導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇碎石化技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

1引言

近年來(lái)，20世紀(jì)90年代初期修建的水泥混凝土路面，隨著使用年限的增長(zhǎng)和重載車輛的反復(fù)行駛，水泥混凝土路面損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害現(xiàn)象，路面技術(shù)狀況日趨下降，直接影響行車安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術(shù)新課題研究，采用傳統(tǒng)的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式，施工周期長(zhǎng)，投資大，環(huán)境污染嚴(yán)重，影響車輛通行安全。根據(jù)省公路局要求，對(duì)104國(guó)道臨海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道臨石線臨海境8K＋700-9K＋900路段實(shí)施舊泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)試驗(yàn)段，共振碎石化技術(shù)具有施工周期性短、環(huán)境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現(xiàn)的反射裂縫等病害，采用共振碎石化技術(shù)實(shí)施的“白改黑”路段建成通車后，效果良好，有效地改善了路容路貌。

2試驗(yàn)路段概況

104國(guó)道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K＋700-9K＋900路段，分別于1991年11月和1992年9月建成通車，2006年104國(guó)道平均日交通量6323輛／日、35省道臨石線9926輛／日，原路面結(jié)構(gòu)組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩(wěn)定基底+15cm級(jí)配碎石底基層，水泥混凝土設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、脫空、唧泥、接縫料散失等。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)104國(guó)道水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到50.49％；臨石線水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到49.3％。近幾年多次進(jìn)行挖補(bǔ)，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了瀝青混合料修補(bǔ)板塊、瀝青混合料修補(bǔ)板塊長(zhǎng)度數(shù)十米至百米左右不等，但板塊修補(bǔ)效果不佳，影響行車安全?，F(xiàn)路面結(jié)構(gòu)改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾壓密實(shí)，作為路面基層，直接鋪筑4㎝細(xì)粒式瀝青混凝土＋5㎝中粒式瀝青混凝土＋6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

3共振碎石化施工工藝

3.1機(jī)械設(shè)備選擇

共振破碎機(jī)械，選用美國(guó)共振機(jī)器公司生產(chǎn)的RB500系列共振破碎機(jī)，設(shè)備具有獨(dú)特的共振技術(shù)可以持續(xù)產(chǎn)生高頻低幅的振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動(dòng)梁偏心軸驅(qū)動(dòng)下，產(chǎn)生振動(dòng)諧波，支點(diǎn)與配重點(diǎn)振幅為零，破碎頭以高頻低幅（2㎝）敲擊路面，混凝土路面產(chǎn)生裂紋，并隨著振動(dòng)迅速有規(guī)律地?cái)U(kuò)展到材料邊界，由于沖擊力很小，且裂紋只擴(kuò)展到邊界，所以對(duì)基層沒有任何損害。壓實(shí)機(jī)械選用重型鋼輪壓路機(jī)。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

共振碎裂技術(shù)產(chǎn)生的高頻低幅振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機(jī)動(dòng)量高，和板塊接觸時(shí)間短，將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴(kuò)展”到板塊底部，作用于水泥板塊內(nèi)部的高頻振動(dòng)力使得整體碎裂均勻，碎塊大小和方向極其規(guī)律，水泥板塊產(chǎn)生斜向裂紋，與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小，較松散；下層粒徑較大，嵌鎖良好，使碎石層下部形成“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu)，具有良好的“拱效應(yīng)”，能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏?，利于從根本上減小或避免反射裂縫的發(fā)生，對(duì)基層、路基及周圍的結(jié)構(gòu)設(shè)施無(wú)損傷。

3.3施工程序

舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)施工程序：路況調(diào)查——清除瀝青修補(bǔ)層——灑水濕潤(rùn)——試振——檢測(cè)驗(yàn)證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實(shí)——技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)——鋪筑瀝青混合料——壓實(shí)——保養(yǎng)——開放交通。

3.4試振

舊水泥混凝土路面共振破碎質(zhì)量主要受到破碎機(jī)施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強(qiáng)度、剛度條件、對(duì)破碎機(jī)調(diào)整要求等，均對(duì)破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質(zhì)量，實(shí)施共振破碎豢必須進(jìn)行破碎試振。試振后，通過(guò)開挖坑穴，檢驗(yàn)破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機(jī)施工參數(shù)及施工組織措施等。

3.5破碎施工順序

破碎前，應(yīng)對(duì)破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤(rùn)，防止破碎時(shí)揚(yáng)塵飛揚(yáng)，污染環(huán)境。破碎順序一般由水泥路面外側(cè)車道開始，從邊緣向中間破碎，每次間隔20cm進(jìn)行往復(fù)破碎。如果縱向車道作了縱向切割，也可由中向邊順序破碎。破碎一個(gè)車道的寬度，實(shí)際破碎寬度應(yīng)超過(guò)一個(gè)車道，與其相鄰車道搭接至少15cm。

3.6壓實(shí)

壓實(shí)前，應(yīng)清除舊水泥混凝土路面接縫內(nèi)大于5cm的碎石塊，并對(duì)凹陷的路段采用級(jí)配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

3.7技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)

舊水泥混凝土路面實(shí)施共振碎石化后，采取外觀鑒別和實(shí)地檢測(cè)相結(jié)合的方法，選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗(yàn)、檢測(cè)，一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基層頂面，分析共振破裂效果。鑒別板塊內(nèi)是否產(chǎn)生斜向受力和嵌緊結(jié)構(gòu)，判斷、分析、評(píng)價(jià)共振碎裂技術(shù)作用力擴(kuò)展到板塊的何位置完成了能量的傳遞，以及對(duì)板塊周圍的結(jié)構(gòu)物和基層是否會(huì)造成損壞。同時(shí)，定點(diǎn)檢測(cè)沉降量，回彈彎沉值測(cè)定、破碎狀況檢測(cè)、縱橫坡度檢測(cè)等。結(jié)果表明：共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發(fā)生變化較??；沉降量和側(cè)向位移相對(duì)較??；回彈彎沉值測(cè)定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小，共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大，符合充當(dāng)基層的回彈彎沉值，鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測(cè)定小于路面容許彎沉值，符合設(shè)計(jì)要求。

4效果分析

篇2

K1747+000及K1747+607-K1742+583段由于交通量增長(zhǎng)快，水泥混凝土路面在交通荷載和各種自然因素長(zhǎng)時(shí)間綜合作用下，出現(xiàn)了各種結(jié)構(gòu)性損壞，道路服務(wù)水平下降，依靠日常修補(bǔ)已不能解決問(wèn)題，急需對(duì)該路段進(jìn)行大中修。根據(jù)公路工程建設(shè)需要及黃巖區(qū)公路管理段要求，將上述兩路段的水泥路面采用共振碎石化處理技術(shù)，對(duì)舊水泥路面進(jìn)行破碎，將該破碎層直接作為基層，在其上加鋪瀝青混凝土面層。共振碎石化處理技術(shù)采用的共振設(shè)備是利用振動(dòng)梁帶動(dòng)工作錘頭振動(dòng)，調(diào)整振動(dòng)頻率使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)其共振，然后將水泥面板擊碎，共振破碎力發(fā)生在整個(gè)水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使板塊均勻破碎，并且使上部的破碎粒較小，下部的破碎粒較大，這樣給結(jié)構(gòu)帶來(lái)了更大的好處，具有較好的透水能力，更好地消除反射裂縫，提高路基的承載力。另外該技術(shù)施工周期短、對(duì)交通影響小，可減少舊水泥路面塊的清除、堆置等費(fèi)用及建筑垃圾問(wèn)題，節(jié)約投資，加快進(jìn)度，有利環(huán)保。該“白改黑”項(xiàng)目經(jīng)共振碎石化技術(shù)處理及加鋪瀝青混凝土路面建成后，大大改善了路況，確保行車的舒適和安全，社會(huì)反響較好。經(jīng)過(guò)工程實(shí)際應(yīng)用，我們總結(jié)了一些舊水泥混凝土路面共振碎石化的技術(shù)措施、施工工藝和質(zhì)量控制方法，可為今后類似項(xiàng)目的公路拓寬改建工程提供參考和指導(dǎo)。

二、共振碎石化設(shè)備

1、設(shè)備概況

共振碎石化主要采用的設(shè)備為RB500（主要技術(shù)參數(shù)見下表），主要用于公路、機(jī)場(chǎng)等水泥路面的改造工程，目前，是美國(guó)水泥路面改造工程的主力機(jī)型和碎石化技術(shù)的最成功示范機(jī)型。RB500系列共振式碎石機(jī)可輕而易舉地一次性破碎厚度達(dá)660mm的水泥板塊，破碎厚度隨水泥板塊厚度而調(diào)節(jié)，破碎粒徑主要分布在8-20cm左右，并滿足上小下大、碎塊相互嵌鎖、紋理傾斜等工程要求，施工振動(dòng)沖擊小，效率高，是水泥路面碎石化改造工程中最理想的施工機(jī)械。

RB500系列共振式碎石機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

2、工作原理及特點(diǎn)

工作原理：RB500型共振式破碎機(jī)利用振動(dòng)梁把發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大功率轉(zhuǎn)換為工作錘頭的振動(dòng)，錘頭與路面接觸。通過(guò)調(diào)節(jié)錘頭的振動(dòng)頻率，使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)水泥面板在錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，共振效果如右圖所示。

特點(diǎn)：

（1）破碎后的碎石尺寸理想、均勻

工程經(jīng)驗(yàn)表明，碎石尺寸與反射裂縫和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間存在右圖所示的關(guān)系。由圖可見，碎石尺寸在3-8英寸（8-20厘米）之間時(shí)，可取得較為理想的效果。碎石尺寸過(guò)大，容易造成應(yīng)力集中，引起反射裂縫的概率急劇增大；碎石尺寸過(guò)小，則會(huì)使路面的承載力過(guò)渡減小。

（2）破碎后的粒度上部較小，下部較大

小粒度可更好地消除反射裂縫，同時(shí)下部的較大粒度提高了路基的承載能力。另外上小下大的粒度結(jié)構(gòu)也有利于路面滲水的橫向排除和阻止下滲。

（3）破碎后的碎石紋路規(guī)則排列，并與路面成35-40º夾角

有夾角的紋理結(jié)構(gòu)可使碎石塊之間相互嵌合，經(jīng)壓實(shí)后相互嚙合的更緊，從而使碎石層起到更好的礫石穩(wěn)定層的作用。如上圖所示。

（4）破碎深度可控制，不沖擊路基，保證路基下的管線設(shè)施完好無(wú)損

（5）可使鋼筋混凝土中的鋼筋完全與混凝土剝離

鋼筋串起大大小小的混凝土塊，必然會(huì)造成局部應(yīng)力集中，引起反射裂縫。

（6）振動(dòng)影響小，施工適應(yīng)范圍大，破碎深度大

RB500型的破碎深度可達(dá)660毫米。完全滿足一般機(jī)場(chǎng)跑道、停機(jī)坪和一些港口碼頭水泥面板的破碎改造任務(wù)。

（7）施工效率高

共振破碎機(jī)的生產(chǎn)率可達(dá)每天8360平方米。由于其工作點(diǎn)很窄，在公路上施工時(shí)，可單車道施工，不用封閉全部交通，每天可完成2公里左右的碎石化工作。

三、共振碎石化技術(shù)適用條件及適用范圍

1、舊路路況評(píng)定等級(jí)

舊路需達(dá)到一定的損壞狀況（如下表），采用碎石化技術(shù)才有必要且經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（1）損害等級(jí)被評(píng)定為次或差；

（2）接縫傳荷能力被評(píng)定為次或差。

路面損壞狀況與接縫傳荷能力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

另有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可作為參考：＞20%的接縫損壞需要修復(fù)；＞20%的混凝土板需要進(jìn)行更換或補(bǔ)塊。

2、舊路土基及埋設(shè)的交通附屬設(shè)施的要求：

碎石化技術(shù)不適應(yīng)于承載能力差的路段，如濕軟路基；若埋設(shè)有重要管線或管道，可能會(huì)對(duì)管線造成危害，破碎前應(yīng)仔細(xì)評(píng)估。

3、對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)情況：

碎石化所產(chǎn)生的應(yīng)力波能量較大且波及范圍廣，因此，可能對(duì)沿線的建筑造成損害；在城市水泥道路擴(kuò)建中，其產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)、揚(yáng)塵現(xiàn)象，也應(yīng)考慮。

4、舊路出現(xiàn)以下?lián)p害時(shí)，特別適合于共振碎石化法：

有裂縫、堿集料反應(yīng)、凍融破壞，出現(xiàn)這些損害，其他恢復(fù)、修補(bǔ)方法已經(jīng)不大適應(yīng)，因?yàn)檫@些病害會(huì)持續(xù)發(fā)生、發(fā)展，只有將水泥板碎石化處理，才可能根除這些病害。

裂縫，是因?yàn)榇旨系膬鋈谂蛎洃?yīng)力而引起，一般在三年后出現(xiàn)。路面基層和底基層的水逐漸累積，集料含水量會(huì)趨于飽和，濕度很大的寒冷天氣，混凝土板接縫處的粗集料會(huì)發(fā)生凍脹現(xiàn)象，之后凍融循環(huán)，接縫處慢慢產(chǎn)生剝落和碎裂等病害，逐漸在接縫處及附近形成裂縫。

堿集料反應(yīng)，是一種因水泥混凝土中的某些集料所含的細(xì)小成分活性物質(zhì)，與混凝土中的堿氫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的一種工程病害，通常發(fā)生兩種化學(xué)反應(yīng)：堿-硅反應(yīng)ASR（Alkali-Silica Reaction）和堿-碳酸反應(yīng)ACR（Alkali-Carbonate Reaction）。發(fā)生堿集料反應(yīng)，水泥板通常會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)裂，并且在接縫處伴隨剝落現(xiàn)象，粗集料發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，與周圍的水泥之間也出現(xiàn)裂紋、破碎，這樣，路面板整體結(jié)構(gòu)性破壞，承載能力下降。

5、碎石化技術(shù)適用于所有水泥混凝土面層類型的破碎，包括公路和機(jī)場(chǎng)水泥道面。

6、碎石化道路不適用于：

①橋涵路段；

②地基軟弱地段；

③碎石化施工可能危害埋設(shè)的地下管線路段；

④對(duì)噪音分貝控制要求高的路段，如政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、軍事重地等路段。

四、碎石化施工中的注意事項(xiàng)

1.若外側(cè)車道邊緣有路緣石或其他設(shè)施、內(nèi)側(cè)車道靠中央分隔帶邊緣阻礙共振機(jī)械的施工，即沿著車道縱向破碎時(shí)，內(nèi)外側(cè)車道邊緣會(huì)有50～80cm的路面破碎不到（錘頭不能作水平移動(dòng)），此時(shí)，可使用單頭破碎機(jī)進(jìn)行破碎。

2.破碎施工順序一般是由外側(cè)車道開始，如果中間車道作了縱向切割，也可由中向邊的順序破碎，破碎施工速度控制在1.6～2.7km•車道/天，每一道破碎寬度約0.2m，一條車道（約3.5～3.75m）破碎完需要18～20道（一個(gè)來(lái)回定義為2遍）。破碎一道，會(huì)對(duì)相鄰約5cm區(qū)域造成一定的碎裂，因此，為了提高破碎效率以節(jié)省時(shí)間，為了防止過(guò)度破碎連續(xù)破碎兩遍的區(qū)域，可以在破碎一道后，緊接著破碎第二道時(shí)，第二道破碎區(qū)域可間隔開第一道破碎區(qū)域2～4cm。

