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水泥混凝土路面设计存在的问题

日期: 2016-10-20
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   摘要:本文论述了水泥混凝土路面在欧美国家和国内的发展现状,深入分析我国在水泥混凝土路面设计中存在的问题与不足。提出大力发展水泥混凝土路面是当前中国公路建设的客观需求,是节约能源、保护环境、发展当地经济的重要战略措施。 

      水泥混凝土路面 设计 使用状况 

 1.国外水泥混凝土路面设计 

  1.1路面类型 
  欧美水泥混凝土路面典型的有3种:普通水泥混凝土路面(JPCP)、钢筋混凝土路面(JRCP)、连续配筋混凝土路面(CRCP)。美国有36个州修建普通水泥混凝土路面,欧洲国家早期修建的大多为普通水泥混凝土路面,20世纪80年代以来连续配筋混凝土路面得到了快速发展。 
  1.2设计使用期 
  美国多数州水泥混凝土路面设计使用期为11~20年,12个州为21~30年,6个州超过30年。欧洲水泥混凝土路面设计使用期很长,一般为30~40年。 
  1.3接缝间距 
  美国各州处于不同气候区的普通水泥混凝土路面接缝间距为4~6 m,平均接缝间距为4.6m;钢筋混凝土路面的接缝间距为6~24 m,平均接缝间距为12.5m。欧洲普通水泥混凝土路面接缝间距一般为4.5~5 m,钢筋混凝土路面接缝间距一般为5~25m。 
  1.4基层类型及厚度 
  美国大多数州要求水泥混凝土路面采用排水基层。排水基层可促进路面结构排水,减少唧泥和错台现象发生。大多数州使用的排水基层级配基本上与传统密级配碎石基层相同,只是减少了细颗粒的含量。排水基层采用过滤层或土工布加以保护,以防止路基细粒土侵入。 
  在欧洲,水泥混凝土路面粒料底基层厚度一般为20~90 cm,基层厚度范围为7.5~25 cm。基层类型较多,其中稳定类基层使用最为广泛(约80%),最常用的是水稳类基层,其次为贫水泥混凝土基层、沥青稳定类基层和粒料基层。奥地利、比利时等国在面板与基层之间设置沥青混凝土中间层,厚度为4~8 cm;虽然部分增加了初期投资,但可有效减少基层的侵蚀,对于确保水泥混凝土路面的长期使用性能非常有效。德国在面板与基层的粘结方面做得很成功,基层成型后,对准面板纵缝和横缝位置在基层上及时切缝,并严格控制面层与基层的施工时间间隔,使面板和基层形成整体,从而减小温度应力、防止界面侵蚀和反射裂缝,而非粘结式的路面常出现上述问题。 
  1.5面板厚度 
  美国普通水泥混凝土路面面板厚度在湿冻气候条件下为18~34cm,在湿暖气候条件下为18~38cm,在干冻气候条件下为20~37cm,在干热气候条件下为20~37 cm。 
  欧洲国家普通水泥混凝土路面面板厚度一般为18~30 cm,连续配筋混凝土路面面板厚度范围为17~25cm。 
  通过对比发现,欧洲水泥混凝土路面面板并不比美国厚,而允许的最大轴载却比美国大,设计使用年限也比美国长。实践证明,欧洲水泥混凝土路面设计中采取的相关技术措施,如采用非常耐久的基层和底基层、在基层与面板间设置沥青混凝土中间层、接缝传力杆集中于轮迹处和加宽行车道等,对于延长路面使用寿命起到了很好的效果。 
  1.6排水系统 
  美国几乎所有设排水基层的水泥混凝土路面都配有纵向边缘排水系统。最常见的边缘排水类型是开挖沟槽,大多数州规定用和排水基层相同的材料填充沟槽。每隔200~300 m设置一横向排水管道,将积水从排水管导向边沟或其他排水设施。 
  欧洲的水泥混凝土路面绝大多数都设有边沟或横向的排水管。 
  1.7传力杆 
  美国多数州规定横缝必须设置传力杆,传力杆的直径在25~41 mm之间。 
  欧洲,除了法国之外,几乎所有的水泥混凝土路面横缝都设有传力杆,传力杆直径在20~30 mm之间。欧洲特别强调重交通路面设置传力杆的必要性,这是从早期水泥混凝土路面不设置传力杆和排水系统,从而导致路面唧泥、错台和断裂的沉痛教训中学到的经验。 
  德国的实践证实,传力杆对延长路面使用寿命效果明显,即使是对具有高质量稳定性处治基层的路面也是如此。 
  传力杆的间距通常是变化的,传力杆向重载轮迹处集中优化。 
  1.8路肩类型 
  美国多数州采用设拉杆的普通水泥混凝土路肩,其他的有沥青混凝土路肩和行车道加宽作为路肩。设拉杆的水泥混凝土路肩可明显减少板边缘的最大弯沉和应力。 
  欧洲水泥混凝土路面的路肩主要类型为沥青混凝土路肩、普通水泥混凝土路肩和粒料路肩,欧洲水泥混凝土路面的路肩很少设拉杆。在欧洲,粒料路肩使用比美国多,而普通水泥混凝土路肩使用不如美国普遍。 
  1.9面板厚度 
  欧美水泥混凝土路面面板宽度通常为3.5~3.75m。在欧洲,行车道加宽比美国更普遍,行车道加宽对减少板边缘应力和弯沉十分有效。 
  1.10车辆轴载 
  欧洲允许的货车轴载比美国允许的货车轴载要大。欧洲各国混凝土路面单轴轴载限值为10~13 t,欧共体拟以11.5 t作为单轴轴载限值,19~21 t作为双轴轴载限值,26 t作为三轴轴载限值,且实际行车轴载要比规定的轴载限值大。由于欧洲允许的车辆轴载大,路面设计使用寿命长,使得折算的当量标准轴载累计作用次数非常大。 
  2.我国水泥混凝土路面存在的问题 
  通过与欧美国家水泥混凝土路面的对比分析,可以发现我国水泥混凝土路面主要存在以下严重不足: 
  (1)水泥混凝土路面设计中排水设计极为薄弱,基层及边缘排水不畅,导致基层软化造化唧泥、错台和断板现象严重。 
  (2)路面结构整体强度不足,横向缩缝设置传力杆这一关键技术一直未能得到推广应用,导致错台严重,大大降低了水泥混凝土路面的行车舒适性。 
  (3)原材料质量控制较差,机械化施工水平低,先进的滑模施工技术普及程度不够,小型机具、人工施工的水泥混凝土路面质量严重失控。 
  3.我国水泥混凝土路面的前景 
  充分利用中国的现有资源,提高国家在公路建设中投入资金的使用效率,是一个比较现实的问题。中国石灰岩资源丰富,是世界上的水泥生产大国。近几年水泥产量持续上升,2005 年已突破10 亿吨大关,稳居世界第一。近年来国家又强制关闭一批10万吨以下的水泥小厂,使得水泥质量逐步提高并日趋稳定。 
  我们应认真学习和借鉴欧美国家水泥混凝土路面设计施工中的成功经验,深刻总结我国水泥混凝土路面大面积早期损坏的惨痛教训,从结构组合设计、路面排水系统、缩缝传力杆设置、原材料质量控制和大型机械化施工等方面全面提升水泥混凝土路面的长期使用性能,从而奠定水泥资源大国的水泥混凝土路面应有的优势和地位。

       原文地址:http://www.xzbu.com/8/view-4348007.htm



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