高速公路路基沉陷的处理技术 毕业论文.doc
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1、高速公路路基沉陷的处理技术毕业论文(设计)开题报告题目高速公路路基沉陷的处理技术学生姓名 学号 指导教师 专业班级 职称 选题目的及意义提出预防和治理高速公路路基沉陷的处理措施,在设计、施工、养护各个环节减少道路病害,增加高速公路路面的使用寿命。主要内容、研究方法和思路分析公路路基沉陷的主要原因,阐述预防措施及处理技术。准备情况(查阅过的相关文献资料及调研情况等)1 :高速公路沥青路面早期破坏现象及预防.人民交通出版社,2001(5).2 :公路工程沥青及沥青混合料试验规程.人民交通出版社,2000-10-10实施。3 :沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社.1993.4 :公路工程石料试
2、验规范(JTJ054-94).人民交通出版社.1996.5 :公路沥青路面施工技术规范(JTJ032-94).人民交通出版社.1994总体安排和进度(包括阶段性工作内容及完成日期)3/5-3/14 选定题目以及对开题报告的修改3/15-4/1 搜集论文资料4/2-4/20 修改论文4/21-5/20 提交论文指导教师意见(研究的可行性、深度、广度、工作量、前期基础工作、存在的难点和困难、建议等)指导教师签名:年月日摘要本论文主要阐述了在行车荷载和环境因素作用下,沥青道路的行驶质量和服务能力逐渐下降,而车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式。在我国,近几年高速公路建设事业迅猛发展,在许多省区沥青
3、路面均不同程度的出现了大面积的早期车辙破坏,车辙病害在沥青路面的病害中不仅占了很大比例,而且由于交通量与轴载的不断增加,车辙出现的越来越早,数量也越来越多,程度越来越严重。车辙的存在不仅严重影响了路面的平整度,降低了行车质量,影响行车安全,而且大大缩短了路面的使用寿命。下面我就车辙从表现形式、形成机理以及影响因素方面做了详细的介绍,并在此基础上提出了预防和治理沥青路面车辙的措施,从而在设计、施工、养护各个环节减少道路病害,增加高速公路路面的使用寿命。关键词:车辙;荷载;沥青混合料Abstract: This thesis mainly expounds and environmental fa
4、ctor driving load under the action of asphalt road, driving quality and service ability gradually declined, and asphalt concrete pavement rut is a kind of special destroying forms. In China, the highway construction business in recent years the rapid development in many provinces, all different degr
5、ees of asphalt pavement appeared early rutting damage, large in asphalt pavement rut diseases not only constitute a high proportion, and because of the traffic flow and increased axial load, rutting appeared earlier and earlier, and the number is increasing, more and more serious. The existence of r
6、utting not only serious impact on the pavement flatness ,reduced the driving quality, safety, and affect greatly shortened pavement using life. Below I will rut from manifestation, the formation mechanism and influencing factors are described in detail, and proposed in this foundation the prevention