3.破碎一個(gè)車道的過(guò)程中，實(shí)際破碎寬度應(yīng)超出一個(gè)車道，與相鄰車道搭接部分，寬度至少15cm。

4.施工中，駕駛操作員應(yīng)隨時(shí)注意觀察機(jī)械工作情況、錘頭破碎效果，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整破碎參數(shù)，以盡可能達(dá)到較好的破碎效果。因此，對(duì)操作人員的要求很高，必須是經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員，據(jù)本試驗(yàn)路段的現(xiàn)場(chǎng)施工破碎狀況，駕駛員往往根據(jù)破碎時(shí)的聲音來(lái)判斷錘頭工作效果，從而做出可能的調(diào)整。

5.對(duì)于舊路是連續(xù)配筋混凝土路面或局部地段是鋼筋混凝土路面，首先考慮對(duì)道路進(jìn)行縱向切割，其次要考慮調(diào)整碎石化機(jī)械的參數(shù)，如增加振動(dòng)能等。要求破碎后鋼筋和混凝土基本分離開。

6.因?yàn)樗槭┕げ豢杀苊獾臅?huì)產(chǎn)生一定的噪音，因此，要注意破碎時(shí)間的選擇，8.要在道路沿線居民休息時(shí)間內(nèi)施工，盡量安排在節(jié)假日或周六周日內(nèi)進(jìn)行。

7、破碎路面遇到井蓋時(shí)，大約距離井蓋外側(cè)邊緣30―60厘米提升破碎頭，然后越過(guò)井蓋，大約距離井蓋外側(cè)邊緣30―60厘米的位置落下破碎頭再進(jìn)行破碎，以保證不影響井蓋的質(zhì)量。

8.對(duì)于碎石化施工場(chǎng)地周圍的構(gòu)造物及建筑物，在碎石化施工期間應(yīng)派人進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象應(yīng)立即停止施工，并向監(jiān)理單位、業(yè)主報(bào)告，調(diào)查分析其原因后采取措施保護(hù)構(gòu)造物或建筑物。

破碎基本參數(shù)：激振力8.89KN左右，破碎應(yīng)力52MPa左右，振幅1～2mm，振動(dòng)頻率42～46HZ，破碎速度適宜1.6km•車道/天，不要超過(guò)2.7km•車道/天。

特殊路段的處理：

（1）碎石化水平安全距離

不同類型的構(gòu)造物，碎石化水平安全距離見表

碎石化破碎水平安全距離

對(duì)于不符合上述安全距離但又必須施工的路段，可采?。洪_挖寬0.5m深1.5m左右的隔振溝進(jìn)行隔振；降低碎石化機(jī)械的行駛速度，減小振沖力；或采用常規(guī)處治方法，如灌漿加固處治后加鋪瀝青面層。

（2）不良地段

對(duì)于軟土、含水量過(guò)大等不良路段，應(yīng)減小振沖力，降低行駛速度，或采用浮力輪胎，或采取其他常規(guī)處治措施；

對(duì)于碎石化過(guò)量路段，地基土可能出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象，應(yīng)將相關(guān)“彈簧土”挖出，并換填碎石、砂礫或水泥混凝土等，并用傳統(tǒng)壓路機(jī)壓實(shí)至路面高度后再用碎石化機(jī)械破碎。

對(duì)于存在脫空的路段（包括水泥板底基層脫空和基層底土基脫空），若脫空區(qū)域較小，則碎石化機(jī)械應(yīng)放慢行進(jìn)速度，降低振動(dòng)能量（激振力）再進(jìn)行破碎；若脫空區(qū)域過(guò)大，則應(yīng)先進(jìn)行灌漿處理（灌漿一般采用水泥基材），然后再一并與其他路段進(jìn)行碎石化處理。如果碎石化后，原脫空出對(duì)應(yīng)路段存在明顯的局部凹陷部位，則應(yīng)先進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石補(bǔ)強(qiáng)后再度碎石化，直至滿足要求。

五、舊水泥混凝土路面碎石化后的整備工藝

1.路面破碎完，清除舊水泥混凝土接縫時(shí)間的松散填料以及較大粒徑的碎石塊，采用密級(jí)配碎石粒料回填；對(duì)于破碎后有大約5cm的凹地，同樣應(yīng)采用級(jí)配碎石粒料回填。

2.對(duì)破碎層的保護(hù)

①交通的控制

對(duì)破碎層，控制其上的交通，盡量不通行車輛，更不讓車輛隨意在破碎層上剎車與啟動(dòng)，對(duì)施工車輛在其上的通行，也要進(jìn)行必要的監(jiān)管。

②雨水的防治

因雨水會(huì)嚴(yán)重影響破碎層及其下基層的承載能力，加鋪好瀝青面層后，滯留的雨水會(huì)加速路基路面的損壞，因此，對(duì)破碎層，應(yīng)充分做好防止雨水的工作。如果破碎后不能馬上進(jìn)行碾壓攤鋪，遇上雨水天氣，要注意破碎層的遮蓋。

3.對(duì)鋼筋的處理

如果破碎板層發(fā)現(xiàn)有鋼筋外露，外露部分需剪除至與碎石化層頂面齊平，碎石化層中的鋼筋可以保留在原處。

4.碾壓

采用不小于9噸的雙鋼輪振動(dòng)碾壓機(jī)壓實(shí)2～5遍，碾壓速度不得大于1.83m/s，可先灑水然后壓實(shí)，以增強(qiáng)壓實(shí)效果。碾壓可足以將表面細(xì)碎粒壓入表面裂縫，進(jìn)一步提高破碎混凝土的模量，使破碎混凝土嵌入路基中可能存在的空隙中，并壓出一致平滑的表面用于攤鋪瀝青。壓實(shí)后，任何有垂直移動(dòng)超過(guò)2cm的局部地方，都要考慮開挖移除，并用級(jí)配碎石粒料回填。另外，也要注意，不要過(guò)量壓實(shí)，以防“粉碎效應(yīng)”。

六、施工質(zhì)量控制及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

采用舊水泥混凝土碎石化加鋪技術(shù)的質(zhì)量目標(biāo)是：消除舊水泥路面及路基結(jié)構(gòu)性病害，破碎并穩(wěn)固水泥混凝土板，使破碎層粒徑較小且級(jí)配良好，形成高強(qiáng)度的嵌鎖結(jié)構(gòu)，為瀝青加鋪層提供穩(wěn)固的施工平臺(tái)，有效減少或消除反射裂縫，同時(shí)不至于產(chǎn)生過(guò)量車轍，提高改建路面的使用壽命。

碎石化層破碎質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

1.粒徑。碎石化層破碎粒徑大部分在15.2cm以內(nèi)，破碎粒徑大于20.3cm的含量不超過(guò)2%，粒徑集中在1.5～7.6cm；破碎層粉塵含量（小于0.075mm）不大于7%。

2.級(jí)配。碎石化層0～10cm以內(nèi)，級(jí)配控制在級(jí)配碎（礫）范圍以內(nèi)；0～18cm以內(nèi)，級(jí)配接近級(jí)配碎（礫）石。

3.回彈模量。碎石化層模量（靜態(tài)）應(yīng)大于500MPa，但宜小于1500MPa。模量的檢測(cè)，可以采用承載板法，通過(guò)在破碎前對(duì)舊路基層頂面第一次測(cè)試，然后在破碎后相鄰位置（同一測(cè)點(diǎn)周圍1m2的范圍）做第二次測(cè)試，兩次測(cè)算結(jié)果計(jì)算出碎石化層模量值（靜態(tài)），為了減小因舊水泥混凝土板厚度所帶來(lái)的計(jì)算誤差，可同時(shí)進(jìn)行鉆芯取樣做厚度檢測(cè)；碎石板層模量，還可以通過(guò)FWD測(cè)試，反算出動(dòng)態(tài)模量，再根據(jù)比例關(guān)系計(jì)算靜態(tài)模量。

4.碾壓遍數(shù)。碎石化層碾壓不宜超過(guò)5遍，宜根據(jù)破碎程度控制在2～4遍內(nèi)。

5.碎石化層碾壓后，不允許有鋼筋外露，不允許有瀝青接縫料、補(bǔ)塊等存在；攤鋪前不允許碎石化表面出現(xiàn)凹陷深度超過(guò)2cm。

碎石化對(duì)周圍環(huán)境造成的影響控制

1.碎石化施工的時(shí)間應(yīng)與周圍居民的睡眠時(shí)間錯(cuò)開。

2.碎石化施工過(guò)程中，若揚(yáng)塵現(xiàn)場(chǎng)明顯，應(yīng)灑水控制。

3.碎石化以后，不得對(duì)埋設(shè)管線造成碎裂，不得引起周圍建筑的開裂。

篇3

中圖分類號(hào)：C951文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 前言

舊路再生利用技術(shù)就是將廢舊的水泥混凝土路面材料和瀝青路面材料再生循環(huán)應(yīng)用于公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和養(yǎng)護(hù)，變廢為寶，避免廢舊材料堆放對(duì)土堆的占用和對(duì)環(huán)境的污染。按照路面材料的不同，舊路再生利用技術(shù)可以分為水泥混凝土路面再生技術(shù)和瀝青路面再生技術(shù)。

2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1水泥混凝土路面再生技術(shù)

1.國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外從二戰(zhàn)結(jié)束后相繼開展了對(duì)廢舊水泥混凝土的研究利用。日本政府在1977年制定了《再生集料和再生混凝土使用規(guī)范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，生產(chǎn)再生水泥和再生集料;美國(guó)從20世紀(jì)90年代開始應(yīng)用舊水泥混凝土路面沖擊打裂技術(shù)和就地碎石化技術(shù)，目前已經(jīng)有超過(guò)20個(gè)州在道路建設(shè)中采用再生骨料；26個(gè)州允許將再生骨料作為基層材料；4個(gè)州允許將再生骨料作為底基層材料；有15州制定了關(guān)于再生骨料和再生骨料混凝土的相關(guān)規(guī)范。

2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)水泥混凝土路面研究及應(yīng)用起步較晚，1995年才從南非藍(lán)派公司引進(jìn)沖擊式壓路機(jī)，2002年才從美國(guó)引進(jìn)水泥混凝土路面就地碎石化技術(shù)。但是在交通運(yùn)輸部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“水泥混凝土路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究”的帶動(dòng)下，已經(jīng)突破了舊水泥路面檢測(cè)技術(shù)、破碎施工工藝、材料再生利用、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)難題，形成了適合我國(guó)舊水泥路面改造及材料再生利用的成套技術(shù)。研究成果已在廣西、湖北、廣東、陜西、吉林、四川、河北、河南、貴州等地水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。表明我國(guó)成功掌握并廣泛推廣了水泥混凝土路面再生技術(shù)。

2.2 瀝青混凝土路面再生技術(shù)

1.國(guó)外研究現(xiàn)狀

美國(guó)最早從1915年開始進(jìn)行瀝青路面再生利用研究，到上個(gè)世紀(jì)80年代末，美國(guó)再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的舊瀝青混合料得到再生利用。日本由于其能源匱乏，一直很重視瀝青路面再生技術(shù)的研究，從 1976 年開始路面廢料再生利用率已超過(guò)70%。西歐國(guó)家也十分重視這項(xiàng)技術(shù)。歐洲瀝青路面協(xié)會(huì)EAPA成員國(guó)的廢舊瀝青路面材料已 100%通過(guò)再生方式得以重復(fù)利用。聯(lián)邦德國(guó)是最早將再生料應(yīng)用于高速公路路面維修的國(guó)家。芬蘭幾乎所有的城鎮(zhèn)都組織舊路面材料的收集和儲(chǔ)存工作，過(guò)去的再生材料主要用于低等級(jí)公路的路面和基層，近幾年已開始應(yīng)用于重交通道路上。

2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)瀝青路面材料的再生利用研究相對(duì)較晚。上個(gè)世紀(jì) 70～80年代，我國(guó)曾在不同程度上利用過(guò)廢舊瀝青混合料來(lái)修路，再生后的材料一般只用于輕交通道路、人行道或道路的墊層。從上個(gè)世紀(jì) 80 年代后期開始，伴隨著我國(guó)高等級(jí)公路的大規(guī)模建設(shè)，新建公路路面幾乎不再考慮使用廢舊路面材料，路面再生技術(shù)的研究基本處于停滯狀態(tài)。近幾年，伴隨著我國(guó)大量高等級(jí)公路進(jìn)入大修、重建階段，廢舊路面材料的再生利用問(wèn)題重新得到重視和廣泛關(guān)注。2004年交通運(yùn)輸部開展了“瀝青路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究”，同時(shí)在 2006 年啟動(dòng)了《公路瀝青路面再生應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 的編制工作。目前，“瀝青路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究”已經(jīng)通過(guò)科技鑒定，《公路瀝青路面再生應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008）已經(jīng)頒布執(zhí)行，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)形成一套比較完整的再生實(shí)用技術(shù)，并且達(dá)到了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的程度。

3湖北省公路再生技術(shù)應(yīng)用

3.1應(yīng)用歷程

湖北省是國(guó)內(nèi)較早開展路面再生技術(shù)應(yīng)用的省份：2005年，湖北省引入門板式打裂壓穩(wěn)技術(shù)，對(duì)舊水泥混凝土路面再生利用做了一些有益的探索，并先后在G105國(guó)道黃梅段、G316國(guó)道棗陽(yáng)段、G106咸寧至崇陽(yáng)段、省道皂毛線、仙監(jiān)線、漢宜線、咸寧城區(qū)出口路等水泥路面改造工程中應(yīng)用。2006年至2008年，武漢市公路管理處先后在漢南區(qū)省道漢沙線、蔡甸區(qū)G318國(guó)道、新洲區(qū)G106國(guó)道、新洲區(qū)G318國(guó)道，江夏區(qū)省道武赤線，進(jìn)行了18.5公里的瀝青路面就地冷再生應(yīng)用試驗(yàn)。2008年至2009年，各地開始積極嘗試其它公路再生技術(shù)：襄陽(yáng)、隨州等地結(jié)合水泥路面大修工程，開展了水泥混凝土路面就地碎石化再生利用技術(shù)的研究和應(yīng)用工作。赤壁市引進(jìn)廢舊瀝青混合料廠拌熱再生設(shè)備，推廣應(yīng)用瀝青路面廢舊材料廠拌熱再生技術(shù)。2013年，在G207國(guó)道開展瀝青路面就地?zé)嵩偕囼?yàn)。

3.2應(yīng)用現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)最近幾年的快速發(fā)展，湖北省公路再生利用已經(jīng)取得以下成績(jī)：

1.三種再生技術(shù)廣泛應(yīng)用。目前湖北省主要應(yīng)用的再生技術(shù)有以下三種：水泥路面就地碎石化再生利用、瀝青路面廠拌熱再生、瀝青路面就地冷再生。襄陽(yáng)、隨州、孝感等路基較好、水泥路面較多的地區(qū)，水泥路面就地碎石化再生利用非常廣泛。武漢、荊門、荊州等地，瀝青路面就地冷再生技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。赤壁市將高速公路銑刨下來(lái)的廢舊瀝青混合料廠拌熱再生后，用于路面刷黑。

