時(shí)間：2022-07-23 04:39:36
導(dǎo)語(yǔ)：在混凝土道路設(shè)計(jì)探討的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
作者：宋高嵩 于曉坤 徐闖 單位：黑龍江工程學(xué)院 東北林業(yè)大學(xué) 公路設(shè)計(jì)院
1水泥混凝土路面設(shè)計(jì)選用可靠度理論的意義
路面的結(jié)構(gòu)可靠度是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定條件下,路面使用性能滿足預(yù)定水平要求的概率。新水泥路面設(shè)計(jì)規(guī)范選定的水泥混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,僅考慮滿足路面的結(jié)構(gòu)性能要求,并以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因而,混凝土路面結(jié)構(gòu)可靠度也可定義為,在規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),在規(guī)定的交通和環(huán)境條件下,行車荷載疲勞應(yīng)力和溫度梯度疲勞應(yīng)力的總和不超過(guò)混凝土彎拉強(qiáng)度的概率。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)是由各種混合料構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu),一般包括土基、基層、墊層和面層組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。因此,這個(gè)整體結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中,任何一個(gè)部分受到損害,都將影響整體結(jié)構(gòu)的性能。從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能要求來(lái)看,必須使路面整體結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度、足夠的穩(wěn)定性和耐久性、良好的表面平整度和表面的抗滑性能等要求。以往的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是輸入給定的材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)、交通參數(shù)以及環(huán)境參數(shù),通過(guò)結(jié)構(gòu)分析,得到在設(shè)計(jì)年限內(nèi)滿足預(yù)定使用要求所需要的結(jié)構(gòu)層厚度的確定值。然而,由于路面結(jié)構(gòu)是用混合材料在現(xiàn)場(chǎng)修筑而成的,材料性質(zhì)的不均勻性及路面結(jié)構(gòu)(幾何尺寸和特性)的不均勻性,使路面結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能和使用性能有很大的不確定性;同時(shí),路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算公式,同路面結(jié)構(gòu)實(shí)際使用狀況很大差異。運(yùn)用結(jié)構(gòu)可靠性理論分析路面結(jié)構(gòu)可靠度,對(duì)上述的各種不確定性因素都加以合理的考慮,使其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更符合實(shí)際。
2水泥混凝土路面設(shè)計(jì)參數(shù)變異水平等級(jí)確定
水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的參數(shù)主要有路面厚度(幾何尺寸)、混凝土彎拉強(qiáng)度、彈性模量、基層頂面綜合回彈模量和結(jié)構(gòu)的疲勞壽命等。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層厚度的變異性,可以通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)厚和鉆芯測(cè)厚的方法取得基本數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,它的變異系數(shù)值分為低、中、高3級(jí)水平,其數(shù)值列于表1,面板厚度的概率分布類型,可采用正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布?；炷翉澙瓘?qiáng)度和彈性模量的變異性,可采用標(biāo)準(zhǔn)小梁試件測(cè)強(qiáng)法和鉆芯測(cè)劈裂強(qiáng)度,以及標(biāo)準(zhǔn)小梁試件測(cè)彎拉模量等取得基本數(shù)據(jù)。基層頂面綜合回彈模量可采用彎沉測(cè)定。水泥混凝土強(qiáng)度бs和彈性模量Ec的相關(guān)性對(duì)路面結(jié)構(gòu)可靠度的影響很明顯,Ps隨著бs-Ec的相關(guān)系數(shù)的增大而增大。若бs-Ec的相關(guān)系數(shù)為0~1時(shí),路面結(jié)構(gòu)可靠度Ps相差2~8個(gè)百分點(diǎn)。因此,бs-Ec的相關(guān)性應(yīng)予以考慮,其相關(guān)系數(shù)一般可取為0.5。動(dòng)荷效應(yīng)參數(shù)S變異性水平與路面結(jié)構(gòu)可靠度Ps關(guān)系是只有當(dāng)其它結(jié)構(gòu)參數(shù)變異性較小(或者說(shuō)Ps值較大)時(shí),S的變異性對(duì)Ps的影響稍明顯。但若動(dòng)效應(yīng)的變異系數(shù)δs變化5個(gè)百分點(diǎn)時(shí),使Ps的變化仍不足0.5個(gè)百分點(diǎn)。因此,運(yùn)荷效應(yīng)實(shí)測(cè)結(jié)果的分析,其變異系數(shù)δs在0.20~0.25?；鶎禹斆婢C合路基回彈模量Er的變異性對(duì)路面結(jié)構(gòu)可靠度Ps的影響比水泥混凝土強(qiáng)度和模量以及板厚的變異性影響小得多,若地基回彈模量的變異系數(shù)δ在0.20~0.50范圍內(nèi)時(shí),對(duì)Ps的影響只有1個(gè)百分點(diǎn)。
