按现行《公路沥青路面设计规范》推荐的各级轴载换算成标准轴载的公式,将各类车辆轴载换算为标准轴载当量作用次数。作为探讨,对大于130kN轴载仍按规范推荐的公式进行换算。
按以上方法计算,上行线行车道BZZ-100标准日平均当量轴次393 1次,是原设计日平均当量轴次1300?2=650次?日的6.05倍;下行线 行车道BZZ-100标准日当量轴次1941次,是原设计日平均当量轴次的2 .99倍。如交通量年增长率9.8%,则上行线设计年限内累计当量轴次为3551万次,下行线设计年限内累计当量轴次为1753万次,分别为原设 计行车道累计当量轴次742的4.79倍和2.36倍。由此可见,原OD调查 对转移交通量和车辆超载因素考虑不足,路面出现早期破坏则在所难免。
5路面设计容许弯沉值剪切应力分析
5.1路面设计弯沉值
原设计容许弯沉值0.359mm;现考虑车辆超载因素之后,上行线行 车道设计容许弯沉值0.177mm,这与原设计相差甚大。 1999年1月(通车13个月)委托交通部公路工程检测中心对厦门段k236 +320~k248+170(11.85km)进行了路面工程质量的检测评价。 弯沉:测试里程为双向4车道共47.4km,数据个数13500,满足弯沉值0.359mm的占97.1%,代表弯沉平均值=0.2mm。1999年11月30日对已使用二年的路面进行第二次弯沉测定。上行线 行车道共测定1176个点,弯沉值小于或等于0.177mm的有818个点,占 69.6%,平均代表弯沉值0.278mm;超车道测定242个点,弯沉值小于 或等于0.177mm的有216个点,占89.3%。 两次弯沉测定表明:①超载车行驶较少的超车道和下行线行车道的实测 弯沉值均较小,整体强度高;②上行线的行车道弯沉值明显大于超车道 ,也就是行车道的路面结构在过量超载车辆的作用下,整体强度下降,不能满足考虑超载因素之后的容许弯沉值,应采取措施恢复其整体强度。
5.2剪切应力分析
长沙交研所参照弯拉强度验算方法,对剪切强度进行了验算,从计算结 果分析表明:在超载车的作用下产生的最大剪应力是容许弯拉强度δR 的2倍~3倍,瞬时最大剪应力接近各层沥青混合料临界开裂弯拉强度值 。双轮静态时,当量圆四周均会出现较大的剪切应力,车辆行进时,双 轮边缘以外某一纵向区域内形成高剪切应力的疲劳作用,因此产生纵向 裂缝。关于网状裂缝,由于轮载作用时并不完全带有方向性,很大程度 上都是随机的,高剪应力区为双轮作用区域,并非作用线,因此网裂自 然形成。地表水的渗漏,造成中、下面层深度疲劳作用加速破坏,必然 引起凹陷、唧泥的结果。所以,厦漳高速公路由于过量超载车辆产生的剪应力,是造成沥青路面 纵横向裂缝、凹陷的主要原因。
6路面病害处理方案
6.1修补方法
路面损坏的特征主要是裂缝和凹陷这二种类型。维修应根据类型采取不 同的方法。对有裂缝而没有凹陷的地段,用针筒灌注乳化沥青2遍~3遍转贴于中 ,特别是气温高的情况下尽量多灌一些,防止雨水浸入软化水泥稳定碎 石基层,加速面层疲劳破坏。
对凹陷的地段修补,用切割机切开沥青面层,为防止修复后雨水沿着切 割缝隙下浸,表面层切割范围应宽于中面层5cm~10cm,以便铺设防水 卷材。用风镐整齐挖去凹陷的沥青面层和已损坏的基层。用 C25干硬性水泥混凝土现场拌制填补基层,用垂直振动夯锤夯实,待2h 后,洒上一层乳化沥青作为粘层油,先铺沥青下面层和中面层夯实,在 中面层表面新旧沥青的接缝处铺设防水卷材再铺上面层混合料,压实后 开放交通。这种处理方法的效果较好,通车后未发现修补坑槽的二次损 坏。缺点是施工较麻烦。
6.2 路面补强方案
①对上行线行车道弯沉不足且损坏较严重的路段,铣刨8cm,分二层采 用7%PE改性的AC-16Ⅰ型混合料铺筑至原路面标高;对上行线行车道 其他路段,均铣刨4cm,用改性的AC-16Ⅰ型混合料铺筑至原路面标高 。全路段用4cm7%PE改性AK-13A型加上3cm5%SBS改性SMA10型混合料进行全幅罩面;
②对下行线除出现裂缝或网裂的地段进行特殊修补处理外,不作铣刨处 理,用4cm5%SBS改性SMA10型混合料进行全幅罩面;③在全幅罩面之前,对铣刨的边缘均用20cm~25cm宽的防水卷材粘贴在 沥青层接缝上。
7防止超载车辆损坏高速公路路面的措施
7.1路政管理
由于高速公路路面维修困难、费用高、影响行车安全等特性,过量超载 造成路面迅速损坏,仅收点通行费得不偿失。考虑到高速公路收费还贷 问题,以免交通量骤减影响收费,对数量最大的二类车来说,在管理的 措施上,采取入口严格稽查的办法,不允许载货量超过交通部2000年2 号令第三条第五款规定的车辆进入高速公路,是防止路面过早破坏的最 有效措施。
7.2设计留有余地
①分析交通量时,充分考虑转移交通量和超载的因素,应把超载车辆的 荷载都换算成当量轴次,据此算出容许弯沉值,设计时应留有余地;
②沥青中面层、上面层应采用抗车辙、抗浸水性能较好的改性沥青、S MA混合料路面。