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浅析公路路面工程

摘要:路面直接承受各种车辆传递的车轮荷载以及自然气候的作用,因此路面结构是公路很重要的组成部分.根据公路等级和公路环境合理选择路面结构和路面形式,不仅可以提高公路的使用效率,并且可以节约资源和降低成本,最终提高公路的运输效益.因而,对路面工程的研究室公路工程建设中很重要的内容.

作者:张正平

公路主要是由路基和路面构成的带状构造物,其中路基是基础,而路面则直接承受各种路面的路用性能不仅直接影响着公路的使用——车辆的行车安全和行车速度,乘客乘车的舒适性,而且也影响着公路的造价和运营成本。因此根据公路等级和公路环境合理选择路面结构和路面形式,不仅可以提高公路的使用效率,并且可以节约资源和降低成本,最终提高公路的运输效益。所以,对路面工程的研究室公路工程建设中很重要的内容。

1路面的路用性能研究

路面由各种各样的材料铺筑而成,直接承受着车辆荷载和气候、雨水以及一切可能的人为因素的作用,但同时还必须保持以下功能:

(1)路面必须保证良好的使用性能,以保证全天候的各种车辆安全、稳定地使用而不会受到任何其他各种因素的影响。

(2)路面必须具有很好的平整度,可以使车辆即使高速行驶也能保持平稳不致太过颠簸以保证乘客的乘车的舒适性。

(3)路面还必须保持一定的粗糙度,防止车辆在紧急刹车或者雨天行车时因为路滑而产生滑移,这种滑移很有可能导致各种事故产生,影响行车安全和威胁到人民的生命财产安全。

由于路面必须保持以上的功能,因此,在路面的设计和修筑过程中,必须满足和严格考虑到以下路面要求:

(1)路面必须具有足够的强度和刚度。路面结构只有具备了足够的强度和刚度才能抵抗各种各样外在因素的作用和影响,使得在使用年限内不发生过于严重的破坏和过大的变形。

(2)路面必须具有足够的稳定性。路面结构具有足够的稳定性才能在各种自然因素和人为因素的影响下整体稳定度不致降低太快。

(3)路面必须具有足够的耐久性。路面的耐久性是指路面在自然因素和行车荷载多次重复作用下,材料不致迅速衰变、结构不致因疲劳而破坏的性能。

(4)路面必须具有良好的表面性能,包括平整度、抗滑性和耐磨性。平整度用路面纵向凹凸量的偏差值表示,抗滑性和耐磨性通常又指的是路面粗糙度,粗糙度一般用路面与轮胎的摩擦系数和构造深度表示.

2路面的结构

各种荷载和自然环境气候对路面的作用程度随着路面结构深度而逐渐降低。所以,对路面结构的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度递增而递减。由于路面结构的这一受力性质,加上节约资源、降低成本的客观要求,一般将一定深度的路面结构划分为不同的受力层,然后每层分别用经济适用的材料铺筑,既能使各层充分发挥作用,不影响路面整体的使用性能,更能够节约资源和资金。路面结构通常分为:面层、基层和垫层。

2.1面层:面层是路面结构的顶层,直接接触行车荷载和大气层。因此,对面层的强度、刚度、稳定度和抗变形能力都是最高的。除此之外,面层还应具有良好的水稳定性能。通常用于面层的材料有:水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及快料等。

2.2基层:基层位于面层之下,承受着由面层传来的车辆荷载的作用力,并扩散到下面的垫层和土基中。因此,要求基层具有很好的扩散力。同时,实际上,不管路面采用何种材料铺筑都是无法完全防水的,或多或少总有一部分的水从面层渗透到基层,所以也要求基层具有很好的水稳定性。如果基层易受水的侵蚀,则整条公路的使用寿命都不会太长,而且如果基层受损,养护维修也将是十分苦难的。基层铺筑材料主要有:各种结合料(SHE灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石,各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。

2.3垫层:垫层介于基层和土基之间,起着承受起下的作用,既要将基层传下来的荷载很好的传递给地基,同时又要有效地改善地基的湿度和温度条件,防止基层甚至面层的各种使用性能不会受到地基的影响。除此以外,垫层还能够阻止路基挤入基层。修筑垫层的材料,强度要求不一定高,但水稳定性和隔温性能要好。垫层铺筑材料通常分为两种,一种是由松散粒料如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一种是用水泥或石灰稳定土等铺成的稳定类垫层。

3路面分类

通常把路面按照路用性能的优劣和所使用的材料特点分为四个等级:高等级路面、次高等级路面、中级路面和低级路面。高级路面选用的材料较好,通常有水泥混凝土、沥青混凝土、热拌沥青碎石、厂拌沥青碎石、沥青玛蹄脂碎石路面、整齐石块或条石等类型。因此路面陛能很好,强度高、刚度大、稳定性好更重要的是行车舒适性好。但是,造价也相对较高。所以高等级路面一般只有在高速公路、一级公路或者二级公路上才会使用。次等级路面常使用的材料有沥青贯入碎(砾)石、路拌沥青(砾)石、沥青表面处治、半整齐石块等材料,所以各方面的路用性能较之高等级路面自然要差,因此通常使用在二三级公路上面。而中级路面和低级路面一般使用在车流量不多,对路面要求不高的环境,更重要的是能就地取材,节约资源和成本。它们可以使用的材料有泥结碎(砾)石、级配碎(砾)石、水结碎石、不整齐石块、砂砾土、炉渣土等。

不管路面的等级高低,从路面使用的材料来看。可以将路面分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面。柔性路面通常指的是使用沥青混合料或沥青混凝土铺筑而成的,其整体刚度相对于刚性路面要低。在车辆反复作用下竖向变形较大。但是柔性路面行车噪音小,行车舒适性较高。刚性路面主要指水泥混凝土作面层或基层的路面结构。刚性路面的刚度和强度都要比柔性路面强,板体性也要好,但是刚性面层噪音大,对车轮的磨损度大,而且一旦破损则养护维修十分困难,养护维修的成本也很高。半刚性面层是指用修筑在半刚性基层之上的沥青面层,其刚度、强度和板体性介于柔性面层和刚性面层之间。但是,半刚性面层在设计时根据柔性路面设计理论进行设计。

路面在公路工程中有着十分重要的作用,在实际施工过程中一定要对公路等级、公路修筑的环境、公路所承担的运输任务等因素进行仔细研究。认真分析,然后选择合适的路面结构形式、路面等级和路面类型。才能在满足路面的基本要求保证路面的路用性能的前提下,尽可能的节约资源和降低成本。因此,对路面的研究也是十分重要和有意义的!