3水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中的問(wèn)題淺析
3.1水泥混凝土路面設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠度的分析公路工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)為3個(gè)等級(jí),路面工程的安全等級(jí)僅考慮高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路的路面,相應(yīng)的安全等級(jí)要求規(guī)定為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。為三級(jí)和四級(jí)公路路面增加一個(gè)設(shè)計(jì)安全等級(jí)———四級(jí),并規(guī)定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20a;而設(shè)計(jì)安全等級(jí)為四級(jí)的路面結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠指標(biāo)和目標(biāo)可靠度,系按前三級(jí)的數(shù)值級(jí)差遞降得到的。按施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制和管理要求達(dá)到和可能達(dá)到的具體水平,選用其他等級(jí)。降低選用的變異水平等級(jí),須增加混凝土面層的設(shè)計(jì)厚度要求;而提高選用的變異水平等級(jí),則可降低混凝土面層的設(shè)計(jì)厚度或混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求?？赏ㄟ^(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較予以確定。但對(duì)于高速公路的路面,為保證優(yōu)良的行駛質(zhì)量,不宜降低變異水平等級(jí)。材料性能和結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變異水平等級(jí),按施工技術(shù)、施工質(zhì)量控制和管理水平分為低、中、高三級(jí)。由滑?；蜍壍朗绞┕C(jī)械施工,并進(jìn)行認(rèn)真、嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制和管理的工程,可選用低變異水平等級(jí)。由滑模或軌道式施工機(jī)械施工,但施工質(zhì)量控制和管理水平較弱的工程,或者采用小型機(jī)具施工,而施工質(zhì)量控制和管理認(rèn)真、嚴(yán)格的工程,可選用中低變異水平等級(jí)。采用小型機(jī)具施工,施工質(zhì)量控制和管理水平較弱的工程,可選用高變異水平等級(jí)。設(shè)計(jì)時(shí),可依據(jù)各設(shè)計(jì)參數(shù)變異系數(shù)值在各變異水平等級(jí)變化范圍內(nèi)的情況選擇可靠度系數(shù)。目標(biāo)可靠度是所設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的可靠度水平。它的選取是一個(gè)工程經(jīng)濟(jì)問(wèn)題:目標(biāo)可靠度定得較高,則所設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)較厚,初期修建費(fèi)用較高,但使用期間的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和車輛運(yùn)行費(fèi)用較低;目標(biāo)可靠度定得較低,初期修建費(fèi)用可降低,但養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和車輛運(yùn)行費(fèi)用需提高。通常采用“校準(zhǔn)法”來(lái)確定目標(biāo)可靠度。“校準(zhǔn)法”是對(duì)按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范或設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的已有路面進(jìn)行隱含可靠度的分析,參照隱含可靠度制定目標(biāo)可靠度,則所設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)接納了以往的工程設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn),包含了與原有設(shè)計(jì)方法相等的可接受性和經(jīng)濟(jì)合理性。
3.2交通量計(jì)算取值的分析軸載換算公式是以等效疲勞斷裂損壞原則導(dǎo)出的。對(duì)于同一路面結(jié)構(gòu),軸載和標(biāo)準(zhǔn)軸載產(chǎn)生相同疲勞損耗時(shí),才能等效換算。在交通調(diào)查分析雙向交通的分布情況時(shí),應(yīng)選取交通量方向分配系數(shù),一般可取0.5;并依據(jù)設(shè)計(jì)公路的車道數(shù),確定交通量車道分配系數(shù)(應(yīng)剔除2軸4輪以下的客、貨車交通量),即為設(shè)計(jì)車道的年平均日貨車交通量ADTT,然后用軸載當(dāng)量換算系數(shù)法或車輛當(dāng)量軸載系數(shù)法求得Ns,再根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期t和輪跡分布系數(shù)、交通量增長(zhǎng)率求得累計(jì)作用次數(shù)Ne,確定交通分級(jí)。