2.兩項(xiàng)技術(shù)成果通過(guò)鑒定。武漢市公路管理處和交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院合作完成的“瀝青路面就地冷再生技術(shù)研究與應(yīng)用”在2009年4月通過(guò)湖北省交通運(yùn)輸廳科技成果鑒定。隨州市公路管理處和交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院合作完成的“水泥混凝土路面碎石化作柔性基層技術(shù)研究”在2011年9月通過(guò)。

3.舊路再生理念深入人心。通過(guò)推廣路面再生技術(shù)，各地公路部門實(shí)實(shí)在在感受到路面再生技術(shù)“降低施工成本、縮短施工工期、緩解資源緊張、保護(hù)生態(tài)環(huán)境”的好處，“推廣再生技術(shù)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境”的理念已經(jīng)深入人心，“交流再生技術(shù)，促進(jìn)共同進(jìn)步”的氛圍已經(jīng)逐漸形成。

3.3主要問(wèn)題

1.一些低等級(jí)路面還無(wú)法采用再生利用技術(shù)

由于資金有限，湖北省在“十五”之前修建的部分省道采用的是路基直接加鋪混凝土面板的形式，路面基層剛度不夠，無(wú)法采用路面再生技術(shù)，必須首先補(bǔ)強(qiáng)路面基層剛度后，才能在后續(xù)大修過(guò)程中應(yīng)用路面再生技術(shù)。

2.一些高等級(jí)路面還未推廣適宜的再生利用技術(shù)

湖北省在“十一五”期間修建的一些高等級(jí)瀝青混凝土路面已經(jīng)進(jìn)入路面性能快速衰減期，急需對(duì)瀝青面層進(jìn)行再生利用，以恢復(fù)原有性能。目前適應(yīng)于瀝青面層再生利用的瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)和瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)在我省還未大規(guī)模應(yīng)用，隨著大量高等級(jí)瀝青混凝土路面進(jìn)入大修期限，必須盡快開展瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)和瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的推廣工作。

4發(fā)展建議

4.1 繼續(xù)推廣已有路面再生利用技術(shù)。在全省范圍內(nèi)進(jìn)一步推廣瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術(shù)。結(jié)合大中修工程，開展不同地形條件和不同路面結(jié)構(gòu)下瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生利用的試驗(yàn)，建立一套瀝青路面就地冷再生、水泥路面碎石就地再生標(biāo)準(zhǔn)施工流程，從而提升我省瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術(shù)的應(yīng)用范圍和工藝效果。

4.2 積極推廣新型路面再生技術(shù)。瀝青路面就地?zé)嵩偕軌蚩焖儆行Ы鉀Q瀝青路面淺層病害，瀝青路面廠拌冷再生能夠解決瀝青路面中下層病害，并且具有舊料摻量多、抗車轍、低能耗、低排放的特點(diǎn)。這兩項(xiàng)工藝是目前最適用于高等級(jí)瀝青路面材料再生利用的技術(shù)。必須結(jié)合瀝青路面大中修工程，及早開展瀝青里面就地?zé)嵩偕夹g(shù)和瀝青路面廠拌冷再生技術(shù)的應(yīng)用試驗(yàn)，為以后大規(guī)模的瀝青路面材料再生利用積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范（JTG F41-2008）[S]

[2]公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2011）[S]

[3]車勝創(chuàng). 沖擊式壓實(shí)機(jī)的應(yīng)用研究與發(fā)展前景[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006，3：11-12.

篇4

Abstract: this paper through the absorbs the domestic and foreign existing advanced achievements and experience, around the old cement concrete road reconstruction work to specific engineering for example, puts forward that add a store of the modification process all stages of the points, to solve the actual problem, to improve road of cement concrete pavement in the use of quality.

Keywords: cement concrete pavement, add a store transformation, broken petrochemical, durability, AASHTO

中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1前言

就路面結(jié)構(gòu)而言，水泥混凝土路面約占我國(guó)高速公路的路面類型的23%。水泥混凝土路面以其特有的使用性能和良好的耐久性在公路上占有重要的地位。目前我國(guó)的水泥混凝土路面有相當(dāng)一部分正面臨著修復(fù)、改造工作。

舊水泥混凝土路面的修復(fù)、改造工作中，在舊水泥混凝土路面上鋪設(shè)加鋪層，是一項(xiàng)有效的技術(shù)措施。盡管我國(guó)的水泥混凝土路面加鋪改造已經(jīng)在全國(guó)各地區(qū)進(jìn)行了一些實(shí)踐并積累了一定經(jīng)驗(yàn)，但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、工程投資限制等因素，使最后設(shè)計(jì)出的路面結(jié)構(gòu)偏于保守而不經(jīng)濟(jì)，或?yàn)榱斯?jié)約工程造價(jià)而使路面結(jié)構(gòu)不安全，提前產(chǎn)生病害。

本文就泰安水泥混凝土路面的加鋪改造工作的開展進(jìn)行了歸納總結(jié)，為其他水泥混凝土路面加鋪改造工作提供參考依據(jù)，使加鋪改造工作規(guī)范化進(jìn)行，減少不必要的工作量。

2目前常用的水泥混凝土路面加鋪改造方法

目前國(guó)內(nèi)外常用的加鋪改造措施主要有兩種：第一種為加鋪瀝青混凝土面層，即“白+黑”路面；第二種為加鋪水泥混凝土面層，即“白+白”路面。瀝青加鋪層是一種典型的補(bǔ)強(qiáng)方法，這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸收兩種材料的優(yōu)點(diǎn)“剛?cè)嵯酀?jì)”，大大改善了路面的使用性能。然而由于材料的差異，會(huì)導(dǎo)致反射裂縫的出現(xiàn)。因此，采用何種加鋪改造方法需要根據(jù)路面破壞情況進(jìn)行具體分析，不能照葫蘆畫瓢，更不能生搬硬套。

3加鋪改造過(guò)程

3.1調(diào)查工作

通過(guò)大量的水泥混凝土路面路況調(diào)查，對(duì)路面進(jìn)行全面的檢測(cè)，調(diào)查清楚路面病害的類型及成因，然后對(duì)其現(xiàn)狀進(jìn)行分析和評(píng)定，掌握路況發(fā)展變化趨勢(shì)，為改造設(shè)計(jì)提出針對(duì)性的處理意見和對(duì)策。

（1）調(diào)查工作

在全面普查的基礎(chǔ)上，選擇有代表性的舊水泥混凝土路面典型路段，對(duì)交通荷載組成、氣象數(shù)據(jù)(包括歷史數(shù)據(jù))、原路面結(jié)構(gòu)和材料組成、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、破損狀況以及養(yǎng)護(hù)歷史等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)以FWD測(cè)定彎沉反算模量和取芯測(cè)定抗壓強(qiáng)度與模量方式，收集路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

（2）實(shí)施碎石化或人工破碎技術(shù)后的調(diào)查工作

調(diào)查目前實(shí)施碎石化、人工破碎技術(shù)的舊水泥混凝土路面各路段的力學(xué)參數(shù)和施工參數(shù)，包括碎石化后的頂面當(dāng)量回彈模量、破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量等數(shù)據(jù)。

3.2初選舊水泥混凝土路面改造方案

（1）舊水泥混凝土路面破損較輕，改造后原有路面的交通量等級(jí)不變，考慮采用直接加鋪瀝青混合料的改造方案。

① 高粘瀝青混合料“白+黑”方案。

方案1：舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+高粘瀝青混合料（AC-16或AC-20）+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層。

此方案具有良好的防反射裂縫和抵抗車轍能力，因此以該方案評(píng)價(jià)高粘瀝青混合料在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用效果。

② 橡膠瀝青混合料“白+黑”方案。

方案8：舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+橡膠瀝青混合料（AC-25或AC-20）+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層

舊水泥混凝土路面病害處治后，其上加鋪橡膠瀝青混合料（AC-25或AC-20），然后加鋪SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料。該方案主要考慮橡膠瀝青混合料良好的防反射、抗開裂和抗車轍能力，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

③ 應(yīng)力吸收瀝青層“白+黑”方案

方案2：舊水泥混凝土路面病害處治+應(yīng)力吸收瀝青層+1~2層瀝青混合料加鋪層

（2）舊水泥混凝土路面破損程度為中等，或承載能力不足，或改造后交通等級(jí)明顯提升的，考慮對(duì)原有路面進(jìn)行打裂壓穩(wěn)處理后，再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層的改造方案，若舊水泥混凝土路面等級(jí)為二級(jí)或二級(jí)以下，也可以將舊路打裂壓穩(wěn)的處理措施改為舊路病害處治，再進(jìn)行加鋪；若舊水泥混凝土路面破損嚴(yán)重、無(wú)法直接利用，則將舊水泥混凝土路面碎石化處理后，再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層。據(jù)此提出以下幾種改造方案：

① 設(shè)置貧混凝土補(bǔ)強(qiáng)層的“白+黑”方案

方案3：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后，加鋪級(jí)配碎石層和貧混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，再加鋪2層瀝青混合料，如圖所示。

② 普通水泥混凝土或連續(xù)配筋水泥混凝土“白+白”方案

方案4：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后，加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石，其上鋪筑普通水泥混凝土面層或連續(xù)配筋水泥混凝土面層。

③ 高性能水泥混凝土“白+白”方案

方案5：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后，加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石，其上鋪筑高性能水泥混凝土面層。

利用摻加高效減水劑和礦物細(xì)摻料的高性能水泥混凝土，可實(shí)現(xiàn)舊水泥混凝土路面改造的耐久性、工作性和較高的強(qiáng)度要求。

④ 復(fù)合結(jié)構(gòu)“白+黑+白+黑”方案

方案6：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩(wěn)或碎石化后，鋪瀝青混合料層，其上鋪筑普通水泥混凝土，再加鋪瀝青混合料面層

（3）初選改造方案及原材料試驗(yàn)

結(jié)合舊路的檢測(cè)評(píng)定，考慮本地區(qū)施工水平以及各方案的適用性和經(jīng)濟(jì)性，從充分利用原有路面殘余承載能力、減少?gòu)U棄物的角度出發(fā)，在擬增加的備選改造方案中初步篩選出幾種適合本地區(qū)的改造方案。

室內(nèi)試驗(yàn)主要包括：

① 瀝青的針入度試驗(yàn)、粘度試驗(yàn)及PG性能分級(jí)等試驗(yàn)；

② 集料的密度、級(jí)配和力學(xué)性能等試驗(yàn)；

③ 瀝青混合料車轍試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、凍融循環(huán)劈裂試驗(yàn)等路用性能試驗(yàn)，以及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的動(dòng)態(tài)模量主曲線試驗(yàn)和疲勞性能試驗(yàn)；

④ 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類混合料的回彈模量和抗折強(qiáng)度等試驗(yàn)；

⑤ 無(wú)粘結(jié)材料的回彈模量等試驗(yàn)；

⑥ 水泥混凝土的彈性模量、抗折強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)等試驗(yàn)。

室外試驗(yàn)主要包括：

① FWD測(cè)定彎沉反算路基模量；

② 碎石化后的頂面當(dāng)量回彈模量；

③ 破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量測(cè)定等工作。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，提出本地區(qū)改造方案材料設(shè)計(jì)參數(shù)的取值范圍。

3.3利用AASHTO力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行驗(yàn)證

目前我國(guó)路面設(shè)計(jì)方法采用累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)的方法，不能如實(shí)反映路面的交通特征和路面結(jié)構(gòu)的受力狀況。相比之下，AASHTO提出的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法更具優(yōu)勢(shì)：

利用AASHTO力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法及試驗(yàn)確定的路面結(jié)構(gòu)材料物理、力學(xué)參數(shù)，逐一對(duì)初選改造方案進(jìn)行力學(xué)性能分析，并進(jìn)行路面損壞發(fā)展趨勢(shì)的分析和預(yù)測(cè)。對(duì)于“白+黑”路面，預(yù)測(cè)溫度開裂、疲勞開裂、車轍和平整度指數(shù)等病害和指標(biāo)的發(fā)展規(guī)律；對(duì)于“白+白”路面，預(yù)測(cè)開裂、錯(cuò)臺(tái)和平整度指數(shù)等病害和指標(biāo)的發(fā)展規(guī)律；通過(guò)預(yù)測(cè)分析結(jié)果確定各個(gè)改造方案路面結(jié)構(gòu)及厚度范圍。

（2）試驗(yàn)段鋪筑和傳感器埋設(shè)

選取幾種代表性的改造方案，鋪筑試驗(yàn)段。以在試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)層內(nèi)埋設(shè)應(yīng)力、應(yīng)變和溫度傳感器等手段，實(shí)測(cè)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的數(shù)據(jù)，分析氣溫變化條件下路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律，以及路面結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)隨溫度、車速、荷載大小及作用位置、路面結(jié)構(gòu)組合的變化規(guī)律，結(jié)合AASHTO力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的性能預(yù)測(cè)，并通過(guò)試驗(yàn)段病害發(fā)展規(guī)律調(diào)查以及彎沉、平整度等的跟蹤檢測(cè)，評(píng)價(jià)改造方案的效果，修正設(shè)計(jì)指標(biāo)。

4結(jié)論

本文以具體的加鋪改造工程為例，從路面調(diào)查開始，到初擬改造方案，經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及AASHTO計(jì)算驗(yàn)證的手段，確定改造方案，對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪改造過(guò)程進(jìn)行歸納總結(jié)，為其他水泥混凝土路面加鋪改造工程的開展提供可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚祖康.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1999

[2] 薛忠軍，張肖寧，王佳妮，詹小麗.舊水泥路面改建、加鋪決策體系初步研究[J].中外公路，2008,28(3)

[3] 劉滎,劉效堯.黃曉明.《水泥混凝土路面改建技術(shù)》[M] 北京：人民交通出版社，2006

篇5

某高速公路吉林段全長(zhǎng)45.544公里，全線共有大橋9座、中橋10座、小橋4座、涵洞108道、高架橋3座、隧道2處、分離立交橋5座，工程總預(yù)算16.72億元。項(xiàng)目采用雙向四車道的高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，快大茂至赤柏段設(shè)計(jì)時(shí)速100公里，雙向6車道，路基寬32米；赤柏至下排段設(shè)計(jì)時(shí)速80公里，雙向4車道，路基寬24.5米。

2高速公路施工材料

2.1瀝青

依據(jù)所屬氣候分區(qū)及瀝青面層各層的功能性要求，本項(xiàng)目中的采用的瀝青分別為：全線上面層瀝青馬蹄脂碎石（SMA-16、SMA-13）采用SBS-1-C改性瀝青，K15+622.032～K20+336段下面層瀝青混凝土（AC-20）采用90號(hào)A級(jí)瀝青、柔性基層瀝青穩(wěn)定碎石（ATB-25）采用70號(hào)A級(jí)瀝青，K20+336～K61+302段中面層瀝青混凝土（AC-20）、下面層瀝青混凝土（AC-25）采用70號(hào)A級(jí)瀝青。

瀝青的儲(chǔ)存方面應(yīng)該滿足以下條件：按照瀝青的來(lái)源、及標(biāo)號(hào)將其分別存放，不得存放在一起。在使用瀝青的時(shí)候，儲(chǔ)罐的存儲(chǔ)的溫度應(yīng)該高于 110℃，并低于 170℃。生產(chǎn)中的基質(zhì)瀝青應(yīng)與改性劑的配伍性，其質(zhì)量要滿足《公路瀝青混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》中表3.2.1-2中A級(jí)道路石油瀝青的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。

