干线公路改扩建工程新旧路面拼接关键技术的研究
时间：2021-01-09 00:02:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要]为研究干线公路改扩建工程路面设计的关键技术，以相关干线公路改扩建工作为研究对象，采用调研分析、室内试验、理论分析相结合的研究方式，开展干线公路路面拼接形式、水稳基层拼接技术、沥青面层拼接、拼接处防裂措施等系列试验研究，获取和得出了相关数据和结论，分析证明了该研究的有效性和实用性，在此基础上形成了标准化的设计技术。该研究对于干线公路改扩建工程新旧路面拼接技术水平的提高具有积极的意义，具有一定的推广应用价值。
[关键词]干线公路；扩建工程；新旧路面拼接；技术；研究 文章编号：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0028 - 04
近年来，随着诸多干线公路提前达到设计使用寿命，对低等级干线公路升级改建的要求越来越迫切。而近10年来，由于各级公路的新建工程远多于拓宽改造工程，以致在公路拓宽改造方面的设计、施工经验较少。对于干线公路新旧路面拼接技术问题，国内外学者进行了大量研究，1994年，美国出现了水泥混凝土路面沥青加铺层的施工指导手册。同时期，形成了相应的沥青路面加铺水泥混凝土路面的设计方法，并对拓宽工程的加铺方案和拼接方法进行了说明，实例大多是普通道路，应用于高速公路的较少。目前，水泥混凝土路面拓宽的细节措施还没有形成标准和规范。
相对低等级公路改扩建，国内研究热点更多集中于高速公路改扩建工程的关键技术，早期实施改扩建的高速公路都针对本身的特点，开展了科研攻关，研究成果较为丰硕。高速公路改扩建的研究成果和工程实践经验，是低等级公路改扩建的技术参考和支撑。针对行业现状，很有必要根据我国国情，对低等级公路改扩建的新旧路面拼接设计关键技术进行研究。本文借鉴国内外研究成果，通过一系列试验，对公路拓宽改造的相关技术进行了较为系统的研究，得出了重要数据和结论，形成了标准化的设计技术，借得推广应用。
1 路面拼接形式研究
从对部分干线公路改扩建工程的调研来看，在硬路肩能满足技术性能要求的前提下，尽量不挖除旧路硬路肩，充分利用原路面结构，发挥其使用价值；避免新旧路面拼缝位置行车道轮迹带位置，以免拼缝在行车荷载的作用下出现纵向反射裂缝。从实体工程应用效果来看，低等级干线公路改扩建工程新旧路面一般不设置台阶，直接拼接新旧路面结构层。如：南京市239省道高淳东段扩建工程和平顶山市311国道徐西线鲁山县八里仓至尧山镇段改建工程。而高等级公路扩建，宜在沥青面层部位设置一级台阶，以台阶的形式拼接新旧路面，台阶宽度为30cm～ 40cm，从而使水稳基层、沥青面层拼缝错开，提高新旧路面拼接方案的技术可靠度。如我国最早建设的沈大、沪宁高速公路的拓宽改造。
2 水稳基层拼接技术研究
2.1 新旧水稳基层拼接分析
道路扩建工程中，确保新旧基层形成整体，减少拼接裂缝的反射以及对路面结构承载力的影响，是基层拼接需要解决的关键问题。具体是两个问题：一是提高新旧水泥稳定碎石基层竖向拼接界面粘结强度；二是拼接部位新建水泥稳定碎石基层的离析现象较为明显，粗集料较多，影响新旧水泥稳定碎石基层拼缝的强度。通过对不同剂量界面处理剂的粘结面进行拉拔等试验可解决第一个问题。采取减少摊铺机收斗的次数，改进熨平板等，可减少界面处水泥稳定碎石的离析可解决第二个问题。
2.2 水穩基层拼接试验研究
采用室内试验，比选不同的水泥混凝土竖向界面粘结材料乳化沥青、水泥净浆、水泥界面剂的粘结效果，期望能减少界面处的空隙率，增加界面粘结强度。
2.2.1 拉拔试验
从中部将水稳试件切割为2个半体，对半体水稳试件切割面采用3种处理方式，试件在25℃室温条件下养生4d，待表面处理剂凝固，分别用高性能结构AB胶将5个拉拔扣粘结于每个半体试件表面，拉拔扣直径为20mm。其后在25℃室温条件下继续养生ld，待AB胶强度形成时，进行拉拔试验。结果表明：界面剂A：B：水泥=1：3：6时的拉拔强度最高（平均值1. 62，CV27. 02%）；水泥净浆的拉比强度次之（平均值1. 08，CV16. 415），乳化沥青的拉拔强度最差（平均值0.91，CV19.10%）。
2.2.2 复合水稳板试验
本研究采用特制的模具（ 60cm×60cm×20cm）和空压机改制的振动器在实验室内进行水稳板的震动成型，水泥剂量取4.5%，用水量取5.2%～5.6%，水泥稳定碎石级配情况（图1）。
试验过程：对模具成型60cm×60cm×15cm的水稳板，分两层击实，第一层约9cm，第二层约6cm，标准温度25℃条件下湿养，龄期14d。待强度形成后，沿直线将水稳板切割4部分，取其二放入模具两侧。在中间空区拌制新水泥稳定石料，进行新旧水稳板复合分层振动成型，接缝处分别采用界面剂组分A、B与水泥质量比为1：3：6，水泥净浆：水灰比0.6以及乳化沥青：水泥=2：1共三种界面处理剂处理。
根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（ JTJ057 - 94）劈裂强度试验方法（T0806 - 94），测试仪器为多功能路面材料强度试验仪，测试压条的宽度采用18. 75mm，弧面半径为75mm，温度20CC，加载速度0.5kN/s，压力施加方向平行于试件接缝，劈裂强度按下式计算。
式中：α——压条的宽度（mm），取18.75；α——半压条宽对应的圆心角；P——试件破坏时的最大压力（N）；d——试件的直径（mm），取150；H——试件的高度（ mm），取150。
对于大试件：
试件分为3种，即界面剂A：B：水泥=1：3：6，水泥净浆：水灰比0.6，乳化沥青：水泥=2：1，每种试件各4个，进行劈裂试验，按规程计算劈裂强度、平均值、变异系数见表1。
界面剂的劈裂强度值最高，达0.571MPa，而水泥净浆的劈裂强度变异系数最小，为7. 720/0，不同处理方案下的强度损失百分比情况（即跨缝劈裂强度与板中芯样劈裂强度平均值的比值）：界面剂51. 03%；水泥净浆35. 48%；郛化沥青22. 14%。
