水泥路面养护维修关键技术117.pptx
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1、主要内容主要内容u一、研究的背景和目的一、研究的背景和目的u二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况u三、水泥路面典型破坏形式和机理分析三、水泥路面典型破坏形式和机理分析u四、水泥路面破损调查检测和分析技术四、水泥路面破损调查检测和分析技术u五、水泥路面养护、维修关键技术五、水泥路面养护、维修关键技术u六、水泥路面加铺、大修及改建关键技术六、水泥路面加铺、大修及改建关键技术一、课题研究的背景和目的一、课题研究的背景和目的 随着道路交通量和汽车载重量的急剧增加,我省部分水泥随着道路交通量和汽车载重量的急剧增加,我省部分水泥路面己接近或超过其设计累计交通量,有的虽远未达到使用年路面
2、己接近或超过其设计累计交通量,有的虽远未达到使用年限,但也出现了不同程度的病害,路面结构破坏日渐严重,使限,但也出现了不同程度的病害,路面结构破坏日渐严重,使用品质下降。根据华路公司历年调查结果,我省水泥路面病害用品质下降。根据华路公司历年调查结果,我省水泥路面病害主要表现为纵横向断板、交叉破碎、角隅断裂、板底唧泥和脱主要表现为纵横向断板、交叉破碎、角隅断裂、板底唧泥和脱空,以及错台和接缝张开等,空,以及错台和接缝张开等,其中开裂断板类病害约占其中开裂断板类病害约占80%以上以上。破损原因很多。破损原因很多。超载交通超载交通是主要原因,但是一些养护工作者对是主要原因,但是一些养护工作者对水泥路
3、面破水泥路面破坏的机理和原因认识不清,对路面性能状况的检测、评估不到坏的机理和原因认识不清,对路面性能状况的检测、评估不到位,加上预防性养护不及时或者养护方法和工艺落后,位,加上预防性养护不及时或者养护方法和工艺落后,使得多使得多数水泥路面数水泥路面“坏了就补、补了又坏坏了就补、补了又坏”的现象时有发生。的现象时有发生。一、课题研究的背景和目的一、课题研究的背景和目的 因此,为了防止和减少水泥路面早期破坏,提因此,为了防止和减少水泥路面早期破坏,提高我省水泥路面行驶质量,保障行车的安全和舒适高我省水泥路面行驶质量,保障行车的安全和舒适性,交通厅组织立项对性,交通厅组织立项对“水泥路面养护、维修
4、关键水泥路面养护、维修关键技术技术”进行研究,目的在于总结已有成果,形成相进行研究,目的在于总结已有成果,形成相应养护技术指南,这对我省水泥混凝土道路的维修应养护技术指南,这对我省水泥混凝土道路的维修及养护工作都具有重要的指导意义和实用价值。及养护工作都具有重要的指导意义和实用价值。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况l8080年代以前,我省水泥路面不足年代以前,我省水泥路面不足3 3千公里,且主要千公里,且主要分布在一些经济较发达地区的地方公路上,国省分布在一些经济较发达地区的地方公路上,国省道主要以沥青路面为主。道主要以沥青路面为主。l广东大面积修筑水泥路面是广东大面积
5、修筑水泥路面是19911991年广汕公路改造年广汕公路改造(全长(全长465km465km)开始,几乎将原沥青路面全部改造)开始,几乎将原沥青路面全部改造为水泥砼路面。从此全省国省道几乎无一例外的为水泥砼路面。从此全省国省道几乎无一例外的选择了水泥路面,其原因是交通量与日剧增,重选择了水泥路面,其原因是交通量与日剧增,重车日益增多,原有的沥青路已明显适应不了当时车日益增多,原有的沥青路已明显适应不了当时的交通需求,而每年的水毁和养护费用明显不足。的交通需求,而每年的水毁和养护费用明显不足。且当时广东是全国的水泥生产大省,水泥产量占且当时广东是全国的水泥生产大省,水泥产量占全国的十分之一。全国的
6、十分之一。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况l因水泥路面噪音大、行车舒适性差。因水泥路面噪音大、行车舒适性差。90年代后期,广东大年代后期,广东大多数高速公路几乎全面修筑沥青砼,但国、省道仍坚持以水多数高速公路几乎全面修筑沥青砼,但国、省道仍坚持以水泥砼为主。广东修筑高速公路水泥砼路面是从花清高速公路泥砼为主。广东修筑高速公路水泥砼路面是从花清高速公路开始,之后北环高速,深汕高速公路二、三标和佛开高速公开始,之后北环高速,深汕高速公路二、三标和佛开高速公路陈山以南,以及深汕东、电湛高速全路段。当时修筑水泥路陈山以南,以及深汕东、电湛高速全路段。当时修筑水泥路主要还是从造价