2.2粗集料、細(xì)集料

1）粗集料：通沈高速公路SBS改性瀝青混凝土路面的粗集料所選用的石料應(yīng)該具有粗糙的表面、接近于立方體的形狀等特點(diǎn)，并要求有足夠高的強(qiáng)度，及較好的耐磨耗性。粗集料必須選用反擊式破碎機(jī)加工的碎石，碎石符合抗滑表層對(duì)粗集料的技術(shù)要求。2）細(xì)集料：選擇石灰?guī)r磨制的機(jī)制砂為細(xì)集料，這有利于提高改性劑瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。機(jī)制砂應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜物，機(jī)制砂采用專用制砂機(jī)在石料廠加工，且有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。

2.3配合比設(shè)計(jì)

該高速公路項(xiàng)目中對(duì)VMA的要求為大于17%，因此，依據(jù)表中的結(jié)果可以排除4.0%和4.5%兩種油石比。項(xiàng)目中對(duì)VCAMIX的要求是小于VCADRC，級(jí)配B的VCADRC在確定級(jí)配的過(guò)程中通過(guò)計(jì)算得到的值為43.8%。因此，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，各種油石比均能滿足此要求。

2.4填料

礦粉在改性瀝青混合料中起著舉足輕重的作用，改性瀝青吸附在礦粉的表面才能與粗、細(xì)集料相互粘附結(jié)合為一體。技術(shù)指標(biāo)：瀝青混合料的填料必須采用專業(yè)球磨機(jī)加工優(yōu)質(zhì)石灰石磨細(xì)的礦粉，并且原集料中不得混雜其他雜質(zhì)。礦粉必須保持干燥、潔凈、并且能夠自由地從礦粉倉(cāng)中流出，尤其需要注意的是不能使用回收粉塵。

3瀝青路面公路施工質(zhì)量控制

3.1改性瀝青SMA混合料的拌制

1）拌和設(shè)備在每天的拌料開始前應(yīng)進(jìn)行檢查，應(yīng)特別注意儀表實(shí)際數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)是否匹配。2）冷、熱料倉(cāng)的進(jìn)料速度必須匹配，根據(jù)配合比確定的集料規(guī)格，確保振動(dòng)篩的篩孔尺寸及安整角度，以及篩層數(shù)量。3）混合料貯存?zhèn)}要保證一定的混合料存儲(chǔ)量，混合料裝車時(shí)裝車應(yīng)以一次裝滿一車為標(biāo)準(zhǔn)，而不能隨拌隨裝?；旌狭蠎?yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定拌和的多少，因?yàn)榛旌狭喜荒芨羧帐褂谩?）礦料加熱溫度在190 ℃～200 ℃；礦粉和纖維不加熱；混合料出廠溫度控制在170 ℃～180 ℃，如果混合料的出廠溫度高于195 ℃，則該混合料會(huì)變成廢料。可根據(jù)出料冒煙的情況來(lái)初步判斷溫度，當(dāng)冒出白煙時(shí)，溫度合適，當(dāng)冒出大量青煙時(shí)，應(yīng)引起警覺，這就有可能是溫度過(guò)高引起的。

3.2改性瀝青SMA混合料的運(yùn)輸

1）必須保證便道暢通無(wú)阻，以加快運(yùn)輸車輛的行駛速度，從而使運(yùn)輸時(shí)間縮短。2）裝料時(shí)所采用的裝料車應(yīng)使用自卸式的，且載重量在20 t以上的。為了盡量避免裝料時(shí)的混合料離析現(xiàn)象，確保裝料車分三次、并按照“品”字陣型裝料。裝料完成后，需使用帆布和棉被覆蓋。3）必須保證運(yùn)輸車輛的可運(yùn)行時(shí)間大約其故障時(shí)間。如果運(yùn)輸車輛的保溫設(shè)備在混合料的運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)故障，必須能夠盡快修復(fù)，以維持恒溫。

3.3改性瀝青SMA混合料的攤鋪

1）一律采用不小于15米的浮動(dòng)基準(zhǔn)梁自動(dòng)找平裝置或無(wú)接觸自動(dòng)找平裝置來(lái)自動(dòng)控制厚度及平整度。自動(dòng)找平裝置要嚴(yán)格按照規(guī)程安裝，安裝誤差不超過(guò)允許誤差。2）攤鋪機(jī)在攤鋪時(shí)，必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?，攤鋪速度從攤鋪開始至攤鋪結(jié)束是一個(gè)不變數(shù)，攤鋪過(guò)程中不允許隨意變換速度或中途停頓。攤鋪速度不可超過(guò)2.5 m/min 攤鋪速度。3）要求在攤鋪前至少有3臺(tái)以上的運(yùn)料車等候。但不得超過(guò)五臺(tái)，以避免待攤時(shí)間長(zhǎng)，降低溫度。必須做到寧可料車等攤鋪機(jī)，不能攤鋪機(jī)等料車。

3.4改性瀝青SMA混合料的碾壓和接縫

1）為了取得良好的性能，應(yīng)采用剛性碾對(duì)SMA路面進(jìn)行碾壓。碾壓終了溫度應(yīng)不低于 90 ℃；碾壓速度不能超出3 km/h。2）施工時(shí)應(yīng)沿路面縱向進(jìn)行碾壓，碾壓順序應(yīng)低速?gòu)臄備伮贩牡瓦呄蚋哌呅羞M(jìn)，相鄰碾壓區(qū)域的重疊部分應(yīng)大于等于50 cm。3）在對(duì)某些攤鋪機(jī)和壓路機(jī)難以正常操作的部位進(jìn)行施工時(shí)，除了要求的攤鋪機(jī)以外，還要使用小型機(jī)械或人工操作輔助施工，并要快速進(jìn)行。這些無(wú)法依靠攤鋪機(jī)和壓路機(jī)操作的部位包括：涵洞、橋梁和通道的接頭處，以及緊急停車帶、匝道等。

3.5瀝青路面各結(jié)構(gòu)層混合料的施工溫度

在影響改性瀝青性能的各種外在因素中，最重要的就是溫度因素。為了加速混合料的溶化，需要提高溫度。另外，在改性瀝青混合料研磨的過(guò)程中，各種材料之間的摩擦也會(huì)是溫度上升。但是改性瀝青會(huì)在高溫條件下氧化，導(dǎo)致抗老化性能降低。同時(shí)，溫度越高SBS改性劑就越容易溶化，并能是瀝青加快溶化速度。路面施工中要嚴(yán)格按照表3.16的混合料施工溫度要求范圍來(lái)控制，以保證路面的施工質(zhì)量。

4結(jié)束語(yǔ)

工程竣工之后，評(píng)定路段應(yīng)當(dāng)選取全線中的1 km～3 km路段；每一側(cè)車道應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定的頻度進(jìn)行檢查，測(cè)點(diǎn)的選取應(yīng)當(dāng)遵循隨機(jī)的原則；瀝青面層必須進(jìn)行全線自檢，嚴(yán)格比較單個(gè)測(cè)定值與規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)或允許偏差，計(jì)算出合格率；最后結(jié)果表明SBS改性瀝青在該高速公路瀝青路面建設(shè)取得了滿意的效果，該工程竣工驗(yàn)收合格。希望能為以后的項(xiàng)目施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

篇6

 

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（含規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定）是工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、管理的技術(shù)依據(jù)，是保證工程安全、耐久和衡量工程質(zhì)量的重要尺度。

我國(guó)地域遼闊，氣候、水文地質(zhì)南北東西差異較大，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)（部頒）標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上編制地方標(biāo)準(zhǔn)更符合地域工程實(shí)際，是十分迫切的、必要的。

我國(guó)地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制工作，開展較早的是城鄉(xiāng)建設(shè)系統(tǒng)。交通地方標(biāo)準(zhǔn)編制起步較晚，近幾年，部分?。ㄊ校┮殉雠_(tái)一些內(nèi)容較有特點(diǎn)的地方標(biāo)準(zhǔn)（含規(guī)程、技術(shù)要求、指南），如江蘇省交通廳編寫的《高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定》（DB32/T944-2006）、《高速公路大中修工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定》（DB32/T945-2006）;上海市公路管理處編寫的《公路瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》（SZ-G-D01-2007）；河南省交通廳主編的《河南省高速公路技術(shù)要求》、《河南省公路養(yǎng)護(hù)管理決策支持系統(tǒng)》；新疆交通廳主編的《鹽漬土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》；吉林省交通廳主編的《公路工程抗凍性設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》；廣東省交通廳編寫的《路面典型結(jié)構(gòu)（系列）》等。

2008年山東省交通廳將我省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)編制列入行業(yè)“四化管理”重要實(shí)施內(nèi)容，以貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，將近年來(lái)我省交通創(chuàng)新成果迅速轉(zhuǎn)化為先進(jìn)生產(chǎn)力，展示我省交通最新技術(shù)水平和技術(shù)成就。

現(xiàn)將本人在編制辦工作實(shí)踐的體會(huì)和收獲小結(jié)如下。

1.地方標(biāo)準(zhǔn)工作是創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為先進(jìn)生產(chǎn)力的重要途徑

我省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，自改革開放以來(lái)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是山東的公路勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理的綜合技術(shù)二十多年來(lái)一直居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，許多科研、工程重大創(chuàng)新成果，已積累和奠定了編制地方標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)基礎(chǔ)。。

1.1《大粒徑透水性瀝青混合料設(shè)計(jì)及施工技術(shù)指南》（省公路局主編）

針對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)的半剛性基層的干縮和溫縮裂縫引起瀝青面層的反射裂縫，同時(shí)，由于半剛性基層材料抗沖刷能力較差，而密實(shí)型的瀝青混凝土又不具備層間排水功能，在荷載和水的共同作用下極易產(chǎn)生常見的、多發(fā)的路面早期病害，為探索高等級(jí)瀝青路面早期結(jié)構(gòu)性破壞的關(guān)鍵因素，我省于2001年即立項(xiàng)進(jìn)行研究，在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)了具有排水和應(yīng)力吸收作用的新型路面結(jié)構(gòu)材料-大粒徑透水性瀝青混合料LSPM（Large Stone Porous asphalt Mixture）和基于LSPM的新型路面結(jié)構(gòu)，其具有良好的透水性，抗車轍，抗反射裂縫和抗疲勞性，既能發(fā)展半剛性基層強(qiáng)度高、造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)，又能克服其易開裂、易發(fā)生水損害的缺陷，大大延長(zhǎng)了路面的使用壽命。通過(guò)7年的試驗(yàn)觀測(cè)，取得了良好的效果，積累了豐富的基礎(chǔ)資料。

1.2《舊水泥混凝土路面碎石化應(yīng)用技術(shù)指南》（省公路局主編）

我省約有7000公里水泥混凝土路面，全國(guó)30余萬(wàn)公里。隨著使用年限的增長(zhǎng)和超載車輛的破壞作用，出現(xiàn)了不同程度的各種類型的路面結(jié)構(gòu)損傷破壞，傳統(tǒng)的改造技術(shù)（重鋪、沖擊壓穩(wěn)后補(bǔ)強(qiáng)），造價(jià)高、環(huán)境污染嚴(yán)重，且反射裂縫消除不理想。碎石化改造技術(shù)隨著多錘碎石化設(shè)備MHB（Multiple-Head Breaker）的引進(jìn)使用，破碎的舊水泥混凝土板塊具有明顯不同的顆粒組成，形成咬合嵌擠狀態(tài)，其硬度均勻性好，可改善加鋪路面的受力狀態(tài)，避免產(chǎn)生反射裂縫。通過(guò)大量試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，已形成一系列成套的應(yīng)用技術(shù)。

1.3《斜拉橋換索設(shè)計(jì)與施工指南》（省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編）

斜拉橋是大跨徑橋梁主要橋型之一，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年，而斜拉索的設(shè)計(jì)壽命只有25~50年。我國(guó)上世紀(jì)已建成的40余座斜拉橋中，65%已全部或部分更換了拉索，今后仍將有大量斜拉索需要更換。換索工程涉及量測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，材料防護(hù)、伴生的梁塔加固，換索工藝及施工控制等多專業(yè)。由于至今國(guó)內(nèi)外尚無(wú)此領(lǐng)域方面的規(guī)范，致使部分換索工程索力紊亂，梁塔次生內(nèi)力變化異常，主梁線型起伏，嚴(yán)重影響著結(jié)構(gòu)的正常使用壽命和耐久性。1995年，省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院、原省公路工程總公司和原省交通工程總公司承擔(dān)了我國(guó)乃至亞洲首座斜拉橋（濟(jì)南黃河公路橋）換索工程，在精心設(shè)計(jì)、合力攻關(guān)和嚴(yán)細(xì)監(jiān)控下，取得了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)近十多年來(lái)國(guó)內(nèi)換索工程中關(guān)鍵和先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累形成的指南，將有效地指導(dǎo)換索設(shè)計(jì)和施工。

1.4《預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋養(yǎng)護(hù)指南》（省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋（包括連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、剛構(gòu)-連續(xù)組合體系）約占我國(guó)大橋、特大橋數(shù)量的2/3，是大橋、特大橋的主力軍。然而該橋型中相當(dāng)數(shù)量的橋跨結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)不足十年內(nèi)即出現(xiàn)大量裂縫和跨中下?lián)希崆斑M(jìn)入維修加固期。而目前橋梁養(yǎng)護(hù)部門結(jié)構(gòu)病害診斷技術(shù)力量薄弱，檢測(cè)手段落后，考慮結(jié)構(gòu)損傷影響的承載力評(píng)估方法還不完善，維修加固技術(shù)深度不夠，且往往忽略了橋梁帶載加固受力的特點(diǎn)，缺乏預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，甚至失養(yǎng)，致使運(yùn)營(yíng)不足十年即衰變成三、四類橋。本指南在總結(jié)東明黃河大橋等多座橋的養(yǎng)護(hù)、維修加固技術(shù)的基礎(chǔ)上，并從設(shè)計(jì)源頭解析，提出檢查評(píng)估、養(yǎng)護(hù)維修加固及運(yùn)營(yíng)管理技等技術(shù)要求和規(guī)定，內(nèi)容涵蓋了國(guó)內(nèi)近年來(lái)科研成果，較現(xiàn)行橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)范更具有先進(jìn)性、針對(duì)性和可操作性。。

2.地方標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)是可持續(xù)發(fā)展重要技術(shù)載體

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)方針政策和法律法規(guī)，引導(dǎo)行業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展，以滿足設(shè)計(jì)建設(shè)和養(yǎng)護(hù)需求，同時(shí)應(yīng)提升至資源節(jié)約、環(huán)境友好，體現(xiàn)以人為本的高度。我省近二十年來(lái)修建高速公路的實(shí)踐中已積累了大量典型示范設(shè)計(jì)工程示例，為可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.1《山東省高速公路人本化設(shè)計(jì)》（省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編）

根據(jù)工程的實(shí)際，合理運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)并創(chuàng)造性地進(jìn)行公路總體設(shè)計(jì)，使線形幾何設(shè)計(jì)、路基路面設(shè)計(jì)、橋梁及路線交叉設(shè)計(jì)、交通工程與沿線設(shè)施更加符合人的行為習(xí)慣、生理結(jié)構(gòu)、心理情況、思維方式等，在原有設(shè)計(jì)基本功能的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、靈活合理地運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)及其組合，避免隨意性，給司乘人員以安全、舒適、方便、環(huán)保的出行環(huán)境和條件。是設(shè)計(jì)中的人文關(guān)懷，是對(duì)人性的尊重。