7、 and control measures of asphalt pavement, thus in the rut of design, construction, maintenance each link reduce road disease and increase the service life of the highway pavement.Key words: rut load Asphalt mixture 目 录1路基沉陷1 1.1 概念12公路路基沉陷的原因分析3 2.1 客观因素4 2.1.1 公路地质地形自身的缺陷4 2.1.2 公路所在地气候的影响4 2.1.3填
8、料的因素5 2.2主观因素52.2.1公路设计时存在的缺陷5 2.2.2公路施工时存在的缺陷9 2.2.3现行规范的不足92.2.4荷载车辆的影响53路基易发生沉陷病害的部位6 3.1 路基填挖结合部6 3.2 冲沟填方段落7 3.3 地形低洼路基含水段落8 4预防路基沉陷的措施4.1加强公路工程的勘查和设计管理84.2重点抓好现场施工管理料9 4.3妥善处理对高填方路堤及路堑95路基沉陷的处理措施 5.1一般处理措施9 5.2 高填方路基的处理措施9 5.2.1换填土法10 5.2.2灌浆法10 5.2.3土工格栅法10结 束 语11文 献121 车辙形成机理以及原因分析 车辙是沥青混凝土路
9、面特有的一种破坏形式,它是在行车荷载重复作用以及气候(高温)等因素综合作用下产生的一种永久性变形,表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽,严重时车辙的两侧会有突起形变,造成路面使用性能更加恶化。车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一。 通过调查某省公路历年病害调查资料分析,大多高速公路均存在车辙病害不但分布较广,而且车辙严重,从试验、钻芯结果看沥青混凝土路面个结构层都存在着不同类型的变形,以中、上面层变形为主,尤其以中面层变形最为严重。1.1 路面结构不合理 现行设计规范认为粗粒径混合料比细粒径混合料的抗高温车辙性能强,仅要求层厚大于最大公称粒径的2倍。但是,在实际施工过程中粗粒径混合料离析严重,
10、导致碾压难以密实,有时甚至将石料压碎。如:铜黄高速公路,查原竣工图发现面层结构为:上面层采用4cm中粒式沥青混凝土(AC-16I)、中面层采用4cm中粒式沥青混凝土(AC-20I)、下面层采用5cm粗粒式沥青混凝(AC-25I)。此结构存在两个缺陷:一是表层空隙率大,雨水易渗入并聚积在结构内。二是各层集料最大粒径与层厚不匹配,满足不了2.35倍的关系,导致碾压效果不佳,使后续变形过大。沥青材料在路面结构中厚度越大,在行车荷载作用下永久变形的变形量越大,故路面结构厚度既要有足够的承载能力,又要有较好的抗车辙能力。不同的路面结构类型和沥青混凝土面层厚度对车辙深浅的影响也不同。对于柔性路面、沥青混凝
11、土面层、柔性集料基层、底基层、土基性质、压实度和受力特点决定着车辙变形的大小。一般来讲,控制土基的顶面位移和压实度对于提高柔性路面的抗车辙变形能力有决定性的意义。对于半刚性路面,一般底基层和土基顶面是处于弹性工作阶段的,因此其车辙变形主要是由沥青混凝土的压密和受到剪切应力的作用引起的。对层间连续理想的三层式沥青面层而言,中面层通常是发生车辙变形的主要层位。1.2 面层级配不合理现行设计规范强调中、上面层主要功能是防水,其次是抗高温车辙性能,导致中上面层都采用I型结构,有点甚至提出中面层的空隙率应降低为2%4%,实际上I型级配属于悬浮密实结构,内摩阻力小,抗高温车辙性能差,如果再将空隙率降低,则
12、高温情况下自由沥青膨胀之后无处去,就会加剧高温形变。另一方面,中面层设计虽为中粒式沥青混凝土(AC-20I)和粗粒式沥青混凝土(AC-25I),但从对中面层混合料抽提试验结果看施工配合比级配偏细。另外,沥青混合料配合比、基层材料配合比以及路基土壤组成等设计,都可能影响车辙的产生。施工时路基的压实度、排水性能、基层压实度、路面热稳定性等是否达到规范要求也会影响车辙的产生。1.3 层间结合处理不当从现场取芯发现,基层与面层间没有透层油参入的痕迹,在取芯过程中,很难取出基层和面层连在一起的整体芯,而是两者分开的,这反映了基层与面层间的粘结强度很低,故在陡坡地段发生推移现象是必然的。1.4 交通荷载考
13、虑不周 在高速公路的交通构成中,重型卡车数量较多,而且行车速度慢。调查发现,大型货车中轴载超过标准轴载10t的比例为37%-46%,平均为40.6%,超过国际上最大标准轴载13t的比例为24%-28%,平均为25.7%,有2%-4%的甚至超过了18t,可见超重载现象非常严重。经分析,轴载从10t依次增加到13t、15t、18t,剪应力高值的分布范围从面层下3-7cm、3-8cm、3-9cm,剪应力的最大值位置从4cm依次增加到4cm、5cm、5cm。说明随着轴载的增加,剪应力高值的分布范围由表面层向中面层转移,使产生失稳性车辙的深度增加。因此,承受重载慢速交通要求沥青混凝土有较好的抗车辙能力。
