我国高速公路沥青路面厚度现状调查分析
随着我国经济的迅速发展,高速公路的里程不断增加。沥青混凝土路面由于它平整性好,行车平稳舒适,噪音低,许多国家在建设高速公路时都优先采用。而半刚性基层具有强度大,稳定性好及刚度大等特点,被广泛用于修建高等级公路沥青路面的基层或底基层。在我国已建成的高速公路路面,90%以上是半刚性基层沥青路面,在今后的国道主干线建设中,半刚性基层沥青路面仍将是主要的路面结构形式。半刚性沥青路面用于高速公路的路面结构具有其合理性,其优点主要表现在:具有较高的强度和承载能力。一般来说,半刚性基层材料具有较高的抗压强度和抗压弹性模量,并具有一定的抗弯拉强度,且它们都具有随龄期而不断增长的特性,因此半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。由于半刚性基层的刚度大,使得其上的沥青层弯拉应力值较小,从而提高了沥青面层抵抗行车疲劳破坏的能力,甚至可认为半刚性基层上的沥青面层不会产生疲劳破坏,这就鼓励人们去减薄面层。并且以多层体系弹性理论为基础的现行规范计算出的这种路面结构面层受到的弯拉应力很小,已不起控制作用,因此得出的路面厚度也偏小。
随着半刚性沥青路面的大量使用,工程实践证明,如果面层不够厚,路表面会很快产生裂缝,初期产生的裂缝对行车无明显影响,但随着表面雨水或雪水的浸入,在大量行车荷载反复作用下,会导致路面强度明显下降,产生冲刷和唧泥现象,使裂缝两测的沥青路面碎裂,加速沥青路面的破坏,影响沥青路面的使用性能。所以路面究竞要多厚,还没有一个确定的观念。不同高速公路的路面结构存在很大差别,甚至不同单位设计的同一条高速公路的路面结构也有显著差别。目前我国高速公路沥青面层的厚度差异很大,薄的仅10cm左右,厚的20cm左右,最厚达32cm,路面结构组合的厚度上的这些显著差异既反映了我国高速公路的半刚性基层沥青路面设计还没有成熟,也反映了设计方法的随意性和一定程度上的盲目性,使路面结构设计要么过分保守,造成较大的材料和资金浪费,要么路面结构过薄,造成早破坏,也将造成经济损失。
国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善,已经提出了比较成熟的设计方法,许多国家提出了典型结构设计方法。第十八届世界道路会议上,认为沥青面层厚度取20cm或20cm以上,则可很少出现表面裂缝。壳牌沥青路面设计方法在概括各国的观点和使用经验时指出,水泥底基层上沥青路面面层厚度取决于允许产生裂缝的程度,常变化在15~25cm之间。在德、法、英、比利时、西班牙、奥地利等国家是采用典型结构法,并通过适当增加面层的厚度等措施来减少反射裂缝。
为了研究半刚性沥青路面的合理厚度范围,为设计路面厚度提供依据,我们对我国广东、浙江、江苏、河南等省区的高速公路的路面结构及使用情况作了调查,下面将调查情况介绍如下:
广东省:广东省全境位于北纬20°09′~25°31′和东经109°45′~117°20′之间。大部分地区为南亚热带和热带季风气候类型,是全国光、热、水资源最为丰富的地区,温度沿纬度的变化显著,年平均气温自粤北而南为9℃~16℃,盛夏7月平均气温为28℃~29℃。全省多数地区年平均降雨量为1500~2000mm,年蒸发量为1000~1200mm,属湿润地区,降雨量的季节变化明显,全省土质以红壤土为主。我们此次调查的路段有:广州—佛山高速公路、广州—深圳高速公路、广州—花都高速公路和深圳深南大道一级公路。四条路的路面结构形式见表1。
调查路段路面结构形式
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