2.2《山東省高速公路節(jié)約土地設(shè)計(jì)指南》（省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編）

高速公路設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹“節(jié)約用地”的設(shè)計(jì)理念。在高速公路設(shè)計(jì)中，根據(jù)公路在路網(wǎng)中的地位和功能，科學(xué)、準(zhǔn)確的調(diào)查和預(yù)測(cè)公路交通量，合理確定公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度和路基寬度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。合理布設(shè)路線，盡量避繞基本農(nóng)田或者高產(chǎn)田、充分利用老路進(jìn)行改造、合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)、合理控制互通立交和服務(wù)區(qū)規(guī)模等，以達(dá)到合理利用土地資源，減少公路用地，實(shí)現(xiàn)公路用地集約化的目標(biāo)。

2.3《山東省廢胎橡膠粉瀝青及瀝青混合料設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》（山東高速工程咨詢公司主編）

篇7

關(guān)鍵詞：道路工程；舊瀝青混凝土路面；抽提試驗(yàn)；加鋪層；典型結(jié)構(gòu)

Key words: road engineering；old cement concrete pavement；extraction test；overlay；typical structure

中圖分類號(hào)：U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2010）34-0056-03

0引言

路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)與評(píng)價(jià)是制定道路養(yǎng)護(hù)維修和改（擴(kuò)）建計(jì)劃的依據(jù)，利用它可以正確判別路面狀況是否適應(yīng)目前的交通狀況和使用要求，研討和尋求路面破壞的機(jī)理與原因，確定路面需要采取的改（擴(kuò)）建措施，并指導(dǎo)改（擴(kuò)）建設(shè)計(jì)。因此，對(duì)現(xiàn)有路面的使用性能進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)是道路改（擴(kuò)）建設(shè)計(jì)中一項(xiàng)必不可少的基本工作，也是道路經(jīng)濟(jì)分析重要組成部分，對(duì)于分析路面病害的成因，改進(jìn)和提高工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量有著重要的指導(dǎo)意義。

1項(xiàng)目概況

西安市北橫線二級(jí)公路改建工程，起點(diǎn)位于高陵縣涇河工業(yè)園區(qū)涇渭路與陜汽路交叉十字，終點(diǎn)位于渭南辛市鎮(zhèn)西接G108 K1228+520處。全長(zhǎng)61.140公里。全線路面結(jié)構(gòu)包括瀝青混凝土路面（34.754km）和水泥混凝土路面（15.636km）。為了選擇合理可行的路面設(shè)計(jì)方案，按調(diào)查需求和路面狀況的不同，分別選擇不同的調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查深度，采用不同的評(píng)定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。在路面檢測(cè)與評(píng)定過(guò)程中，本著全面調(diào)查與局部檢測(cè)相結(jié)合，外業(yè)實(shí)地調(diào)查與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定與查閱資料相結(jié)合，既有廣泛性又相對(duì)集中的原則，路況調(diào)查分全面普查與典型路段調(diào)查兩方面進(jìn)行，并對(duì)路面設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)資料進(jìn)行較為詳細(xì)的調(diào)查。試驗(yàn)方法和測(cè)點(diǎn)頻率按相應(yīng)規(guī)范確定，并考慮測(cè)點(diǎn)、溫度、天氣、季節(jié)變化的影響，檢測(cè)數(shù)據(jù)要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使檢測(cè)結(jié)果全面、真實(shí)、客觀地反映路面實(shí)際情況，為路面設(shè)計(jì)提供可靠的資料與科學(xué)依據(jù)。由于本項(xiàng)目檢測(cè)涉及到路面病害、路面結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以采用人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式，分別對(duì)每個(gè)路段的各類病害進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別和記錄，及時(shí)填寫路況調(diào)查原始記錄表。

2舊瀝青混凝土路面路況調(diào)查與評(píng)定

2.1 路面破損狀況瀝青混凝土路面檢測(cè)內(nèi)容[1,2]主要包括路面破損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力，此外還對(duì)舊瀝青路面混合料進(jìn)行了抽提試驗(yàn)。

2.1.1 檢測(cè)方法、頻率瀝青路面破損狀況應(yīng)結(jié)合病害類型、輕重程度和出現(xiàn)密度或范圍，采用人工目測(cè)和儀器測(cè)定。以公里為單位，逐公里人工檢查。路面破損狀況通常由損壞類型、嚴(yán)重程度和損壞密度等三個(gè)方面表征。一般采用路面狀況指數(shù)PCI對(duì)路面損壞狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)?？鄯址ㄊ谴_定PCI的常用方法（見下式）。

PCI=C-DPωω

PCI=C-DPF（t，d）

式中：C――初始評(píng)分?jǐn)?shù)，常用百分制C=100；

i，j――相應(yīng)為損壞類型數(shù)（共n種）和嚴(yán)重程度等級(jí)數(shù)（共m種）；

DPijk――i種損壞、j級(jí)程度和k范圍的扣分值；對(duì)于損壞面積的計(jì)算規(guī)定如下：縱、橫向裂縫，其破損面積為：裂縫長(zhǎng)度（m）×0.3（m）；車轍破損面積為：長(zhǎng)度（m）×0.4（m）。

ω，ω――各種損壞類型和嚴(yán)重程度的權(quán)函數(shù)；

F（t，d）――多種損壞的修正函數(shù)，是累計(jì)扣分?jǐn)?shù)t和扣分次數(shù)d的函數(shù)。

扣分法能夠精確計(jì)算和折算多種損壞所導(dǎo)致的路面總體損壞程度，在理論上是比較完整的，但是扣分值和修正值的準(zhǔn)確估計(jì)是該方法的困難之處。而且扣分值或者扣分曲線只是針對(duì)一特定系列的損壞類型和嚴(yán)重程度，如果損壞嚴(yán)重程度的臨界值改變，那么必須修改扣分曲線或者扣分值。直接建立PCI與路面綜合破損率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系是另一種評(píng)價(jià)路面狀況的常用方法。通常表現(xiàn)為：

PCI=f（DR，IRI，…）

PCI=100-15.0DR0.412

式中：DR為綜合破損率。

PCI是評(píng)價(jià)路面質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，瀝青路面使用質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]見表1。

2.1.2 檢測(cè)結(jié)果此次檢測(cè)以各路段為單位，除K54+570～K55+275完全砂石化路路段之外，其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面狀況指數(shù)（PCI）、路面綜合破損率（DR）檢測(cè)與評(píng)定結(jié)果見表2及圖1。

由表2及圖1可知：除K54+570～K55+275完全砂石化路路段之外，其他路段舊瀝青混凝土路面的路面狀況指數(shù)PCI、路面綜合破損率DR評(píng)價(jià)結(jié)果為“優(yōu)”，由于高陵涇開區(qū)經(jīng)西安北橫線至渭南關(guān)中環(huán)線公路全線瀝青路面剛剛罩面不久，所以舊瀝青路面的路面狀況指數(shù)PCI、路面綜合破損率DR評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況是相符的。

2.2 結(jié)構(gòu)承載能力

2.2.1 檢測(cè)方法、頻率路面結(jié)構(gòu)的承載力是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前能承受的行車荷載作用次數(shù)[1，3]。對(duì)于瀝青路面，通常采用路表面無(wú)破損彎沉測(cè)定方法評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載力，即依據(jù)彎沉值的大小確定其剩余壽命。所謂路面的剩余壽命是指路面在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前還能使用的年數(shù)和能承受標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)。依據(jù)剩余壽命的長(zhǎng)短，可以判斷路面結(jié)構(gòu)的完好程度及損壞發(fā)展的速率，可以確定是否需要采取改建加鋪措施、確定采取什么樣的加鋪型式并進(jìn)行加鋪層設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)承載能力一般通過(guò)路段代表彎沉與設(shè)計(jì)彎沉的關(guān)系變化進(jìn)行評(píng)價(jià)[1，3]。我國(guó)對(duì)現(xiàn)有路面的承載能力可用結(jié)構(gòu)能力指數(shù)SAI（Structure Adequacy Index）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。SAI主要與設(shè)計(jì)彎沉值ld、路段代表彎沉值l0和年平均日交通量AADT有關(guān)。路面ld與l0的比值被稱為路面強(qiáng)度系數(shù)SSI（見下式）。

SAI=f（l，l，AADT）

SSI=l/l

不同的公路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的SSI和SAI（如表3所示）。

利用瀝青路面設(shè)計(jì)彎沉公式，可以確定當(dāng)l0與ld相等時(shí)路面所能承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne（見下式）。通過(guò)交通調(diào)查，可分析得到彎沉評(píng)定之前路面己經(jīng)承受過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)N0，以Ne與N0相比，便可確定路面的剩余壽命（以標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)計(jì)）。按當(dāng)時(shí)的交通量和對(duì)今后交通量增長(zhǎng)的預(yù)估，便可估計(jì)出路面剩余壽命，相反由剩余壽命可判斷路面結(jié)構(gòu)的潛在承載能力。

Ne=

式中：AC――公路等級(jí)系數(shù)，二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)公路為1.2；

AS――面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面（含上拌下貫式路面）、瀝青表面處治為1.1；

AB――路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基層瀝青路面為1.6。

路面結(jié)構(gòu)承載能力同路面損壞狀況之間存在一定內(nèi)在關(guān)系。承載能力足夠的路面，出現(xiàn)的裂縫和變形損壞很少；而承載能力不足的路面，經(jīng)常伴隨嚴(yán)重的開裂和變形。因此路面破損狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)PCI可以與路段代表彎沉建立回歸關(guān)系式，即PCI=f（l0）。通過(guò)路面損壞狀況來(lái)評(píng)價(jià)路面的結(jié)構(gòu)承載能力，免去了彎沉測(cè)定。但是這種損壞狀況評(píng)價(jià)帶有主觀性，所建立的關(guān)系式具有地區(qū)局限性。此外，它只能判斷路面承載能力是否足夠，而無(wú)法估計(jì)路面剩余壽命。

2.2.2 檢測(cè)結(jié)果此次檢測(cè)以各路段為單位，除K54+570～K55+275完全砂石化路段之外，其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面強(qiáng)度系數(shù)SSI檢測(cè)與評(píng)定結(jié)果見表4及圖2。

由表4及圖2可知：K15+850～K19+050路段路面強(qiáng)度系數(shù)SSI評(píng)定為“良”，K0+000～K2+070、K2+070～K2+720、K2+720～K3+993、K35+453～K39+780路段評(píng)定為“中”，K4+560～K15+720、K30+818～K34+020、K56+147～K61+080路段評(píng)定為“次”，此外其他路段均評(píng)定為“差”。由此可見，由于路面結(jié)構(gòu)承載力普遍不足，全線舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

2.3 舊瀝青路面混合料抽提試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)方法采用瀝青混合料中瀝青含量試驗(yàn)[5,6]（即離心分離法）方法。

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析離心分離法適用于舊路調(diào)查時(shí)檢測(cè)瀝青混合料的瀝青含量，用此法抽提的瀝青溶液可用于回收瀝青，以評(píng)價(jià)瀝青的老化性質(zhì)[6]。該項(xiàng)目對(duì)以下三處舊瀝青路面混合料進(jìn)行了抽提試驗(yàn)：①北橫線42#孔K57+600、44#孔K60+646；②北橫線28#孔K38+150、31#孔K43+370、30#孔K41+757；③北橫線36#孔K48+603、38#孔K51+913。由抽提試驗(yàn)所得舊瀝青路面混合料的級(jí)配曲線見圖3，瀝青含量、油石比見表5。

由圖3和表5可知：通過(guò)與AC-16C級(jí)配范圍相比較，路段1的舊瀝青路面混合料級(jí)配曲線在AC-16C級(jí)配范圍之內(nèi)，路段2、路段3的舊瀝青路面混合料級(jí)配曲線均超出了AC-16C級(jí)配范圍。由此可見，為了適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)公路交通的迫切要求，西安市北橫線公路舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

3舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)推薦

3.1 不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析表6為不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)比較，本表僅做較為粗略的經(jīng)濟(jì)分析，即僅考慮西安市北橫線二級(jí)公路改建工程的工、料、機(jī)等直接費(fèi)用，其他間接費(fèi)用均未考慮在內(nèi)。根據(jù)該項(xiàng)目改建工程的具體情況，主要的比較指標(biāo)有每公里加鋪層造價(jià)、設(shè)計(jì)使用壽命期內(nèi)年平均造價(jià)兩項(xiàng)，以此來(lái)對(duì)比評(píng)價(jià)各加鋪層結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)推薦通過(guò)前面對(duì)西安市北橫線二級(jí)公路舊瀝青混凝土路面性能的檢測(cè)及分析，并綜合考慮不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)[7,8]的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，推薦該項(xiàng)目舊瀝青混凝土路面加鋪層結(jié)構(gòu)如下（見表7）。

參考文獻(xiàn)：

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[2]JTG F80/1―2004，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部：公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]JTJ 059―95，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部：公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[4]JTG D40―2004，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部：公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5]JTG D50―2006，中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部：公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

篇8

隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)的道路交通事業(yè)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，交通量明顯增大，車速顯著提高，噪聲的污染問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的生活質(zhì)量，成為社會(huì)發(fā)展不可忽視的一大危害。大量研究表明，開級(jí)配排水式磨耗層（OGFC）以其較高的空隙率，在降噪方面作用明顯。本文通過(guò)對(duì)OGFC的基本降噪原理深入研究，結(jié)合瀏陽(yáng)試驗(yàn)路段的具體測(cè)試，探討OGFC路面的實(shí)際降噪效果并提出改進(jìn)措施，以滿足人們對(duì)更高的生活質(zhì)量的需求。如何有效地采取措施降低路面噪聲，對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活具有重要意義。

1.路面噪聲的成因

道路交通噪聲主要由車輛的動(dòng)力裝置及其相關(guān)構(gòu)件引起的動(dòng)力系統(tǒng)噪聲、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲以及路面噪聲三部分組成。其中動(dòng)力系統(tǒng)噪聲主要包括排氣噪聲，冷卻風(fēng)扇噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲主要是齒輪傳動(dòng)所引起的機(jī)械噪聲。

輪胎與路面相互作用產(chǎn)生的噪聲稱之為路面噪聲。隨著車速的提高，噪聲貢獻(xiàn)率最大的因素不斷改變。當(dāng)車輛處于低速行駛狀態(tài)時(shí)，車輛的的動(dòng)力系統(tǒng)噪聲作用最顯著。但隨著車輛發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)及城市道路路況的不斷改觀，車速顯著提高，路面噪聲占車輛行駛噪聲的比例顯著增大。當(dāng)車速達(dá)到50km/h時(shí)，路面噪聲就顯得比較突出；當(dāng)車速超過(guò)60km/h時(shí)，路面噪聲會(huì)超過(guò)其他噪聲源，成為汽車行駛的主要噪聲源。因此，路面噪聲是道路交通的主要聲源之一。

路面噪聲一般分為兩個(gè)方面，一方面是輪胎與路面相互接觸產(chǎn)生直接噪聲；另一方面是輪胎振動(dòng)引起車體激振而產(chǎn)生的間接噪聲。

直接噪聲：

（1）直接振動(dòng)噪聲：輪胎材料的非均勻 性導(dǎo)致的胎面振動(dòng)噪聲

（2）摩擦噪聲：輪胎與路面接觸產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，輪胎被壓縮的胎 面與路面之間摩擦產(chǎn)生噪聲