3.3水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合的設(shè)計(jì)分析對(duì)于路基用土,高液限粘土及含有機(jī)質(zhì)細(xì)粒土,不能用做高速公路和一級(jí)公路的路床填料或二級(jí)和二級(jí)以下公路的上路床填料;高液限粉土及塑性指數(shù)大于16或膨脹率大于3%的低液限粘土,不能用做高速公路和一級(jí)公路的上路床填料。因條件限制而必須采用上述土做填料時(shí),應(yīng)摻加石灰或水泥等結(jié)合料進(jìn)行改善。對(duì)于基層材料選擇時(shí),特重交通適宜貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土?xí)r,設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)按復(fù)合式路面分析,且強(qiáng)度以試驗(yàn)為準(zhǔn)。對(duì)水泥混凝土面層下基層的首要要求是抗沖刷能力。不耐沖刷的基層表面,在滲入水和荷載的共同作用下,會(huì)產(chǎn)生唧泥、板底脫空和錯(cuò)臺(tái)等病害,導(dǎo)致行車的不舒適,并加速和加劇板的斷裂?；炷撩鎸酉虏捎秘毣炷粱鶎?主要是為了增加基層的抗沖刷能力,并不要求它有很高的強(qiáng)度。高強(qiáng)度的貧混凝土并不能使面層厚度降低很多,反而會(huì)增加混凝土面層的溫度翹曲應(yīng)力,并產(chǎn)生會(huì)影響到面層的收縮裂縫。另外,新規(guī)范取消了基層頂面綜合模量的規(guī)定值的要求。對(duì)于面層板來(lái)說(shuō),我國(guó)絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設(shè)傳力桿。不設(shè)傳力桿的主要原因是施工不便。但接縫是混凝土路面的最薄弱處,唧泥和錯(cuò)臺(tái)病害,除了基層不耐沖刷外,接縫傳荷能力差也是一個(gè)重要原因。同時(shí),在出現(xiàn)唧泥后,無(wú)傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產(chǎn)生板塊斷裂。此外,接縫無(wú)傳力桿的舊混凝土面層在考慮設(shè)置瀝青加鋪層時(shí),往往會(huì)因接縫傳荷能力差易產(chǎn)生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。為了改善混凝土路面的行駛質(zhì)量,保證混凝土路面的使用壽命,便于在使用后期鋪設(shè)加鋪層,新規(guī)定了在承受特重和重交通的普通混凝土面層的橫向縮縫內(nèi)必須設(shè)置傳力桿。另外,新規(guī)范僅強(qiáng)調(diào)了在鄰近橋梁或其他固定構(gòu)造物處設(shè)置脹縫,取消了變坡點(diǎn)、小半徑曲線設(shè)脹縫的限制,使行車更順暢。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中,還有許多問(wèn)題,只有認(rèn)真研究設(shè)計(jì)規(guī)范,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,才能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)。
作者：楊建義
道路的主體部分，一個(gè)是路基，一個(gè)是表面。前者屬于一段規(guī)定了填充材料的道路內(nèi)在基礎(chǔ)部分，被外層混凝土所包裹，與路面一起承受上方的壓力。路面則是這樣一層堅(jiān)硬的外殼，由兩層以上的材料組成。一方面它保護(hù)著里面的路基免受雨水和不平均壓力的傷害，另一方面，內(nèi)部的土層為外層提供后備支撐，并減少了混凝土的作業(yè)量，減少成本，也具有一定保護(hù)環(huán)境的意義，因?yàn)榛炷恋氖褂脤?shí)際上是一種對(duì)資源的消耗，越少使用越好。
1水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題
1.1混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的目的一個(gè)是保證通車情況，另一方面在不影響使用水平的前提下節(jié)省不必要的浪費(fèi)，使各種性能達(dá)到最優(yōu)。這也是路面設(shè)計(jì)是否合格的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)要參考2002年出臺(tái)的一項(xiàng)道路規(guī)范，這里總結(jié)了過(guò)去幾年對(duì)于道路設(shè)計(jì)的一些先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的處理方法，對(duì)于老舊的施工方法做出修整，一些計(jì)算公式也增加考慮了實(shí)際因素的一些數(shù)值。能夠更貼近真實(shí)的道路施工需要，總結(jié)吸收了近年來(lái)最新的研究成果，主要增加了路面結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)和加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)重荷載，修正了應(yīng)力計(jì)算公式，拓寬了應(yīng)力分析使用范圍，充實(shí)了連續(xù)配筋混凝土面層配筋方法，細(xì)化了路面結(jié)構(gòu)組合和材料組成性質(zhì)參數(shù)要求，修改了舊混凝土路面調(diào)查和評(píng)定方法，還補(bǔ)充了交通分析方法。由于路面的主要破壞性因素與必須面對(duì)的還是行車的時(shí)候造成的重力擠壓。路面設(shè)計(jì)著重要考慮最大能夠承受的重力。超過(guò)這個(gè)數(shù)值就會(huì)出現(xiàn)路面下沉，扭曲變形，甚至斷裂，塌陷。以下是道路路面需要使用的材料和成分比例，這是通常情況下道路需要遵守的操作比例和構(gòu)成形式，具體數(shù)值（表略）。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是以最低的壽命周期費(fèi)用提供一種在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)滿足預(yù)定使用性能要求的路面結(jié)構(gòu)。路面的設(shè)計(jì)使用期是指新建或改建的路面從開(kāi)始使用至使用性能退化到預(yù)定的最低標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的時(shí)間段。路面使用性能包括結(jié)構(gòu)性能和功能性能，在路面的使用期內(nèi)隨行車荷載和環(huán)境因素的不斷作用而逐漸衰減，路面在使用末期內(nèi)不一定損壞到無(wú)法使用，而是必須采取重大的措施(例如加鋪面層等)以恢復(fù)其使用性能。