7、方面考虑。佛开、深汕主要以路基较好的路主要还是从造价方面考虑。佛开、深汕主要以路基较好的路段来选择的。路段来选择的。l 新世纪以来,新世纪以来,大量的超重交通大量的超重交通对许多高速公路产生了较为对许多高速公路产生了较为严重的影响,许多沥青砼路面已不同程度的损坏,水泥砼路严重的影响,许多沥青砼路面已不同程度的损坏,水泥砼路面又提到了高速公路的议事日程。除了水泥路面造价低外,面又提到了高速公路的议事日程。除了水泥路面造价低外,良好的抗车撤性能和使用寿命长,养护简单,在许多地方高良好的抗车撤性能和使用寿命长,养护简单,在许多地方高速公路得到应用。速公路得到应用。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东
8、省水泥路面的发展概况l 从施工方面:从施工方面:l 人工、小型机具施工人工、小型机具施工l 三辊轴施工三辊轴施工l 轨道式摊铺施工轨道式摊铺施工l 滑模摊铺施工滑模摊铺施工l 自动打入自动打入DBIDBI滑模摊铺施工滑模摊铺施工l 以及加强以及加强 原材料控制、养生、接缝材料等原材料控制、养生、接缝材料等方面的技术处理提高施工艺水平方面的技术处理提高施工艺水平二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况l 面对当前恶劣的交通轴载环境,以及水泥路面面对当前恶劣的交通轴载环境,以及水泥路面大面积损坏的现状,我国公路工作者也逐渐意识到大面积损坏的现状,我国公路工作者也逐渐意识到了水泥路面
9、原有设计的不足,并积极进行改进,集了水泥路面原有设计的不足,并积极进行改进,集中体现在新设计规范修订时增加了路面结构可靠度中体现在新设计规范修订时增加了路面结构可靠度的设计,提高了路面结构设计厚度和强度的标准,的设计,提高了路面结构设计厚度和强度的标准,细化了路面结构组合和材料组成及性质参数要求,细化了路面结构组合和材料组成及性质参数要求,完善了路面结构排水系统设计等。完善了路面结构排水系统设计等。2003年开始修年开始修筑的梅河、粤赣高速公路。筑的梅河、粤赣高速公路。l 水泥路面破坏后的修复是十分困难的。也难怪我水泥路面破坏后的修复是十分困难的。也难怪我们总是在修沥青路和水泥路之间徘徊。们总
10、是在修沥青路和水泥路之间徘徊。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况l根据统计,截至根据统计,截至1993年底全国水泥路面为年底全国水泥路面为28048公里,公里,1995年底广东省水泥路面年底广东省水泥路面总里程为总里程为16057km,而截至,而截至2006年底水年底水泥路面已达泥路面已达59111km。可见,未来水泥。可见,未来水泥路面的养护任务十分繁重。路面的养护任务十分繁重。l目前看来高速公路和国省道相对重视管养。目前看来高速公路和国省道相对重视管养。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况n交通荷载调查方法交通荷载调查方法 1.国内目前累计当量标准
11、轴次(国内目前累计当量标准轴次(ESALs)2.国外车辆轴载谱和车辆组成国外车辆轴载谱和车辆组成n当量标准轴载存在问题:当量标准轴载存在问题:1.交通量与荷载对应关系差交通量与荷载对应关系差 2.交通量数据和代表车型额定轴载推算交通量数据和代表车型额定轴载推算 3.安装动态称重设备安装动态称重设备weight-in-motion WIM 4.静态实测调查静态实测调查根据根据2007年年8月华路公司对我省五条典型高速公路交通量和月华路公司对我省五条典型高速公路交通量和轴载的调查,可得货车总重和轴重的超载情况如表轴载的调查,可得货车总重和轴重的超载情况如表2-1、表、表2-2所示。所示。路段路段所
12、测货车所测货车数量数量(辆辆)超载货车超载货车数量数量(辆辆)超载车超载车所占比例所占比例(%)(%)最大测定最大测定值值(吨吨)最大最大超载率超载率(%)(%)超载车比例超载车比例最大的车型最大的车型广广 清清101784783.3153.03377.5136型型佛佛 开开126154867.0110.05100.113型型京珠北京珠北101468367.4181.25280.9136型型粤粤 赣赣122257947.4210.01414.3136型型深汕西深汕西122228023.0107.64106.7136型型表表2-1 五条高速货车超载情况五条高速货车超载情况 二、广东省水泥路面的发
13、展概况二、广东省水泥路面的发展概况表表2-2 五条高速轴重超载情况五条高速轴重超载情况 路段路段所测所测轴数轴数(个个)超载超载轴数轴数(个个)超载轴超载轴所占比例所占比例(%)(%)最大测定最大测定值值(吨吨)最大超最大超载率载率(%)(%)超载比例最大轴型超载比例最大轴型广广 清清101777476.1108.48420.1三联轴每侧双轮胎三联轴每侧双轮胎佛佛 开开1526119378.252.55202.3双联轴每侧双轮胎双联轴每侧双轮胎京珠北京珠北2558168665.9130.06680.3单轴每侧双轮胎单轴每侧双轮胎粤粤 赣赣3218169252.6143.9899.5三联轴每侧双