（3）空氣泵吸噪聲：輪胎花紋與路面接觸區(qū)域前后的空氣抽吸作用產(chǎn)生

（4）空氣動(dòng)力性噪聲：輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空氣湍流振動(dòng)

（5）磨損胎面噪聲：輪胎磨損后，胎面與路面接觸面減小，造成輪胎緩沖及抗摩擦能力減弱，導(dǎo)致摩擦增大，噪聲升高

（6）間接噪聲：間接振動(dòng)噪聲：路面的平整度及粗糙度引起了諸如輪胎振動(dòng)、路面振動(dòng)以及輪胎激振車體而間接振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲

（7）降雨條件下輪胎下水膜存在導(dǎo)致車體滑動(dòng)噪聲及飛濺噪聲

2.OGFC路面噪聲的降噪機(jī)理

OGFC路面內(nèi)部有大量孔隙，孔隙間相互連通成整體結(jié)構(gòu)。由于孔隙數(shù)量多，車輛通過(guò)局部孔隙可看作瞬時(shí)通過(guò)，并將輪胎下部及邊緣空氣快速壓縮至孔隙內(nèi)部，從而大大減小了空氣泵吸效應(yīng)。車輛產(chǎn)生的噪聲輻射到路面材料表面。聲能量的一部分被反射，另一部分則沿著孔隙內(nèi)部傳播，聲能引起空氣振動(dòng)并與孔隙內(nèi)部邊壁發(fā)生摩擦，聲能逐漸衰減最后轉(zhuǎn)化成熱能被消耗掉。

3.OGFC路面的降噪效果及分析

長(zhǎng)沙至瀏陽(yáng)的干線公路S103原為一條二級(jí)公路，現(xiàn)進(jìn)行大修，加鋪瀝青面層，本次以K67+000～K68+000為試驗(yàn)路段，鋪筑上面層?？障堵士刂圃?0%，厚度4cm，采用中粒式OGFC-13，集料采用四檔輝綠巖材料和石灰?guī)r礦粉，結(jié)合料采用中石化SBS改性瀝青。配合比設(shè)計(jì)完成后的瀝青混合料經(jīng)過(guò)強(qiáng)度、水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性及路用性能試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足排水路面技術(shù)要求。

試驗(yàn)路鋪筑后，研究人員參照《機(jī)動(dòng)車輛噪聲測(cè)量方法》（GB1496-79）， 采用TES-1352H型噪聲計(jì)，先后四次去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試噪聲值，試驗(yàn)車型是普通大眾轎車，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：

表一 （2015年1月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級(jí)配 77.9 80.3 82.4 85.5

OGFC-13 72.1 73.2 74.2 76.4

降噪值（dB） 5.7 7.1 8.2 9.1

表二 （2015年4月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級(jí)配 76.5 81.6 83.1 84.6

OGFC-13 73.3 76.4 76.8 77.6

降噪值（dB） 3.2 5.2 6.2 7.0

表三 （2015年7月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級(jí)配 78.6 80.2 82.4 85.6

OGFC-13 75.6 76.4 78.0 80.2

降噪值（dB） 3.0 3.8 4.4 5.4

表四 （2015年10月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級(jí)配 79.6 80.7 84.3 88.2

OGFC-13 76.3 77.1 80.1 83.5

降噪值（dB） 3.3 3.6 4.2 4.7

由圖表得出以下結(jié)論：

（1）汽車以不同速度行駛，無(wú)論行駛在密集配路面還是OGFC路面，車速高時(shí)比車速低時(shí)產(chǎn)生更大的噪聲值

（2）對(duì)比兩種路面的噪聲值發(fā)現(xiàn)，汽車在OGFC路面產(chǎn)生的噪聲值低于密集配路面，說(shuō)明OGFC路面具有一定的降噪效果

（3）研究發(fā)現(xiàn)，汽車在不同時(shí)間以同種速度行駛在密集配路面上所產(chǎn)生的噪聲值范圍比在OGFC路面上所產(chǎn)生的噪聲值范圍更窄，分析認(rèn)為：隨著時(shí)間的延續(xù)，OGFC路面降噪效果存在一定的波動(dòng)性，這個(gè)波動(dòng)性的發(fā)生與路面材料孔隙的填塞程度及連通孔隙空間結(jié)構(gòu)的變化密切相關(guān)

為了更加直觀看出降噪效果變化狀況，分別繪制降噪值變化及降噪百分比變化趨勢(shì)圖，圖表如下所示：

（4）無(wú)論汽車以何種速度行駛，OGFC路面都能夠適當(dāng)降低噪聲值， 降噪范圍在3.0～9.1dB之間，均值達(dá)5.3dB

（5）隨著車速的提高，降噪值相應(yīng)增大，說(shuō)明車速越高OGFC路面降噪值越大；去除個(gè)別數(shù)據(jù)誤差可以發(fā)現(xiàn)：汽車在70Km/h后，降噪值與車速基本呈線性關(guān)系，且隨著時(shí)間的延續(xù)，線性斜率逐漸降低并趨于穩(wěn)定。

（6）汽車在不同時(shí)間以同種速度行駛，隨著時(shí)間的延續(xù)，降噪值呈遞減狀態(tài)，且初期遞減較快，后期變化不大?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，輪跡帶及路邊孔隙均有部分小顆粒碎石堵塞，且輪跡帶比路邊堵塞更加嚴(yán)重，這與試驗(yàn)路鋪筑后并未采取任何疏通措施有關(guān)。分析認(rèn)為，由于輪跡帶區(qū)域堵塞基本趨于飽和而路邊基本無(wú)明顯堵塞，所以降噪值基本趨于穩(wěn)定。

（7）在以上四條曲線中，除去10月份車速為50km/h時(shí)的數(shù)據(jù)有波動(dòng)外，四條曲線均呈下降狀態(tài)，相關(guān)性較好，降噪百分比在任意車速下隨著時(shí)間延長(zhǎng)均有所降低。車速為110km/h時(shí)，降噪效果從最初1月份的10.64%下降到最后僅為5.33%，變化幅度最大。對(duì)比表六和表五發(fā)現(xiàn)，降噪值與降噪百分比呈正相關(guān)。降噪值越高，降噪百分比越大，說(shuō)明行車速度越大，路面降噪效果越明顯。

（8）在同一月份，車速高時(shí)比車速低時(shí)的降噪百分比大。雖然車速以等差數(shù)列試驗(yàn)，但所產(chǎn)生的降噪百分比并不呈等差數(shù)列。從圖表可以看出，在1、4、7月份中車速為70km/h比車速為50km/h時(shí)的降噪百分比提升明顯，而在90km/h和110km/h時(shí)提升相對(duì)較小。

（9）試驗(yàn)后期的10月份，四種車速的降噪百分比基本接近，這說(shuō)明路面降噪效果已經(jīng)不如初期那么明顯。這與路面吸聲效果降低且孔隙堵塞基本趨于穩(wěn)定有關(guān)。

4.OGFC路面降噪的改進(jìn)措施

（1）OGFC路面已在國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)還沒有形成呈體系的設(shè)計(jì)方法。研究發(fā)現(xiàn)，一般具有孔隙率較大、公稱粒徑較小、構(gòu)造深度較大同時(shí)兼顧好耐久性相關(guān)指標(biāo)的路面，降噪效果最好

（2）路面材料的通透性影響降噪效果。關(guān)于路面厚度對(duì)吸聲系數(shù)的影響，呼安東等、尹義林等均采用了駐波法對(duì)不同厚度的瀝青混合料配制的試件進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：大空隙低噪聲瀝青路面厚度選取4cm時(shí)降噪效果最佳。本次試驗(yàn)路面厚度同樣借鑒了這個(gè)研究成果，降噪效果良好。

（3）國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，在瀝青混合料中摻入改性劑能夠明顯改善瀝青路面的吸聲性能。常見的瀝青改性劑有橡膠類、樹脂類及共聚物類。李鐵山通過(guò)比較橡膠瀝青、SBS改性瀝青及橡膠高粘高彈改性瀝青配制的OGFC路面，得出了橡膠高粘高彈改性瀝青路面降噪效果顯著好于橡膠瀝青路面及SBS改性瀝青路面，而且具有較好的路用性能。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)瀝青路面的實(shí)際降噪效果進(jìn)行測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)OGFC路面可以降低一定程度的噪聲值，降噪效果比較明顯。但是OGFC路面降噪值存在一定的波動(dòng)性，降噪效果隨時(shí)間并不呈明顯的相關(guān)性，所限于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)量，可以在后期的持續(xù)觀測(cè)中得到更加明顯的結(jié)果。同時(shí)對(duì)降噪的影響因素進(jìn)行了分析，提出了在瀝青混合料的空隙率、集料粒徑、路面厚度及外摻改性劑四個(gè)方面的改進(jìn)措施，有利于OGFC路面在南方潮濕多雨條件下的持續(xù)應(yīng)用。

致謝

論文是依托湖南省交通科技計(jì)劃項(xiàng)目 “南方多雨條件下防滑降噪瀝青路面耐久性能研究”完成的，項(xiàng)目編號(hào)為201303。非常感謝湖南省交通廳的大力支持。

篇9

Abstract：With the increase of project construction of expansive soils, the engineering hazard of expansive soils is more prominent, which resulted the hazards of the expansive soil in the project geotechnical have become a technology problem of global, calls for an immediate solution. This paper reviews the study of expansive soils, focuses on the properties of physical and mechanical of expansive soils, composition and structure, expansion mechanism, identification and classification, permeability, improved methods and the development trend. The overview basically reflects the current status of expansive soils, can provide a relevant reference for future theoretical analysis and experimental research of the expansive soils.

Key words：Expansive soil；Research advance；Review

中圖分類號(hào)：TU475文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

膨脹土是指吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮的高塑性粘性土。隨著工程中膨脹土問(wèn)題的逐漸增多，膨脹土對(duì)工程的危害已成為當(dāng)今巖土工程界急需解決的全球性技術(shù)難題之一。20世紀(jì)30年代，國(guó)外首先開始注意到膨脹土的破壞現(xiàn)象。50年代末，美國(guó)首次全國(guó)性的膨脹性粘土學(xué)術(shù)會(huì)議在科羅拉多州召開。60年代到70年代后期，英國(guó)、美國(guó)、羅馬尼亞、前蘇聯(lián)及日本都相繼在正式的土工規(guī)范及鐵路規(guī)范等文件中增列了有關(guān)膨脹土的條文內(nèi)容。我國(guó)于20世紀(jì)50年代初，在修建成渝鐵路工程中，首次遇到成都粘土膨脹危害問(wèn)題，從而拉開了我國(guó)膨脹土研究的序幕。到了60年代，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始從膨脹土的結(jié)構(gòu)、礦物成分、分類及膨脹基本特性等方面開展了詳細(xì)研究工作。70年代中期，膨脹土的普查工作已在國(guó)內(nèi)大規(guī)模的進(jìn)行。80年代后期，國(guó)內(nèi)膨脹土的研究重點(diǎn)主要集中在鐵路路基處理上，并于1987年制定了《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)定》[1]。迄今為止，國(guó)內(nèi)外已召開過(guò)多次國(guó)際膨脹土研究與工程會(huì)議及國(guó)際非飽和土研究與工程會(huì)議，國(guó)外許多國(guó)家也都相繼制定了膨脹土地區(qū)建設(shè)的規(guī)范文件[2]。有關(guān)膨脹土的結(jié)構(gòu)特征、力學(xué)特性、變形特點(diǎn)等問(wèn)題都取得了一定的突破。膨脹土的研究逐漸從一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的研究逐漸發(fā)展成為世界性共同研究的課題。本文主要在前人研究基礎(chǔ)上對(duì)膨脹土的研究現(xiàn)狀作簡(jiǎn)要概述。

膨脹土的分布及成因類型

1.1膨脹土的分布

膨脹土在我國(guó)及世界范圍內(nèi)的堆積歷史都較為悠久?？缭搅说谒募o(jì)、新第三紀(jì)及其以前若干時(shí)期。目前，已發(fā)現(xiàn)多達(dá)40余個(gè)國(guó)家存在膨脹土堆積，其中我國(guó)是世界上膨脹土分布最廣，面積最大的國(guó)家之一。自50年代以來(lái)，我國(guó)先后發(fā)現(xiàn)膨脹土危害的地區(qū)已達(dá)20余個(gè)省、市、自治區(qū)。分布范圍主要集中于珠江、長(zhǎng)江中下游、黃河中下游及淮河、海河流域的廣大平原、盆地、河流階地以及平緩丘陵地帶。

1.2膨脹土的成因類型

據(jù)國(guó)內(nèi)外大量膨脹土研究成果，膨脹土的類型主要有以下幾種類型：

（1）殘積(風(fēng)化)型膨脹土

殘積(風(fēng)化)型膨脹土不僅是工程問(wèn)題和地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的一種膨脹土，同時(shí)也是熱帶、亞熱帶氣候區(qū)特別是干旱草原、荒漠區(qū)最主要的膨脹土類型。殘積型膨脹土具有高空隙性、高含水量和強(qiáng)烈脹縮的特點(diǎn)，這種不良特性來(lái)自化學(xué)風(fēng)化作用，可使母巖結(jié)構(gòu)破壞，礦物化學(xué)分解，堿及堿土金屬和碳酸鹽淋失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物不均勻開裂變形、結(jié)構(gòu)破壞等。根據(jù)母巖成分不同形成的膨脹土有:a）玄武巖、輝長(zhǎng)巖形成的含蒙脫石的殘積膨脹土；b）泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖殘積膨脹土；c）泥質(zhì)巖殘積型膨脹土。

（2）沉積型膨脹土

工程實(shí)踐和理論研究表明，并非所有的粘土都具有顯著的膨脹性，而僅僅是有效蒙脫石含量大于8%～10%的高塑性粘土才具有顯著的膨脹性。由于蒙脫石是微堿性富含Mg的地球化學(xué)環(huán)境下的產(chǎn)物，因此富含蒙脫石及其混層礦物的沉積型粘土主要形成和分布在半濕潤(rùn)、半干旱的暖溫帶和南北亞熱帶半干旱草原氣候環(huán)境的沉積盆地中，其形成方式可以是湖積、洪積、坡積或冰水沉積。

（3）熱液蝕變型膨脹土

地下熱水和溫泉分布區(qū)由于熱水和溫泉與巖石的相互作用，導(dǎo)致巖石中長(zhǎng)石等礦物分解轉(zhuǎn)化為蒙脫石而形成膨脹土，但并非各種巖石都可以產(chǎn)生蒙脫石化作用，通常僅是中基性火成巖，如玄武巖、輝綠巖、安山粉巖等。因此，熱液蝕變型膨脹土這種類型并不普遍，我國(guó)僅在內(nèi)蒙古阿巴嘎旗第四紀(jì)玄武巖和溫泉發(fā)育區(qū)有灰綠色熱液蝕變型膨脹性粘土的分布。國(guó)外在近代火山活動(dòng)頻繁、溫泉熱水發(fā)育的地區(qū)較多。