路面使用初期的使用性能主要與施工技術(shù)水平和施工質(zhì)量有關(guān)，在行車荷載和環(huán)境因素的綜合作用下，其使用性能退化的速率主要與路面結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)有關(guān)。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包含結(jié)構(gòu)、材料和表面特性，主要分為以下七部分：(1)行車道路路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件、交通要求和材料供應(yīng)等情況，選擇路面的結(jié)構(gòu)層次、各結(jié)構(gòu)層次的類型和厚度以組合成能提供均勻、穩(wěn)定支承、減輕或防止卿泥和錯(cuò)臺(tái)等病害、承受預(yù)期車輛荷載作用、滿足路面設(shè)計(jì)使用性能和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用要求的路面結(jié)構(gòu)。(2)面層接縫構(gòu)造和配筋設(shè)計(jì)。確定面層板塊的平面尺寸，選擇和布置路面接縫的類型和位置，設(shè)計(jì)接縫的構(gòu)造(傳荷裝置和填封)，確定板內(nèi)的配筋用量和鋼筋布置。(3)路面排水設(shè)計(jì)。選擇路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的布設(shè)方案，確定各項(xiàng)排水設(shè)施的構(gòu)造尺寸和材料規(guī)格要求。(4)路肩鋪面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)。選擇路肩的結(jié)構(gòu)層次、各結(jié)構(gòu)層的類型和厚度。(5)面層厚度設(shè)計(jì)。確定為滿足設(shè)計(jì)使用期內(nèi)要求所需的混凝土面層厚度。(6)各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì)。選擇合適的組成材料，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)以提供滿足各結(jié)構(gòu)層性能要求的混合料。(7)路面表面特性設(shè)計(jì)。進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)的路面抗滑和降噪設(shè)計(jì)，提供滿足抗滑、低噪聲要求的路面表面的技術(shù)措施。
1.2結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)方法步驟考慮混凝土路面的極限承載能力時(shí)，路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程和方法與普通水泥混凝土有所不同，基本可遵循下述步驟進(jìn)行：(1)收集并分析交通參數(shù)。采集初始年日平均交通量和交通組成、軸載譜、歷年交通量及交通組成，確定方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)。在此基礎(chǔ)上計(jì)算軸載換算系數(shù)和設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)，選定設(shè)計(jì)使用期和交通量平均增長(zhǎng)率，計(jì)算設(shè)計(jì)使用期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計(jì)作用次數(shù)。根據(jù)重載車輛的軸載分布特征，通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)的方法，推算設(shè)計(jì)期內(nèi)對(duì)應(yīng)不同出現(xiàn)概率的最大軸載值。(2)確定最不利車輛軸載值和溫度梯度值。根據(jù)公路所在自然區(qū)劃，按規(guī)范給定的最大溫度梯度值，繪制該區(qū)的日溫度梯度頻率分布曲線。綜合考慮車輛軸載與溫度梯度，得出一定總體保證率下對(duì)應(yīng)的最不利車輛軸載值和溫度梯度值。(3)初擬路面結(jié)構(gòu)。按交通狀況、環(huán)境(氣溫和降水)、土基(土質(zhì)、地下水位)和材料供應(yīng)等條件，選擇路面結(jié)構(gòu)層次組合及各層的類型和材料組成，擬定各結(jié)構(gòu)層的厚度、面層板的平面尺寸及接縫類型和構(gòu)造。(4)混合料組成設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)參數(shù)確定。設(shè)計(jì)面層和基層混合料的配合比，試驗(yàn)確定混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度和彈性模量以及基層、墊層和土基的回彈模量。
2水泥混凝土路面維修技術(shù)
公路隨著時(shí)間增長(zhǎng)問(wèn)題就會(huì)依次暴露。因此除了做好循環(huán)修護(hù)工作之外，加強(qiáng)保養(yǎng)，創(chuàng)造新的保護(hù)措施也是十分積極的做法。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的問(wèn)題，具體問(wèn)題具體來(lái)對(duì)待，對(duì)一些小的坑洞填平修護(hù)，對(duì)于大型問(wèn)題必要時(shí)要阻塞一部分路段，制定時(shí)間和方案徹底性的修護(hù)達(dá)到可靠標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行放行。做好路障和標(biāo)語(yǔ)措施，一定要明顯醒目。否則昏暗的天氣或傍晚時(shí)，由于能見(jiàn)度低，可能會(huì)造成交通事故。一些重力承受較大，交通量頻繁的地段，道路表面在必要時(shí)可以再加一層。這需要考慮資金、外部環(huán)境、道路壽命、是否有新建計(jì)劃等方面來(lái)看，加鋪之前也有一些情況要調(diào)查，大致如下：(1)公路修建和養(yǎng)護(hù)技術(shù)資料。路面結(jié)構(gòu)和材料組成、接縫構(gòu)造及養(yǎng)護(hù)歷史等；(2)路面損壞狀況。損壞類型、輕重程度、范圍及修補(bǔ)措施等；(3)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。