14、轮胎三联轴每侧双轮胎深汕西深汕西259972828.069.16279.0三联轴每侧双轮胎三联轴每侧双轮胎二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况轴载谱是公路上实际出现轴载的反映,是计算轴载换算系数的轴载谱是公路上实际出现轴载的反映,是计算轴载换算系数的基本数据。根据华路公司的调查结果,可得到广东省典型高速基本数据。根据华路公司的调查结果,可得到广东省典型高速公路上不同轴载的轴载谱,如图公路上不同轴载的轴载谱,如图2-1图图2-4所示所示。图图2-1 单轴单轮轴载谱单轴单轮轴载谱图图2-2 单轴双轮轴载谱单轴双轮轴载谱 二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况图
15、图2-3 双联轴双轮轴载谱双联轴双轮轴载谱图图2-4 三联轴双轮轴载谱三联轴双轮轴载谱二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况 根据轴载调查的情况,按照根据轴载调查的情况,按照公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002)中要求,进行现有交通量下现有路面结)中要求,进行现有交通量下现有路面结构的荷载应力及温度应力计算,同时按照靠可度系数的理论,构的荷载应力及温度应力计算,同时按照靠可度系数的理论,与混凝土弯拉强度标准值进行比较。得到四条高速公路水泥路与混凝土弯拉强度标准值进行比较。得到四条高速公路水泥路面结果如表面结果如表2-3所示。所示。二、
16、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况表表2-3 疲劳应力与混凝土强度比较疲劳应力与混凝土强度比较二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况 由表由表2-3可以发现,在超载作用下,四条高速公路可以发现,在超载作用下,四条高速公路水泥混凝土路面板在荷载疲劳应力与温度应力作用之水泥混凝土路面板在荷载疲劳应力与温度应力作用之下,并在一定保证率和可靠度的情况下,其中,广清、下,并在一定保证率和可靠度的情况下,其中,广清、佛开、深汕西三条高速公路会产生疲劳断裂,而粤赣佛开、深汕西三条高速公路会产生疲劳断裂,而粤赣高速的路面结构也将近处于临界状况。高速的路面结构也将近处于临界状
17、况。因此,超载作用下,水泥混凝土路面板很容易产生因此,超载作用下,水泥混凝土路面板很容易产生断板的现象。断板的现象。其他高速公路和国省道也存在超载情况,其路面其他高速公路和国省道也存在超载情况,其路面状况同样令人堪忧。状况同样令人堪忧。二、广东省水泥路面的发展概况二、广东省水泥路面的发展概况n加大力度治理超载加大力度治理超载n调整交通荷载调查方法调整交通荷载调查方法n加快研究广东水泥路面设计参数加快研究广东水泥路面设计参数n提高养护水平和质量提高养护水平和质量 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 n我省水泥路面典型病害主要有我省水泥路面典型病害主要有纵横向断裂
18、纵横向断裂、交叉破、交叉破碎、角隅断裂、错台以及填缝料损坏碎、角隅断裂、错台以及填缝料损坏等。等。主车道横向断板主车道横向断板主车道连续纵裂主车道连续纵裂水泥路面典型破坏形式水泥路面典型破坏形式水泥板交叉破碎水泥板交叉破碎水泥板角隅断裂水泥板角隅断裂水泥路面典型破坏形式水泥路面典型破坏形式 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 水泥路面严重错台水泥路面严重错台水泥路面接缝料缺失水泥路面接缝料缺失水泥路面典型破坏形式水泥路面典型破坏形式 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 水泥路面唧泥、脱空水泥路面唧泥、脱空水泥路面唧泥、脱空水泥
19、路面唧泥、脱空水泥路面典型破坏形式水泥路面典型破坏形式 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 我省水泥路面破坏的主要原因我省水泥路面破坏的主要原因1.重载和超载车的作用重载和超载车的作用 路面设计的一个重要依据是标路面设计的一个重要依据是标准轴载的疲劳作用次数,但我国准轴载的疲劳作用次数,但我国目前公路车辆中很大一部分的实目前公路车辆中很大一部分的实际荷载都超出了公路设计标准,际荷载都超出了公路设计标准,而且这些车辆严重超载。从力学而且这些车辆严重超载。从力学角度分析,轴载对路面的损坏影角度分析,轴载对路面的损坏影响随轴载级别的提高呈指数速率响随轴载级别的提高呈
