加宽改建公路路面结构层设计
本站 2021/7/7 9:54:33
文章以加宽改建公路路面结构层设计要点为研究背景,深入分析公路路面结构层设计内容,首先提出公路路面结构设计的要求,同时在阐述路面结构的承载能力的基础上,从设计试验、路面调查等方面对路面结构层设计内容进行解析,目的在于提高加宽改建公路路面质量,促进我国交通事业的发展。
关键词:加宽改建公路;路面结构层;设计
1.项目概况
某公路的旧路为三等公路,有部分是四级公路,前者采用的是沥青路面的结构形式,而后者采用的是泥结碎石形式,路基宽度为5.0m~6.5m之间,该公路为该地区的重要公路改造工程,将公路的等级逐渐提升到二级公路中,表面结构为沥青结构,路基宽度为10m。
2.加宽改建公路路面结构设计
对于旧路改造施工项目来说,其设计过程如下所示:
2.1公路路面结构设计要求
该工程中原指标非常低,目前计划将其提升为二级公路,所以整体的性能指标会有大幅提升,这就需要在部分路段中建设新路基结构满足需要,纵坡应用的是补强处理或者是新建设路面的方式。
在新建设的路面结构中,依据实际情况调查分析,准确预测在基准期内所存在的轴载参数,依据当前我国国家标准的规定,依据沥青路面设计标准规定的要求,从当前的路面实际情况来分析,综合计算确定滞后性选择合适的工程材料以及结构形式,同时还要明确每层的厚度参数,为工程质量的提升打下坚实的基础。
通过及时查阅原有设计方案、竣工图纸以及养护等基本资料,可以更加准确的确定旧路面的具体情况,如果上述资料比较欠缺,则需要使用钻芯取样的方法确定路面基础情况。本次旧路改建工程中,因为该路面投入使用时间比较长,加上管理机构存在失察的情况,导致竣工图、养护资料都不完善,所以决定使用钻芯取样方法确定路面状况。在本次路段中分别选择外观质量好、中、差三个方面来实施钻芯取样,密度为2处/千米即可。通过钻芯之后确定该公路为3 cm ~5 cm沥青碎石,+20 cm 碎石基层,+15 cm碎石垫层。以四级公路的情况来分析,该路面主要是泥结水泥碎石路面的结构形式,其表面存在的坑洼积水比较严重,平整度无法满足交通的需要,不予采用该结构。根据当前我国公路领域中的JTJ 073.2—2001中的规定,对该路段内所存在的破损问题进行路面状况指数(PCI)分析:
其中,PCI 为路面状况指数;DR 为路面综合破损率;A 为调查路面的总面积;Dij为第 i 类破坏、第 j 类严重程度的实际破损面积;Kij为第 i 类破坏、第 j 类严重程度的换算系数。
从上述计算公式分析得出PCI参数之后,依据该规范的要求分析破损状况,从而可以准确的了解该路面的实际情况。
2.2评价路面结构的承载能力
从上述规范中的要求检测路面弯沉值,进而可以获取其路面弯沉值参数,进而可以准确评价沥青路面的性能,即对其承载性能进行评价:SSI = 路面设计弯沉值/路段代表弯沉值。
弯沉值的设计可以综合分析该地区的交通运行量,根据该地区的经济发展的速度来分析,然后根据三级公路基准年限的基本数据,推断出未来交通量的增长状况,从而获取在该年度内所存在的累计标准轴载参数,最终可以得到该路面设计弯沉值的具体参数。
2.3设计试验
全面分析该路面所存在的破损情况,以及承载性能参数,综合各个路况中的钻芯取样结果,并且对面层、基层、垫层以及各个结构部分的材料进行试验分析,总结出导致该损坏问题的主要原因,以及是否还能够使用,以该项目为基准,基层以及垫层都是通过压碎值试验和级配试验确定的,对于不符合的层次分析,可以进行重建或降低要求作为新建设垫层结构的加厚层。
2.4路面调查