路表彎沉、接縫傳荷能力、板底脫空狀況、面層厚度和混凝土強(qiáng)度等；(4)已承受的交通荷載及預(yù)計(jì)交通需求，交通量、軸載組成及增長(zhǎng)率等；(5)環(huán)境條件。沿線氣候條件、地下水以及路基和路面的排水狀況等。特別要注意的是，混凝土路面材料與材料中間會(huì)有施工必然會(huì)留下的縫隙，留下的原因是對(duì)于熱脹冷縮做一個(gè)緩沖，防止道路內(nèi)部壓力不平均而斷裂。這個(gè)縫隙是比較脆弱的，會(huì)在使用過(guò)程中最先勞損破敗，這要求對(duì)于縫隙的填充材料要優(yōu)質(zhì)選擇并且及時(shí)更補(bǔ)。不然會(huì)出現(xiàn)的狀況有：在氣溫較冷的天氣和季節(jié)，混凝土自身收縮后孔隙變大，降水和異物會(huì)趁機(jī)進(jìn)入孔隙，殘留在里面，腐蝕內(nèi)部環(huán)境，而在夏季膨脹的時(shí)候內(nèi)部的異物與材料邊緣互相爭(zhēng)搶空間，最終邊緣將受到損害。修理辦法也就是清除內(nèi)部的殘缺的填充液體和異物，沖刷干凈后加入新鮮的填充物。抹平。這個(gè)工作要制定一定的提前修理方案，在一定的周期內(nèi)完成。等到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再處理，往往就太晚了。填料應(yīng)當(dāng)操作的季節(jié)是春天和秋天，其他季節(jié)應(yīng)選擇溫度適中而干爽晴朗的天氣。其他問(wèn)題如坑槽，意外的孔和洞產(chǎn)生的原因可能是混凝土自身不夠純凈，里面夾有木頭碎屑，垃圾等等，行車通暢程度因此減弱。處理方法比較靈活，對(duì)于較嚴(yán)重的傷害的一般針對(duì)聚集存在，尺寸小于3cm的損傷直接用瀝青混凝土抹平。
作者：潘英炬 潘萬(wàn)峰 吳彪 趙春生
近年來(lái)，各地修建了不少水泥混凝土路面，但從實(shí)際使用情況看，很多路面都未能很好地服務(wù)到設(shè)計(jì)使用年限，較早地出現(xiàn)了裂縫、斷板、麻面、露骨、錯(cuò)臺(tái)和脫皮等損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了道路的使用性能，在安全方面存在很大的交通隱患。這里除各種自然因素的影響和施工質(zhì)量問(wèn)題外，還應(yīng)從設(shè)計(jì)構(gòu)造、設(shè)計(jì)理論的角度加以完善。因此，如何提高水泥混凝土路面的安全使用性能，必須要從安全角度去思考水泥混凝土的路面設(shè)計(jì)。
一、重視路基設(shè)計(jì)
1、路基是路面的基礎(chǔ)。密實(shí)、穩(wěn)定和均質(zhì)的路基是保證路面使用質(zhì)量的先決條件。為此，在設(shè)計(jì)中保證路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是十分必要的。我們東北所在地區(qū)尤其要充分考慮由于凍融循環(huán)作用土基強(qiáng)度與穩(wěn)定性會(huì)隨時(shí)間衰減等問(wèn)題。2、重視和加強(qiáng)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察工作。在設(shè)計(jì)中必須掌握詳細(xì)的水文、地質(zhì)等設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，認(rèn)真、慎重地對(duì)不良地質(zhì)地段進(jìn)行徹底處置，明確技術(shù)處理方案。①地質(zhì)條件為土壤天然含水量高、透水性差、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)慢的軟土地基(一般軟弱層在3m以上)，視公路等級(jí)、軟土物理力學(xué)指標(biāo)、工期安排等實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)上采取必須經(jīng)濟(jì)、合理、行之有效的處置方法。②路線在沼澤、濕地、水塘、魚(yú)池及水田區(qū)等經(jīng)過(guò)的不良地段(軟弱層在3m以下)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)采取拋石擠淤、徹底清淤換填及加鋪土工格柵等方案。確保路基的穩(wěn)定。③對(duì)地下水位高的路段，要增加土基抵抗凍融循環(huán)的作用。3、路基填土的土質(zhì)對(duì)路基穩(wěn)定性影響很大，為此在選定取土場(chǎng)時(shí)要選用土質(zhì)水穩(wěn)性和抗凍融性好的土場(chǎng)。如不具備條件時(shí)，采用膨脹土或自然含水量大的粘性土填筑，設(shè)計(jì)中要摻拌一定比例的石灰，以保證路基的密實(shí)，防止不均勻沉陷。4、針對(duì)路基存在的質(zhì)量通病問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中必須提出切實(shí)可行的根治處理措施。①低填淺挖路段和填挖交界處在處理上要保證路基受力區(qū)的強(qiáng)度。②半填半挖和橫斷面橫坡大的路段，在處理上要保證路基的穩(wěn)定性。③處治橋頭跳車及涵頂下沉采取徹底清淤，保證橋、涵頭回填區(qū)基底承載力，采用“水沉砂”分層填筑。5、排水不及時(shí)是造成公路病害的主要誘因之一，必須認(rèn)真做好道路的系統(tǒng)排水設(shè)計(jì)。①排水設(shè)計(jì)必須考慮與農(nóng)田、水利建設(shè)相配合，同時(shí)要考慮沿線的河流、水系情況。在穿過(guò)村鎮(zhèn)時(shí)，還必須考慮與供、排水設(shè)施及建設(shè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，以保證排水順暢；②填方路基無(wú)論是高路堤還是低路堤都必須設(shè)置邊溝或排水溝，地面自然縱坡較大的路段還必須設(shè)石砌邊溝或跌水、急流槽等。尤其是經(jīng)過(guò)水田區(qū)、濕地的路段更應(yīng)設(shè)置合適的排水溝，使路基免遭水的浸害；③為排除挖方段路面墊層內(nèi)積水及橫向來(lái)水，采取設(shè)置縱向盲溝措施；④為排除通過(guò)路面的接縫、裂縫或空隙，或者由路基或路肩滲人并滯留在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，針對(duì)不同的路面結(jié)構(gòu)組合可沿路面邊緣設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)，或者在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)設(shè)置排水基層或排水墊層排水系統(tǒng)；⑤對(duì)路基范圍內(nèi)出露地下水(如泉水)或地下水位高的路段，要進(jìn)行詳細(xì)水文調(diào)查，對(duì)不同地下水類型和補(bǔ)給來(lái)源采取設(shè)置暗溝、暗管及滲溝等地下排水設(shè)施，將水引至路基以外.防止冬季形成涎流冰，危害路基。
