
σp=Kr·Kc·Kf·σps。
b.计算温度疲劳应力σt。
查《设计规范》表3.0.6得最大温度梯度Tg。
由公式r=0.537×h1(Ec/Etc2)1/3算得混凝土板结构相对刚度半径;
由板长L/刚度半径r和h1值查图5.1.5得温度应力系数Kx。
板长边缘中点最大温度梯度时的温度应力σtm为:
其中,αc为混凝土线膨胀系数,可取1×10-5/℃。
由σtm/fcm和所在公路自然区划查表5.1.5得疲劳应力数Kt,则有:温度疲劳应力σt =Kt·σtm。
c.检验初拟厚度。
根据上列计算,检验0.95fcm≤(σp+σt)≤1.35fcm是否成立,若成立,则所选路面加铺结构和厚度可以满足承载荷载应力和温度应力的综合疲劳作用;若不成立,则应重新拟定加铺结构层厚度重新验算,直至满足为止。
4 结语
车辆超载将给公路水泥混凝土路面带来提前损坏,混凝土路面结构厚度设计应考虑车辆超载带来的潜在不利因素。
参考文献