深入了解路基的实际情况,掌握其稳定性、强度以及排水状态,通过对路基结构中进行取土试验,以判定含水量、土质以及承载性能是否符合要求。局部积水过于严重的区域要根据工程具体状况进行开挖填土施工,换填合适的土质之后还要进行压实处理,然后才能进行新建设路面的铺筑施工。路床填料含水过高时,应该设置排水设施,以消除积水问题;稳定性与强度都不能达标的部分,应该根据工程的要求采取必要的处理措施,确保该路面满足工程的施工需要,交通运行安全性也能够保证。
2.5 OD调查
总结该路段内的交通运行情况,了解交通量,同时还要对未来进行科学的预测,将整个区域内的运行情况进行OD调查,同时参考该地区的发展?划以及经济状况,建立模型进行预测,以保证公路的设计方案更加的科学与合理。
2.6公路沥青路面设计
以各个路段中所测量的弯沉值作为代表,通过国家标准规范的要求进行路面回弹模量的计算:Et=1 0002pδl0m1m2。
2.7回弹模量设计
根据所预测的交通运行量,以及回弹模量等参数,运用层状体系理论设计确定各个层厚度参数,同时模拟相应的力学参数,通过试验确定该地区的设计参数值。依据补强结构的总厚度∑hi及路线纵坡,应用不同的设计方案:(1)当旧路填高 HT>∑hi时,在路面中所设置的调平层的厚度,应该达到技术标准所要求的最小厚度参数,否则需应该将原有基础结构层直接清理干净,从而能够保证其最小厚度达标;如果调平层与补强最底层的材料是一致的,可以同时将该两层结构进行铺筑施工,而不将原有的就结构层清理。(2)当旧路填高 HT=∑hi时,则需要在原结构系统上直接填筑补强层。(3)当旧路填高 HT<∑hi时,需将原有结构部分清理干净,根据新要求对结构进行设计。
3.改扩建道路路面设计比较常见的问题
(1)通过积极的总结实践经验可以发现,在路面改建的工程中,横向新旧路面结合位置上极易发生开裂、错台等问题,所以在该结合位置上应该实施加固处理,比如根据工程的需要设置合理土工格栅而避免沉降过大。
(2)对于加固实施之后的桥梁结构,可以大大增强承载性能,桥面标高可以适当的降低以使得自重下降,桥台两侧应该清理原路基结构,而进行新路面结构的建设施工,然后对纵坡进行调整,保证桥头更加的平顺。
(3)本次所设计的补强层、调平层的最小厚度参数都要达到技术规范的要求,从而可以全面提升工程的质量,以满足交通运行的需要。
(4)如果在旧路面结构上需要填筑高度较大的新建设路面,其垫层底部至旧路面顶高差 H≤50 cm 时,此时应该使用碎石材料进行补强施工,防止在新旧路面中存在有薄弱的结构,同时也能够达到技术标准规范的要求;而当H >50 cm 时,则只需要在工程中选择符合要求的填料进行路基填筑施工即可。
(5)为了可以有效的排出工程结构部分中所存在的渗水,应该在填方部分中填满垫层,进行路段挖方施工,同时还要设置盲沟结构。
(6)旧路改建施工结束之后,需要检测弯沉值,同时依据旧路面的各个部分计算回弹当量和结构,以确定各项参数都能够达到工程的要求。
(7)季节性冰冻的区域内,还要保证其防冻层厚度满足工程使用的需要。
(8)为了可以合理的使用旧路面结构,要从各个路段部分中进行补强层施工之后,还要合理设置纵坡,并且尽量减少开挖施工量,以降低工程成本。
4.结束语
综合以上叙述,在加宽改扩建公路路面结构层设计过程中,想要提高路面结构层的设计水平,则需要从公路路面结构设计要求入手,在理解路面结构层设计要求的基础上,采取科学的方式对路面结构层的设计方式确定,唯有如此,才能切实提高改扩建公路路面设计水平。
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