膨脹土的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)是影響膨脹土工程性質(zhì)的另一個(gè)重要因素。膨脹土的結(jié)構(gòu)包括宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)，其中宏觀結(jié)構(gòu)的主要特征是膨脹土的多裂隙性。多裂隙所構(gòu)成的裂隙面及軟弱面是宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)膨脹土工程性質(zhì)影響的最直接原因[3]。由于裂隙的存在破壞了土體的完整性，從而使強(qiáng)度評(píng)價(jià)產(chǎn)生困難。同時(shí)由于裂隙具有不均一性和變動(dòng)性，使膨脹土表現(xiàn)出不同的強(qiáng)度特性[4]。耿建彬[5]將裂隙的形成和發(fā)育分為原生裂隙和次生裂隙，并研究了影響次生裂隙形成發(fā)育的因素。易順民[6]結(jié)合分形幾何和裂隙結(jié)構(gòu)，探討了膨脹土裂隙研究的定量化模式。膨脹土的微結(jié)構(gòu)是膨脹土在一定的地質(zhì)環(huán)境和條件下，由土?？紫逗湍z體結(jié)構(gòu)等組成的整體結(jié)構(gòu)。對(duì)膨脹土微觀結(jié)構(gòu)的研究，有助于了解膨脹土的力學(xué)特性。隨著X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等測(cè)試技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字化圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，使人們對(duì)土的微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)更深一步,發(fā)展到定量研究階段。Delage[7]認(rèn)為對(duì)非飽和土力學(xué)性質(zhì)的理解需要用可靠的概念模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一種概念模型涉及到非飽和土的微結(jié)構(gòu)，第二種模型即非飽和土的彈塑性模型。Delage等在對(duì)壓縮淤泥的微結(jié)構(gòu)研究中注意到各種狀態(tài)下壓縮土的結(jié)構(gòu)特征，以及含水量變化對(duì)土結(jié)構(gòu)的影響。Alonso[8]等在研究膨脹土的結(jié)構(gòu)特性后提出雙結(jié)構(gòu)模型，指出微結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)飽和的內(nèi)部凝聚孔隙，它主要受黏土與水的物理化學(xué)相互作用，并認(rèn)為微結(jié)構(gòu)具有可逆性。劉松玉[9]用分形理論研究了膨脹土的微觀結(jié)構(gòu)，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)膨脹土的微結(jié)構(gòu)的研究有助于我們對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)、脹縮機(jī)理的深入理解和認(rèn)識(shí)，但還需要深入研究土體微結(jié)構(gòu)變化對(duì)工程性質(zhì)的影響。

膨脹土的判別分類

在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并對(duì)膨脹土進(jìn)行分類，即將工程性質(zhì)基本相似的膨脹土劃分為同一類別，以便為工程的設(shè)計(jì)與施工提供合理的參數(shù)和科學(xué)依據(jù)。

膨脹土在世界各地都有分布，成因類型多種，關(guān)于膨脹土的判別，國(guó)內(nèi)外尚不統(tǒng)一，就我國(guó)也有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如：公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTJ064-98)、公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30-2004)、公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTJ051-93)、巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021 2001)、膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范(GBJ112-87)等。

上述各規(guī)范對(duì)膨脹土的規(guī)定互有出入，即使公路部門執(zhí)行的公路標(biāo)準(zhǔn)也還存在如何執(zhí)行的問(wèn)題。雖各標(biāo)準(zhǔn)界限和強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)有所不同，但各標(biāo)準(zhǔn)都是以自由膨脹率δep為初判的標(biāo)準(zhǔn)，以脹縮總率（eps或ep50)為終判標(biāo)準(zhǔn)[10]，見表2、表3。各種規(guī)范(規(guī)程)對(duì)膨脹土的定義和判定標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，說(shuō)明各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有所差異。膨脹土的含義、命名、判別方法及工程性質(zhì)評(píng)價(jià)仍主要以《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJll2-87)為依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，許多學(xué)者對(duì)判別指標(biāo)的選取及評(píng)判方法進(jìn)行了相關(guān)研究，取得一定的成果，如楊世基指標(biāo)[11]等。

表2 膨脹土的初判標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 膨脹土等級(jí) 自由膨脹率δep /% 說(shuō)明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ、V 強(qiáng) ＞90 I 、Ⅱ 、Ⅲ強(qiáng)調(diào)“高塑性，高液限”， IV 、V 強(qiáng)調(diào)綜合判斷.

中 65～90

弱 40～65

表3 膨脹土的終判標(biāo)準(zhǔn)

規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 判斷計(jì)算式 脹縮總率eps或ep50 說(shuō)明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 脹縮總率 eps:>4% 強(qiáng) 主要考慮士的可能含水量變化

eps /% eps:2～4% 中

eps:0.7～2.0% 弱

Ⅳ、V 地基脹縮變形量Sc /mm Sc: >70 mm 強(qiáng) 除考慮含水量變化外，還考慮地基的工作應(yīng)力

Sc:35～70 mm 中

Sc:

注：ωn均為地基收縮過(guò)程中可能產(chǎn)生含水量的下限值；ω為土的天然含水量山；λn為收縮系數(shù)，通過(guò)收縮試驗(yàn)確定；ep50為50 kPa 壓力下的膨脹率；σepi為第i層土在地基應(yīng)力作用下的膨脹值(mm)；∆ωi為第i層土可能發(fā)生含水量變化值(以小數(shù)表示)。

膨脹土的物理力學(xué)性質(zhì)

4.1 膨脹土工程特性

（1）脹縮性。脹縮性指膨脹土吸水后體積膨脹，失去水分后體積收縮的特性。如膨脹受阻產(chǎn)生膨脹力可使路面隆起，失去可使路面下沉或土體干裂。膨脹土不同于其它粘土的脹縮性，反復(fù)的干縮濕脹導(dǎo)致土體的有效凝聚力下降，使得土體的強(qiáng)度降低。

（2）多裂隙性。膨脹土中的裂隙，主要可分為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土體層分割成具有幾何形狀的塊體，如菱塊狀、短柱狀等，破壞了土體的完整性。膨脹土路基邊坡的破壞，大多與土中裂隙有關(guān)，且滑動(dòng)面的形成主要受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面控制。目前有兩種觀點(diǎn)闡述膨脹土的裂隙性，一是認(rèn)為裂隙的產(chǎn)生由于膨脹土的脹縮特性導(dǎo)致，由于反復(fù)的吸水膨脹、失水干縮，反復(fù)周期變化，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松散，而結(jié)構(gòu)的松散使得雨水進(jìn)入，又為脹縮創(chuàng)造了條件。另一觀點(diǎn)認(rèn)為，裂隙性引起的應(yīng)力集中和吸力下降等原因造成了土層軟化，引起土體的破壞。

（3）遇水崩解性。膨脹土浸水后體積膨脹，在無(wú)側(cè)限的條件下則發(fā)生吸水濕化。不同類型的膨脹土崩解性不同，強(qiáng)膨脹土浸水后，幾分鐘很快就完全崩解；弱膨脹土浸水后，則需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐步崩解，且不完全崩解。

（4）超固結(jié)性。膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然空隙比較小，干密度較大，初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高。超固結(jié)膨脹土路基開挖后，將產(chǎn)生土體超固結(jié)力釋放，邊坡與路面出現(xiàn)卸載膨脹，并常在坡腳形成應(yīng)力集中區(qū)和塑性區(qū)，使邊坡容易破壞。超固結(jié)性是膨脹土的一個(gè)重要特征，這個(gè)特征越來(lái)越受到重視，并被認(rèn)為是導(dǎo)致邊坡漸進(jìn)性破壞的一個(gè)重要原因。

（5）強(qiáng)度衰減性。膨脹土強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，具有峰值極高而殘余強(qiáng)度極低的特性。由于膨脹土的超固結(jié)性，其初期強(qiáng)度高，隨著土體受脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用時(shí)間的增加，抗剪強(qiáng)度將大幅度衰減。強(qiáng)度衰減的幅度與速度和土體的物質(zhì)組成、土的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)、風(fēng)化作用以及脹縮性的大小有關(guān)。

（6）易風(fēng)化特性。膨脹土受氣候因素影響，極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞作用。路基開挖后，土體在風(fēng)化作用下，很快產(chǎn)生碎裂、剝落和泥化等現(xiàn)象，使土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低。按其風(fēng)化程度不同，一般可將膨脹土劃為強(qiáng)、弱、微三層。

4.2膨脹土物理特性

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊利土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，有一下幾方面：

（1）含水量。膨脹土具有很高的膨脹潛勢(shì)，這與它含水量的大小及變化有關(guān)，如果其含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會(huì)產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹，含水量的輕微變化，僅1%～2%的量值，就足以引起有害的膨脹。

（2）干容重。粘土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的，干容重是膨脹土的另一重要指標(biāo)。γ=18.0KN/m3的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢(shì)。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問(wèn)題。

（3）滲透性。飽和滲流是非飽和土力學(xué)的重要組成部分，也是水文地質(zhì)、地下水資源與環(huán)境和農(nóng)田水利等學(xué)科領(lǐng)域共同關(guān)心的問(wèn)題。Richards[12]將Darcy定律推廣應(yīng)用到非飽和滲流中，建立起水相滲流所滿足的控制方程，即通常稱為的Richards方程以后，人們才開始了非飽和滲流的研究?；赗ichards控制方程的飽和-非飽和滲流得到了深入的研究，并成功地應(yīng)用到許多實(shí)際工程中。早期對(duì)非飽和滲流的研究主要是定性研究和在理論上求精確解或級(jí)數(shù)解。Coleman和Bodman[13]最早研究了入滲后土壤剖面含水率分布，他們將含水率剖面分為四個(gè)區(qū)，即飽和區(qū)、過(guò)渡區(qū)、傳導(dǎo)區(qū)和濕潤(rùn)區(qū)，這使人們對(duì)入滲過(guò)程有了初步的定性認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，基于Richards方程的非飽和滲流數(shù)值模擬得到了前所未有的發(fā)展，早期主要用有限差分方法求解Richards方程，后來(lái)隨著有限元方法的迅速發(fā)展成熟，后者逐漸取代了前者成為非飽和滲流數(shù)值模擬的主要方法。高驥等[14]對(duì)堤壩中由于洪水暴漲暴落產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)滲流作了飽和-非飽和數(shù)值模擬研究，在有限差分方法中采用了全隱式交替方向迭代法以及添加附加項(xiàng)來(lái)模擬飽和-非飽和滲流。

（4）液限、液性指數(shù)。液限、液性指數(shù)（不叫液限指數(shù)）以及塑限、塑性指數(shù)在土力學(xué)中是評(píng)價(jià)粘性土的主要指標(biāo)。同一種粘性土隨其含水量的不同而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動(dòng)狀態(tài)。

土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量稱為塑限，由可塑狀態(tài)到流動(dòng)狀態(tài)的界限含水量稱為液限。土的塑限和液限都可通過(guò)試驗(yàn)得到。塑性指數(shù)和液性指數(shù)可以根據(jù)土的塑限和液限通過(guò)計(jì)算求得：

塑性指數(shù)=液限含水量－塑限含水量，液性指數(shù)=（土的天然含水量－塑限含水量）/塑性指數(shù)。根據(jù)塑性指數(shù)可以對(duì)粘性土進(jìn)行分類，根據(jù)液性指數(shù)可以判斷土物理狀態(tài)，土的液性指數(shù)越小，土越硬。

（5）黏粒含量。膨脹土按黏土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石黏土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊利土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹。膨脹土的黏土礦物成分是決定其工程特性的主要內(nèi)在因素。已有的研究表明，當(dāng)黏土礦物中蒙脫石的含量達(dá)到5%時(shí)，即對(duì)土的膨脹性與強(qiáng)度產(chǎn)生影響，若蒙脫石含量超過(guò)20%，即土的工程性質(zhì)主要由蒙脫石所決定，一般蒙脫石含量在12%以上的土，則具有較強(qiáng)的脹縮性[15]。

4.3膨脹土的基本力學(xué)性質(zhì)

（1）變形與固結(jié)特性。膨脹土主要表現(xiàn)為吸水膨脹軟化，失水干縮，即產(chǎn)生強(qiáng)烈的脹縮變形。膨脹土的變形可分為兩大類：1）外加荷載作用下的壓縮變形；2）外加荷載與入滲或浸水共同作用下的濕脹、濕化變形，或外加荷載與蒸發(fā)、風(fēng)干、水位下降共同作用下的干縮變形。膨脹土的變形特性是膨脹土研究的重要研究?jī)?nèi)容之一，也是相關(guān)工程防治的關(guān)鍵，必須依據(jù)大量的室內(nèi)試驗(yàn)和工程實(shí)例，分析并建立反映濕脹、濕陷、干縮特性的非飽和膨脹土的新型本構(gòu)模型，才能較準(zhǔn)確地描述膨脹土的變形特性。黃庚祖[9]通過(guò)膨脹土膨脹變形試驗(yàn)研究了膨脹變形的定性規(guī)律；徐永福[21]根據(jù)膨脹土的膨脹變形試驗(yàn)，提出膨脹土膨脹變形的模型，并利用這個(gè)模型解釋了膨脹土的膨脹變形特征、通過(guò)統(tǒng)計(jì)各地區(qū)膨脹土的膨脹變形資料，得到膨脹變形與含水量和壓力之間的定量關(guān)系、用輕便固結(jié)儀對(duì)寧夏膨脹土進(jìn)行研究，得出膨脹量是含水量的線性函數(shù)，膨脹量的對(duì)數(shù)和壓力的對(duì)數(shù)呈線性相關(guān)的規(guī)律。

（2）強(qiáng)度特性。膨脹土的強(qiáng)度特性較之普通的粘土要復(fù)雜得多。它既是膨脹土體抵抗破壞能力的表征，也是計(jì)算路塹、渠道、路堤、土壩等斜坡穩(wěn)定性，以及支擋結(jié)構(gòu)物土壓力的重要參數(shù)。通常情況下膨脹土的峰值抗剪強(qiáng)度相當(dāng)高，但從失穩(wěn)的膨脹土邊坡反算出的抗剪強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其峰值。

膨脹土膨脹性

膨脹土脹縮性能及其指標(biāo)

在工程地質(zhì)中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過(guò)土工實(shí)驗(yàn)，得出粘土的力學(xué)指標(biāo)，以供土質(zhì)力學(xué)上的計(jì)算。通常對(duì)膨脹土的力學(xué)分析，主要是對(duì)其膨脹潛勢(shì)和膨脹壓力的研究后得出的。

（1）膨脹潛勢(shì)，膨脹潛勢(shì)就是在室內(nèi)按AASHO標(biāo)準(zhǔn)壓密實(shí)驗(yàn)，把試樣在最佳含水量時(shí)壓密到最大容重后，使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測(cè)定的膨脹百分率。膨脹率可以用來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤(rùn)濕程度.潤(rùn)濕的持續(xù)時(shí)間和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工程問(wèn)題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。自由膨脹率Fs是指膨脹土經(jīng)過(guò)粉碎風(fēng)干后，一定體積的的松散土粒在水中沒有任何限制條件下充分吸水產(chǎn)生自由膨脹，體積增大，試樣穩(wěn)定后的體積增量與初始體積之比。自由膨脹率與液限呈線性關(guān)系。線膨脹率δep是指膨脹土試樣在無(wú)荷載(有荷載)有側(cè)向限制條件下吸水后沿垂直方向膨脹的增量與初始試樣高度之比。