20、指数速率递增,因此超载必将造成路面断递增,因此超载必将造成路面断裂破坏,尤其是对存在脱空的水裂破坏,尤其是对存在脱空的水泥混凝土板,超载后直接导致唧泥混凝土板,超载后直接导致唧泥、角隅断裂以及严重的断板泥、角隅断裂以及严重的断板。三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 我省水泥路面破坏的主要原因我省水泥路面破坏的主要原因2.2.早期的水泥路面设计标准偏低,主要表现在结构层早期的水泥路面设计标准偏低,主要表现在结构层厚度与强度不足,部分道路横向接缝没有设置传力杆;厚度与强度不足,部分道路横向接缝没有设置传力杆;横向未设拉杆或不足;排水系统设置极不完善,基层强横向未设
21、拉杆或不足;排水系统设置极不完善,基层强度低,基层顶面几乎没有任何防、排水措施,路表水渗度低,基层顶面几乎没有任何防、排水措施,路表水渗入后对基层和路基的冲刷严重。入后对基层和路基的冲刷严重。3.施工质量差,主要表现在路基施工质量不佳,通施工质量差,主要表现在路基施工质量不佳,通车后路基出现不均匀沉降;基层强度过低,出现松散,车后路基出现不均匀沉降;基层强度过低,出现松散,或者基层强度过高,收缩性过大,导致基层出现开裂;或者基层强度过高,收缩性过大,导致基层出现开裂;水泥砼面板原材料质量控制不严、养生不当、据缝不水泥砼面板原材料质量控制不严、养生不当、据缝不及时等,造成面板先天缺陷。及时等,造
22、成面板先天缺陷。三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 4.养护技术人员对水泥路面病害产生的养护技术人员对水泥路面病害产生的机理认识不清晰,路面检测不到位,导机理认识不清晰,路面检测不到位,导致养护对策针对性不强,养护措施不当。致养护对策针对性不强,养护措施不当。脱空、接缝填缝料损失或路面出现裂缝脱空、接缝填缝料损失或路面出现裂缝后养护不及时,水泥路面预防性养护的后养护不及时,水泥路面预防性养护的理念更是未得到较大范围的接受。理念更是未得到较大范围的接受。三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 我省水泥路面破坏的主要原因我省水泥路面破
23、坏的主要原因 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 损坏类型与原因损坏类型与原因 损坏类型损坏类型结构性结构性功能性功能性与支承条件有关与支承条件有关纵向裂缝纵向裂缝横、斜向裂缝横、斜向裂缝角隅断裂角隅断裂交叉裂缝交叉裂缝唧泥,冒水唧泥,冒水错台错台沉陷沉陷拱起、胀起拱起、胀起超载对水泥路面结构的力学响应超载对水泥路面结构的力学响应 为探讨超载对路面的影响,为探讨超载对路面的影响,以广花高速公路为例,结合大型以广花高速公路为例,结合大型通用有限元分析软件,对其水泥路面结构进行了不同轴载下的通用有限元分析软件,对其水泥路面结构进行了不同轴载下的力学分析力学分析,结
24、果如表,结果如表3-1、图、图3-1图图3-3所示。所示。表表3-1 不同轴载水平下应力应变计算结果不同轴载水平下应力应变计算结果 荷载项目荷载项目轴载水平轴载水平BZZ-100超载超载30%超载超载60%超载超载100%超载超载150%超载超载200%表面弯沉表面弯沉(0.01mm)11.314.6918.0822.628.2533.9面层面层(MPa)0.610.790.971.221.521.8318.223.729.136.445.554.6基层基层(MPa)0.030.040.050.060.080.0920.626.833.041.251.561.8底基层底基层(MPa)0.040
25、.050.060.080.100.1230.339.448.560.675.890.9 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 超载对水泥路面结构的力学响应超载对水泥路面结构的力学响应图图3-1 轴载轴载表面弯沉曲线表面弯沉曲线 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 超载对水泥路面结构的力学响应超载对水泥路面结构的力学响应图图3-2 轴载轴载面层层底最大弯拉应力曲线面层层底最大弯拉应力曲线 三、三、水泥路面典型破坏形式和机理分析水泥路面典型破坏形式和机理分析 超载对水泥路面结构的力学响应超载对水泥路面结构的力学响应图图3-3 轴载轴
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