14、但是,目前高速公路设计中没有详细考虑此因素。1.5 没有考虑纵坡的影响大量的车辙调查发现,高速公路沥青路面车辙严重的路段均发生在陡坡路段,我们调查超重载货车在陡坡段的速度一般为20km/h,根据沥青材料的温度时间换算法则,长时间承受荷载与高温条件是等效的,而且时间是累积的。车辆如果以100km/h速度行驶,对路面沥青层的作用时间约为0.02s,如果行驶速度是100km/h,对路面沥青层的作用时间约为0.1s,即以20km/h速度行驶产生的形变相当于以100km/h速度行驶5遍所产生的形变。所以,对于具有粘弹塑形的沥青混合料,纵坡越大,除了因为应力增加和作用深度而增加车辙外,还因为行车速度慢和应
15、力作用时间长而更容易加重车辙。因此,用于陡坡路段上的沥青混凝土需要有较大的抗车辙能力。1.6 温度的影响 荷载和温度是路面产生车辙的两个重要因素,路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在高温下蠕变的过程。温度越高,沥青混合料的劲度模量越低,抗车辙能力就越小。通过调查发现高速公路车辙的产生一般发生在每年的7、8月份中,尤其是出去连续高温天气时,车辙很容易出现。有关研究表明:路表下4-9cm处的温度最高,这一区域正好位于中面层,且表面高温很容易与大气发生热交换,高温持续时间短,而沥青混合料的导热系数小,内部高温不易与大气发生热交换,内部的高温持续时间长,对于具有粘弹塑性的沥青混合料,其形变与高温持续
16、时间成正比,因此中面层更容易发生车辙。1.7 材料把关不严目前大部分高速公路对沥青的选择是比较注重的,大多选用优质进口沥青,上面层采用改性沥青,但是忽视了砂石料的影响。砂石料基本上由当地群众自发组织的小料厂生产,产量低、规格少、质量差。而高速公路建设速度快,用量大,形成明显的反差。真正用于高速公路面层的砂、石料并非全部合格品,更谈不上优质品。有的砂石料含泥量和风化料远远超标,根据施工现场调查,有的高速公路用于面层的粗集料含泥量在1.5%-2.0%,扁平颗粒占30%-80%,有的风化严重,有的粗集料在饱水的情况下能成团。从沥青面层钻芯取样和病害开挖的结果来看,面层结构的粗集料的压碎值达不到规定要
17、求,有些粗集料可以看见明显的裂痕,在行车荷载和环境等因素的反复作用下被压碎,而使得粗集料强度偏低。粗集料中含有风化石和通水易崩解的红砂岩,在结构层中可以观察到成快点红粘土的存在以及较多的细长扁平软质集料的存在。对于沥青混合料的填料应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石经磨细得到的矿粉,拌和机回收的矿粉按规范可用作填料的一部分,但用量不能超过总量的50%,且不得含有杂质,掺有回收矿粉的填料的塑形指数不得大于4%等要求,回收矿粉最大的隐患就好似本身含泥量过高,必将影响沥青与集料的粘结。此外对于附着在粗集料上的小于0.075mm的颗粒部分用常规的干筛是不可能筛干净的,有时在0.6-2.36mm细集料中用
18、水洗法测定的小于0.075mm颗粒含量竟高达10.2%-11.7%,这无形中增加了矿粉的用量,由于矿粉偏多,沥青被矿粉吸走造成沥青用量偏低,就很容易造成沥青路面早期松散剥落,最终发展成为车辙等病害。1.8沥青的影响沥青混合料在高温下抵抗反复压缩及侧向流动的能力首先取决于矿料骨架,尤其是粗集料的相互嵌挤作用,同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用,因而两者都是十分重要的。尤其是对许多密实型连续级配沥青混凝土来说,粗集料是呈悬浮结构状态,相互嵌挤作用相当有限,这时沥青结合料的高温劲度就起到更为重要的作用.2 车辙分类根据调查结果可以看出,高速公路的车辙类型主要有三大类,即失稳型车辙、
19、压密型车辙和磨耗型车辙失稳型车辙。是由沥青混合料高温稳定性不足引起,因路面结构层在车轮荷载的作用下内部材料的横向流动引起位移而形成的。当沥青混合料的高温稳定性不足时,在外力作用下沥青路面常会产生这种车辙。压密型车辙。是由于路面结构整体刚性不足,由于荷载作用下产生的永久变形积累造成的,这种变形主要由于路面基层、垫层的竖向永久压缩变形和土基的固结造成的。 磨耗型车辙。是由于沥青路面表面层的材料受车轮磨擦和自然环境因素作用下持续不断损耗造成的。2.1 失稳型车辙失稳型车辙主要是由于沥青混合料高温稳定性不足而造成的,常出现在沥青面层以内,在高速公路沥青面层中,中面层容易出现这种车辙。高温时的车辙,主要
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