（2）膨脹力，膨脹力就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對(duì)某種給定的粘土來(lái)說(shuō)，其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對(duì)于未擾動(dòng)的粘土來(lái)講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時(shí)土的膨脹壓力可以直接用來(lái)論述膨脹特性。膨脹力Pe指土體的體積膨脹受到限制時(shí)吸水后所產(chǎn)生的最大應(yīng)力，膨脹土的膨脹力與原始含水量(或飽和度)和干容重之間有密切關(guān)系，即膨脹力隨原始含水量的增大而減少，隨干容重的增大而增大。膨脹力與膨脹率有近似線性關(guān)系。

（3）收縮含水量，收縮含水量ωs指土體失水收縮穩(wěn)定后的最低含水量，也就是土體在水分被蒸發(fā)散失時(shí)體積產(chǎn)生收縮并到達(dá)恒定而不繼續(xù)縮小時(shí)的界限含水量，一般稱為縮限。

（4）收縮量，收縮量是指一定體積的膨脹土體在水分蒸發(fā)過(guò)程中其體積的縮小量值。在工程中，常采體縮率和線縮率表征。

綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個(gè)內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個(gè)非常重要的外在因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計(jì)到建造在這個(gè)地基上的路基及構(gòu)造物將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形，從而采取相應(yīng)的地基處理措施。

膨脹土膨脹機(jī)理

膨脹土的礦物學(xué)理論研究者從礦物晶格構(gòu)造出發(fā)，認(rèn)為膨脹土的膨脹取決于膨脹土的礦物成分及其結(jié)構(gòu)以及顆粒表面交換陽(yáng)離子成分[2]等，膨脹土物理化學(xué)理論中以滲透理論、雙電層理論應(yīng)用較普遍，此理論認(rèn)為膨脹土膨脹的主要原因是膨脹土顆粒表面產(chǎn)生了復(fù)雜的物理化學(xué)作用。膨脹土的膨脹性主要取決于礦物表面結(jié)合水層與擴(kuò)散雙電層的厚度(Grime R E；Lounghmm F C；華東水利學(xué)院土力學(xué)教研室)。膨脹土膨脹的物理力學(xué)理論包括有效應(yīng)力理論、毛細(xì)管理論和彈性理論等[16]，該理論認(rèn)為膨脹土的膨脹是在一定的外力作用下由膨脹土與水相互作用產(chǎn)生的物理力學(xué)效應(yīng)引起的。

在這些理論中，應(yīng)用較普遍是晶格擴(kuò)張理論和雙電層理論，晶格擴(kuò)張理論認(rèn)為膨脹土晶格構(gòu)造中存在膨脹晶格構(gòu)造，水易滲入晶層間形成水膜夾層，從而引起晶格擴(kuò)張，使土體體積增大。但晶格擴(kuò)張理論僅僅局限于晶層間吸附結(jié)合水膜的楔入作用，而沒有考慮粘土顆粒間及聚集體間吸附結(jié)合水的作用。事實(shí)上，粘土膨脹不僅發(fā)生在晶格構(gòu)造內(nèi)部晶層之間，同時(shí)也發(fā)生在顆粒和顆粒之間以及聚集體和聚集體之間[10]。雙電層理論認(rèn)為雙電層內(nèi)的離子對(duì)水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在電場(chǎng)力作用下按一定取向排列，在粘土礦物顆粒周圍形成表面結(jié)合水膜。由于結(jié)合水膜增厚“楔開”土顆粒，從而使固體顆粒之間的距離增大，導(dǎo)致土體膨脹。雙電層理論彌補(bǔ)了晶格擴(kuò)張理論在解釋粘土脹縮原因方面的不足，發(fā)展了結(jié)合水膜在膨脹理論中的應(yīng)用，使得膨脹機(jī)理的理論更加全面和充實(shí)。

膨脹良

大量的工程實(shí)踐表明，化學(xué)方法改良膨脹土是十分有效并且廣泛適用的工程處理方法。因?yàn)橐环矫孢x用的化合物本身可以固結(jié)土體，起到粘結(jié)土粒的作用，例如水玻璃，樹脂等進(jìn)行灌漿處理。另一方面化合物和土本身還可以進(jìn)行一些復(fù)雜的物理-化學(xué)反應(yīng)改變膨脹土的親水性質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用化學(xué)方法改良膨脹土的添加劑主要有石灰，水泥，粉煤狄及其它各種可溶性的無(wú)機(jī)鹽，有機(jī)類的有表面活性劑，各種有機(jī)聚合物等。還有使用無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配體系，如聚合表面活性劑與石灰，水泥復(fù)配[17]。

6.1無(wú)機(jī)類改良劑

（1）石灰類改良劑

在膨脹土中加入石灰進(jìn)行改性，主要是針對(duì)礦物中易親水的蒙脫石、伊利石，使其與石灰發(fā)生化學(xué)離子交換，通過(guò)微結(jié)構(gòu)的改變來(lái)改變工程性質(zhì)即膨脹土中加入石灰后，由于石灰水化產(chǎn)生大量鈣離子，與蒙脫石，伊利石等活動(dòng)性礦物層起吸附水作用；同時(shí)也把大量鈣離子和溶液中析出的Ca(OH)2粒子吸附到顆粒周圍，使礦物顆粒一晶格邊緣斷鏈所產(chǎn)生的電荷吸附鈣離子來(lái)取得平衡，形成石灰的水化物在膨脹土礦物顆粒表面聚集，其作用過(guò)程與Ca(OH)2的硬化過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。

具有擴(kuò)張型晶體的蒙脫石類礦物，其離子交換量很大，易于和生石灰發(fā)生陽(yáng)離子交換，從而限制了礦物的脹縮性，聚集和粘結(jié)在礦物表面的Ca(OH)2，經(jīng)硬化結(jié)晶，形成一種防止膨脹土顆粒內(nèi)水外散和外水內(nèi)侵的固化層，其結(jié)果使膨脹土減弱親水性，自身穩(wěn)定性增加，石灰土試件達(dá)到一定的力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)膨脹土中加入石灰以后，其擊實(shí)土樣結(jié)構(gòu)形態(tài)多為團(tuán)粒較大的集粒結(jié)構(gòu)和基質(zhì)狀結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)也不利于吸水膨脹，因而用石灰處理后的石灰土的膨脹性也就得到了改良。利用生石灰改良含水量偏大的膨脹土也有比較理想的效果，生石灰在轉(zhuǎn)化為熟石灰的過(guò)程中，要吸收大量水分，同時(shí)產(chǎn)生熱量，使土體中水分蒸發(fā)，降低土體含水量，有利于施工。但生石灰不易保存，施工時(shí)仍多以熟石灰為主。

（2）水泥類改良劑

水泥對(duì)膨脹土的固化，主要有以下幾個(gè)方面的作用：a)水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的C-S-H和C-A-H凝膠，附著在土顆粒表面，具有較強(qiáng)的膠結(jié)力，并形成了Ca(OH)2；b)Ca2+與土顆粒表面吸附離子發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)，使土顆粒親水性能降低和團(tuán)粒化，增加膨脹土的水穩(wěn)定性；c) Ca2+、OH滲透進(jìn)入土顆粒內(nèi)部，與粘土礦物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，繼續(xù)生成上述膠凝物質(zhì)，可減少親水粘土礦物的含量，并提高土顆粒間的連接強(qiáng)度[18]。

許多研究表明，隨著水泥摻量增加，固化膨脹土強(qiáng)度有一定增加。但因水泥水化反應(yīng)的體積縮減和水化作用消耗粘粒吸附水而引起干燥收縮，當(dāng)水泥摻量超過(guò)6％時(shí)，穩(wěn)定土的裂縫將顯著增加。隨著水泥的摻量增加，穩(wěn)定土的收縮性能變差，而且固化土的經(jīng)濟(jì)成本直線上升，因此考慮固化效果和經(jīng)濟(jì)成本，固化膨脹土的水泥摻量一般在4％～10％之間。

（3）工業(yè)廢渣類改良劑

粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢渣配合石灰、水泥也常被用來(lái)固化膨脹土，由于工業(yè)廢渣在石灰、水泥水化的堿性環(huán)境中具有潛在水化活性，人們從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度出發(fā)，用其來(lái)固化、穩(wěn)定土體其固化機(jī)理與石灰類、水泥類固化劑類似。用工業(yè)廢渣加固膨脹土，最大的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)和環(huán)保，但其早期強(qiáng)度不高，而且通常需要較大的摻量。

6.2有機(jī)類改良劑

（1）有機(jī)高分子改良劑

有機(jī)高分子化合物是利用有機(jī)聚合物的聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)土的固化增強(qiáng)，常用的此類改良劑有丙烯酸鹽系列、聚液態(tài)丁二烯等。有機(jī)高分子類改良劑由于聚合物與土顆粒中粘土礦物一般不發(fā)生反應(yīng)，其固化膨脹土的作用主要是在土中進(jìn)行聚合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)鏈的引發(fā)、鏈的增長(zhǎng)等過(guò)程，使液狀丙烯酸鹽聚合成不溶于水的網(wǎng)狀高分子凝膠體，這樣土顆粒就被強(qiáng)度高、有塑性的鏈包圍，形成一個(gè)空間網(wǎng)，形成土顆粒-聚合物-土顆粒的結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可提高土顆粒間連結(jié)強(qiáng)度，使土體具有較高強(qiáng)度和變形率，表現(xiàn)為土的抗拉、抗剪和單軸抗壓強(qiáng)度提高。

（2）表面活性劑改良劑

表面活性劑作為一種新興的改良材料與前面提到的各種改良劑比起來(lái)有較大的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在其改良效率高，施加方便，旌工比較簡(jiǎn)單，而且改良周期較短，能縮短施工時(shí)間，節(jié)省施工成本，再者大部分的表面活性劑都是無(wú)毒性的，也很環(huán)?！，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都開始做以表面活性劑作土壤固化劑的研發(fā)工作并已初有成效[19]。

7膨脹土的危害、防治

7.1膨脹土病害類型

（1）膨脹土邊坡

膨脹土邊坡不穩(wěn)定，地基會(huì)產(chǎn)生水平向和垂直向的變形，坡地上的建筑物損壞要比平地上更嚴(yán)重。另外，膨脹土的脹縮性除使邊坡房屋發(fā)生開裂、傾斜外，還會(huì)使公路路基發(fā)生破壞，路塹產(chǎn)生淺層滑坡和表面溜坍，路堤邊坡發(fā)生坡角坍滑、腰部潰爬、路肩錯(cuò)落滑坍等，涵洞、橋梁等剛性結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致開裂等。

（2）膨脹土地基

在地勘初始過(guò)程中，由于膨脹土一般強(qiáng)度較高壓縮性低，因此易被誤認(rèn)為是建筑性能較好的地基土。隨季節(jié)性氣候的變化而反復(fù)不斷地產(chǎn)生不均勻的升降，而使建在膨脹土地基上的建筑物開裂遭到破壞。建筑物的開裂破壞具有地區(qū)性成群出現(xiàn)的特點(diǎn)，建筑物裂縫隨氣候變化不停地張開和閉合。并以低層磚混結(jié)構(gòu)損壞最為嚴(yán)重，因?yàn)檫@類建筑物房屋質(zhì)量輕，整體結(jié)構(gòu)性較差且基礎(chǔ)埋置淺、地基土易受外界環(huán)境變化的影響而產(chǎn)生脹縮變形。

7.2膨脹土病害的防治措施

在膨脹土地基上進(jìn)行工程建設(shè)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地基脹縮等級(jí)、場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文條件，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ┕そ?jīng)驗(yàn)，因地制宜避免大開挖，依山就勢(shì)建筑，并采取綜合措施。

（1）路基邊坡方面可采取的措施

①加強(qiáng)隔水，做好排水。路塹邊坡或切坡建房時(shí)，應(yīng)及早封閉，做好排水工作。施工時(shí)，注意工程用水和雨水的排泄，減少對(duì)基坑的浸泡時(shí)間；

②支擋防護(hù)。對(duì)不高的邊坡，采取輕型防護(hù)，如方格骨架護(hù)坡、草皮護(hù)坡等；對(duì)較高邊坡，采用擋護(hù)結(jié)合或分級(jí)擋護(hù)；

③改良土壤。用砂、碎石屑與膨脹土拌和，回填、夯實(shí)邊坡。

（2）建筑物地基及基礎(chǔ)方面措施

①換土墊層

將膨脹土全部或部分挖掉，換填非膨脹黏性土、砂、碎石墊層，并作好排水輔助措施。其作用主要是抑制膨脹土的升降變形引起的危害，減小地基脹縮變形和調(diào)節(jié)膨脹土地基沉降量。該方法施工工藝簡(jiǎn)單，可就地取材，是處理膨脹土地基的一種較為適用和經(jīng)濟(jì)的方法。

②增大基礎(chǔ)埋置深度

其作用為：相應(yīng)減小膨脹土厚度；增大基礎(chǔ)面以上土的自重；加大基礎(chǔ)與土的摩擦力；增大至基底的滲透距離和改變蒸發(fā)條件，致使地溫和濕度的變化較穩(wěn)定；

③樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)應(yīng)穿透膨脹土層，使樁尖進(jìn)入非膨脹土層，或進(jìn)入大氣影響急劇層以下的。

④濕度控制法

通過(guò)控制膨脹土含水量的變化,保持地基中的水分少受蒸發(fā)及降雨入滲的影響,從而抑制地基的脹縮變形。目前比較成功的保濕方法有:預(yù)浸水法、暗溝保濕法、帳幕保濕法和全封閉法[14]。

⑤壓實(shí)控制法

用機(jī)械方法將膨脹土壓實(shí)到所需要的狀態(tài)，充分利用膨脹土的強(qiáng)度與脹縮特性隨含水量、干密度及荷載應(yīng)力水平的變化規(guī)律,盡，量增大擊實(shí)膨脹土的強(qiáng)度指標(biāo)，是一種處理弱膨脹土較為理想的方法。

⑥土質(zhì)改良法

利用物理改良或化學(xué)改良加固機(jī)理，通過(guò)改變膨脹土的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)和其物理力學(xué)性質(zhì)，集成化學(xué)改良土水穩(wěn)定性較好、有較大的凝聚力和物理改良材料有較高內(nèi)摩擦角及無(wú)脹縮性的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到強(qiáng)化膨脹土的土質(zhì)改良效果。該法常充分利用一些固體廢棄物與價(jià)格低廉的材料，如粉煤灰、礦渣與砂礫石等，有利于環(huán)境保護(hù)，且改良質(zhì)量良好，得到了工程界的普遍重視。

8 結(jié)論

本文簡(jiǎn)要總結(jié)了膨脹土近年的研究進(jìn)展及研究方向。文中第一部分主要介紹了膨脹土的分布及成因類型，以期對(duì)膨脹土有初步的了解，第二、三部分簡(jiǎn)要講述了膨脹土的結(jié)構(gòu)及判別分類，后闡述了膨脹土物理力學(xué)相關(guān)性質(zhì)、膨脹性及改良相關(guān)研究。最后例舉具體實(shí)例講述了膨脹土的危害及其防治。鑒于膨脹土的研究是一個(gè)復(fù)雜極其龐大的工程，本文只屬一般綜述性文章，只能就近年來(lái)有關(guān)膨脹土的研究作初步探索，以期今后在此基礎(chǔ)上有所突破。我國(guó)是世界上膨脹土危害較嚴(yán)重國(guó)家之一，目前很多對(duì)膨脹土的研究還處于定性階段，很多理論和技術(shù)都不太成熟，對(duì)膨脹土的研究挑戰(zhàn)還很多，后續(xù)研究還得加大力度。

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