二、合理設(shè)計(jì)墊層和基層
1、墊層在路基水溫狀況不良的路段上，路基與基層之間宜設(shè)墊層。從面改善土基的濕度和溫度狀況，保證混凝土面板和基層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及抗凍脹能力；擴(kuò)散由基層傳來(lái)的荷載應(yīng)力，減少土基的應(yīng)力和變形。此外，墊層還能阻止路基土擠入基層中，以保證路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。墊層材料的強(qiáng)度要求不一定要高，但其水穩(wěn)性、隔熱性能要好。墊層材料以就地取材為原則，一般采用顆粒材料(砂、砂礫、爐渣等)。墊層的最小厚度為15cm，其寬度應(yīng)比基層每側(cè)至少寬出25cm，當(dāng)路基為膨脹土或路面排水不良時(shí)，墊層應(yīng)與路基同寬。在北方冰凍地區(qū)，為了防止不均勻凍脹，要求路面的總厚度應(yīng)不小于混凝土路面防凍最小厚度，否則，應(yīng)通過(guò)設(shè)置墊層補(bǔ)足。(1)在本地區(qū)，為了保證水泥混凝土面層板不產(chǎn)生凍脹裂縫和錯(cuò)臺(tái)等破壞現(xiàn)象，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)路基水溫狀況不良的中、潮濕路段，在按強(qiáng)度要求計(jì)算出路面厚度的基礎(chǔ)上，尚應(yīng)增設(shè)一定厚度的防凍層。(2)防凍層厚度應(yīng)根據(jù)最大凍深及路基的土質(zhì)、土的平均稠度、路基水文狀況而確定，防凍層材料必須選用粗顆粒材料。2、基層混凝土面板下設(shè)置基層，不僅為混凝土面板提供均勻而穩(wěn)定的支承，且能防止錯(cuò)臺(tái)、凍脹等路面病害，保證路面的整體性，延長(zhǎng)路面的使用壽命。基層應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，且斷面正確，表面平整。基層材料根據(jù)交通等級(jí)，當(dāng)?shù)貤l件和經(jīng)濟(jì)性等因素選用貧混凝土、瀝青混合料、水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣、級(jí)配碎(礫)石、填跟碎石等。(1)水泥混凝土路面各種接縫較多，接縫處易產(chǎn)生滲水現(xiàn)象，并逐漸浸蝕基層和土基。為此在確定基層時(shí)必須選用具有足夠剛度及水穩(wěn)定性好、耐沖刷的基層類型。(2)在基層設(shè)計(jì)中，要達(dá)到防卿泥、防冰凍、防水、提高結(jié)構(gòu)層承載力的目的，在高等級(jí)公路上以采用水泥穩(wěn)定砂礫、二灰穩(wěn)定碎石較為理想。(3)為減少混凝土面板與基層的摩阻系數(shù)，預(yù)防混凝土面層開(kāi)裂，宜采用有一定透水或吸水能力的基層，不宜在原有舊水泥混凝土路面或黑色路面上加鋪水泥混凝土層，如必須利用舊路面時(shí)，應(yīng)加砂類松散材料墊層。(4)水泥穩(wěn)定類基層厚度不宜小于18cm，二灰結(jié)構(gòu)不宜小于25cm，否則形成不了板體。同時(shí)材料的級(jí)配、含泥量等其他指標(biāo)必須嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
三、完善面層設(shè)計(jì)
混凝土面層直接承受行車荷載和自然因素的作用，直接體現(xiàn)使用功能的好壞，同時(shí)又是混凝土路面的承重結(jié)構(gòu)。混凝土面板應(yīng)保證表面平整、耐磨、抗滑。1、面層在設(shè)計(jì)中必須保證面層具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、良好的溫度穩(wěn)定性、耐磨、抗滑、平整和不透水，杜絕因設(shè)計(jì)考慮不周導(dǎo)致路面在使用期限內(nèi)產(chǎn)生裂縫、斷板、露骨、麻面及脫皮等破壞現(xiàn)象。2、對(duì)路用水泥要加以選擇，應(yīng)采用抗折強(qiáng)度高、收縮小、耐磨性強(qiáng)、抗凍性好的道路硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。3、控制砂石質(zhì)量，特別要控制含泥量指標(biāo)。據(jù)有關(guān)研究資料表明:含泥量增加1%，混凝土的強(qiáng)度將會(huì)減少10%。為此，含泥量決不允許超標(biāo)，并且規(guī)定:砂子含泥量要控制在2%以內(nèi)，碎石含泥量不允許超過(guò)1%。同時(shí)對(duì)碎石中針片狀顆粒含量也要嚴(yán)格控制，不允許大于10%，以保證混凝土路面的強(qiáng)度和耐久性。砂石材料的其他指標(biāo)要符合設(shè)計(jì)規(guī)范。4、要重視混凝土路面各種接縫的設(shè)置?；炷厦鎸邮怯梢欢ê穸鹊幕炷撩姘褰M成的，具有熱脹冷縮的性質(zhì)。由于東北地區(qū)四季氣溫的變化明顯，混凝土板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮。白天和夜間溫差較大，以及板自重和車輪荷載等的約束，造成板的斷裂或拱脹破壞。為了避免這些缺陷，水泥混凝土路面需要設(shè)置縱縫和橫縫，接縫設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)范要求。5、對(duì)特殊路段、特殊部位，如路基填挖交界處、圓管涵及箱涵處或板下埋有地下設(shè)施等土質(zhì)不均勻容易產(chǎn)生路基不均勻下沉的路段，宜加設(shè)鋼筋網(wǎng)，使這些部位受力均勻，緩解和防止路基不均勻下沉，從而避免混凝土板開(kāi)裂。
四、線型設(shè)計(jì)
針對(duì)原有道路改造的特點(diǎn)，在道路設(shè)計(jì)中原則上盡量利用原有的道路結(jié)構(gòu)層。但個(gè)別路段，如視線不良、急彎、陡坡等就必須進(jìn)行規(guī)范調(diào)整，以滿足行車安全舒適要求，避免發(fā)生各種交通事故。
摘要： 水泥混凝土道路是我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)闹匾е?，在我?guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中起著極為重要的作用。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路交通負(fù)荷越來(lái)越大，且呈現(xiàn)出越來(lái)越為明顯的地區(qū)差異，原有設(shè)計(jì)理論和施工工藝的很多缺陷被暴露出來(lái)。本文以《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2011）為基準(zhǔn)，以廣東省江門市為例，就基于地區(qū)特點(diǎn)的水泥混凝土道路設(shè)計(jì)策略進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。
關(guān)鍵詞： 新版規(guī)范 ，交通負(fù)荷， 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) ，軟土路基
1 引言
作為我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)闹匾е嗷炷恋缆吩谖覈?guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中起著極為重要的作用。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，公路交通負(fù)荷越來(lái)越大，且呈現(xiàn)出明顯的地區(qū)差異。面對(duì)越來(lái)越大的交通負(fù)荷，原有設(shè)計(jì)理論和施工工藝的已經(jīng)不能滿足新時(shí)期公路交通運(yùn)輸?shù)男枨?。為此，中交公路?guī)劃設(shè)計(jì)院有限公為根據(jù)交通運(yùn)輸部有關(guān)要求，負(fù)責(zé)了原規(guī)范的修訂編寫(xiě)工作，根據(jù)國(guó)內(nèi)外近年來(lái)水泥混凝土路面科研成果和技術(shù)資料，在對(duì)我國(guó)已建和在建公路水泥混凝土路面全面技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，廣泛征求了廣大專家和業(yè)界的意見(jiàn)，完成了《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40-2011）（以下以《新規(guī)范》簡(jiǎn)稱）的編寫(xiě)工作，給予水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)以更為科學(xué)的指導(dǎo)。下面，本文以《新規(guī)范》為基礎(chǔ)，結(jié)合廣東地區(qū)特點(diǎn)，以廣東江門市濱江新區(qū)新南路東段項(xiàng)目為例就如何針對(duì)地區(qū)特點(diǎn)設(shè)計(jì)水泥混凝土道路進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。
2 項(xiàng)目地區(qū)特點(diǎn)
江門市濱江新區(qū)位于江門市北部，定位為具有現(xiàn)代化氣息、功能完善、環(huán)境優(yōu)美的濱水園林新城區(qū)。濱江新區(qū)距廣州、珠海、澳門均不足100公里，且江門市內(nèi)有客運(yùn)碼頭，周邊還有3個(gè)包括可泊萬(wàn)噸級(jí)遠(yuǎn)洋貨輪的新會(huì)港在內(nèi)的貨運(yùn)碼頭。中江、江珠、江鶴三條高速公路在區(qū)內(nèi)交匯，珠三角城際輕軌快線在區(qū)內(nèi)預(yù)設(shè)站點(diǎn)，再加上港珠大橋的規(guī)劃建設(shè)，江門市將成為港澳通往西南的重要交通中轉(zhuǎn)站。氣候方面，江門市屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，夏秋盛吹偏南風(fēng)，常有臺(tái)風(fēng)侵襲且?jiàn)A帶暴雨，風(fēng)力最高可達(dá)12級(jí)，冬春季節(jié)則多吹偏北風(fēng)，常受寒潮影響出現(xiàn)霜凍或低溫陰雨天氣。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，年平均降雨量在1800mm左右，汛期為4月至9月，集中了全年80%左右降雨量。項(xiàng)目所處地貌屬于三角洲邊緣淤?zèng)_積地帶，多為魚(yú)塘、農(nóng)田，孔口標(biāo)高在+2.05~+3.19m（黃海高程）之間，場(chǎng)地附近有江門斷裂和木朗斷裂，地震基本裂度為Ⅶ度，具有“頻度高、震級(jí)小”的特點(diǎn)，場(chǎng)地和地基屬于穩(wěn)定類型。項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)地下水和地表水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋結(jié)構(gòu)均無(wú)腐蝕性，但對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕作用。
3 新南路東段水泥凝土路面設(shè)計(jì)方案策略
3.1 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)
在2002版規(guī)范中，在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方面僅規(guī)定了路床填料、路堤設(shè)計(jì)標(biāo)高、路基壓實(shí)度等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路基壓實(shí)度也是以《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013）作為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，隨著《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013）的廢止，《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30的推行使路基設(shè)計(jì)要求更為明確，但依然存在許多模糊的地方。2011版新規(guī)范明確指出了不同交通荷載等級(jí)下路床頂面綜合回彈模量值要求，考慮新南路承擔(dān)交通出行和貨運(yùn)交通的功能和未來(lái)服務(wù)能力，應(yīng)當(dāng)保證路基綜合回彈模量值達(dá)到60Mpa以上，并采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)保證路基壓實(shí)度。同時(shí)還應(yīng)考慮在面層加鋪熱瀝青混凝土增強(qiáng)纖維，提高路面抗性，減少路面開(kāi)裂等現(xiàn)象，延長(zhǎng)路面使用壽命，以免因后續(xù)維修影響城市交通正常運(yùn)行。為了避免4~9月份汛期集中全年80%左右降雨量所帶來(lái)的地表沖刷和滲入影響，應(yīng)當(dāng)加設(shè)地下排水措施并加設(shè)排水墊層，同時(shí)采用抗沖刷能力強(qiáng)的材料進(jìn)行穩(wěn)定處理。為進(jìn)一步提高排水效果，避免產(chǎn)生積水，路拱橫坡應(yīng)有2%左右坡度，路肩橫坡應(yīng)有3%左右坡度，同時(shí)設(shè)置縱向集水溝和集水管，提高路面排水能力。
3.2 縱橫斷面和接縫設(shè)計(jì)
新南路東段項(xiàng)目多處魚(yú)塘、農(nóng)田等地塊，項(xiàng)目沿線需要大量填方，其現(xiàn)狀道路標(biāo)高為4.29m，主要交叉口規(guī)劃標(biāo)高均為4.0m，周邊土地利用規(guī)劃標(biāo)高在3.63~5.50m之間，人工水系最高水位為2.0m，設(shè)計(jì)行車速度為60Km/h。充分考慮交叉路網(wǎng)、平縱組合、土方平衡、排水順暢、地下管線、節(jié)省投資、用地規(guī)劃等因素，為了避免不當(dāng)?shù)钠娇v組合，構(gòu)建出安全什么的行車平縱線形，根據(jù)2011版規(guī)范，整個(gè)項(xiàng)目2.98km路面共設(shè)9個(gè)變坡點(diǎn)，最小坡度為0.3%，最大縱坡1.142%，以滿足排水要求。
在橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮景觀要求、遠(yuǎn)期交通量、道路銜接、沿路兩側(cè)用地規(guī)劃等。新南路東段屬于城市道路，且濱江新區(qū)定位為濱水園林城區(qū)，景觀要求較高，同時(shí)隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來(lái)交通量變化極大，必須為增加車道留下余地，同時(shí)還需要同新南路西段橫斷面銜接，因此采用2.5m（預(yù)留用地）+2.0m（人行道）+1.0m（綠化帶）+3.0m（非機(jī)動(dòng)車道）+4.5m（邊分隔帶）+15.5m（機(jī)動(dòng)車道）+3.0m（中央分隔帶）+15.5m（機(jī)動(dòng)車道）+4.5m（邊分隔帶）3.0m（非機(jī)動(dòng)車道）1.0m（綠化帶）+2.0m（人行道）2.5m（預(yù)留用地）=60.0m（道路紅線寬度）的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置。
江門區(qū)氣溫變化不大，但考慮冬春季節(jié)容易受寒潮影響出現(xiàn)霜凍或低溫陰雨天氣，需要路面具有較好的伸縮性，路面采用矩形板塊布局的形式，設(shè)置橫向接縫和縱向接縫。由于新南路段交通負(fù)荷較大，橫向接縫應(yīng)當(dāng)采用傳力桿假縫形式進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)路面與路肩之間的縱向接縫設(shè)置螺紋鋼筋作為拉桿。此外，為了避免汛期雨水沖刷和滲水造成路面損害，還應(yīng)當(dāng)采用同接縫槽壁黏結(jié)力強(qiáng)、回彈性好，能適應(yīng)板塊收縮的填縫材料進(jìn)行填縫處理，如硅酮、聚氨酯類填縫材料。
3.3 路基設(shè)計(jì)
由于本項(xiàng)目均為填方路基，根據(jù)2011版規(guī)范相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用礫類土、砂類土等粗粒土作為填料，嚴(yán)禁采用強(qiáng)膨脹土、淤泥和有機(jī)土填筑路堤。對(duì)于漁塘、農(nóng)田等浸水部分路基要禁止采用粉質(zhì)土填筑，宜采用滲水性較好的土作為填料。橋涵臺(tái)后和填控方交接處要設(shè)置過(guò)渡段，并采用碎石、礫類土、砂類土來(lái)填筑，同時(shí)采用分層壓實(shí)的方法，保證壓實(shí)度不低于96%?？紤]全線道路填方高度大，且沿線多規(guī)劃為居住用地和自然村，邊坡防護(hù)宜采用草灌護(hù)坡進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，對(duì)于容易受洪水沖刷路段，則采用植物與漿砌片石結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)。
4 結(jié)束語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)，在水泥混凝土路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)分析地區(qū)地質(zhì)、水文、氣候特點(diǎn)，并根據(jù)公路等級(jí)和交通荷載強(qiáng)度，尤其是未來(lái)荷載強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)，嚴(yán)格按照2011版《新規(guī)范》設(shè)計(jì)公路結(jié)構(gòu)組合、接縫、配筋等，避免無(wú)意中走進(jìn)2002版規(guī)范的誤區(qū)引用老標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，只有這樣才能真正保證公路質(zhì)量和使用壽命，提高其交通運(yùn)輸承受能力。