高速公路路基沉陷的处理技术毕业论文

高速公路路基沉陷的处理技术毕业论文内容摘要：

在行车荷载作用下永久变形的变形量越大，故路面结构厚度既要有足够的承载能力，又要有较好的抗车辙能力。 不同的路面结构类型和沥青混凝土面层厚度对车辙深浅的影响也不同。 对于柔性路面、沥青混凝土面层、柔性集料基层、底基层、土基性质、压实度和受力特点决定着车辙变形的大小。 一般来讲，控制土基的顶面位移和压实度对于提高柔性路面的抗车辙变形能力有决定性的意义。 对于半刚性路面，一般底基层和土基顶面是处于弹性工作阶段的，因此其车辙变形主要是由沥青混凝土的压密和受到剪切应力的作用引起的。 对层间连续理想的三层式沥青面层而言，中面层通常是发生车辙变形的主要层位。 面层级配不合理 现行设计规范强调中、上面层主要功能是防水，其次是抗高温车辙性能，导致中上面层都采用 I 型结构，有点甚至提出中面层 的空隙率应降低为2%~4%,实际上 I 型级配属于悬浮密实结构，内摩阻力小，抗高温车辙性能差，如果再将空隙率降低，则高温情况下自由沥青膨胀之后无处去，就会加剧高温形变。 另一方面，中面层设计虽为中粒式沥青混凝土（ AC20I）和粗粒式沥青混凝土 (AC25I)，但从对中面层混合料抽提试验结果看施工配合比级配偏细。 另外， 沥青混合料配合比、基层材料配合比以及路基土壤组成等设计，都可能影响车辙的产生。 施工时路基的压实度、排水性能、基层压实度、路面热稳定性等是否达到规范要求也会影响车辙的产生。 层间结合处理不 当 从现场取芯发现，基层与面层间没有透层油参入的痕迹，在取芯过程中，很难取出基层和面层连在一起的整体芯，而是两者分开的，这反映了基层与面层间的粘结强度很低，故在陡坡地段发生推移现象是必然的。 交通荷载考虑不周 在高速公路的交通构成中，重型卡车数量较多，而且行车速度慢。 调查发现，大型货车中轴载超过标准轴载 10t 的比例为 37%46%，平均为 %，超过国际上最大标准轴载 13t 的比例为 24%28%，平均为 %，有 2%4%的甚至超过了 18t，可见超重载现象非常严重。 经分析，轴载从 10t 依次增加到 13t、 15t、 18t，剪应力高值的分布范围从面层下 37cm、 38cm、 39cm,剪应力的最大值位置从 4cm 依次增加到 4cm、 5cm、 5cm。 说明随着轴载的增加，剪应力高值的分布范围由表面层向中面层转移，使产生失稳性车辙的深度增加。 因此，承受重载慢速交通要求沥青混凝土有较好的抗车辙能力。 但是，目前高速公路设计中没有详细考虑此因素。 没有考虑纵坡的影响 大量的车辙调查发现，高速公路沥青路面车辙严重的路段均发生在陡坡路段，我们调查超重载货车在陡坡段的速度一般为 20km/h，根据沥青材 料的温度时间换算法则，长时间承受荷载与高温条件是等效的，而且时间是累积的。 车辆如果以 100km/h 速度行驶，对路面沥青层的作用时间约为 ,如果行驶速度是 100km/h，对路面沥青层的作用时间约为 ,即以 20km/h速度行驶产生的形变相当于以 100km/h 速度行驶 5 遍所产生的形变。 所以，对于具有粘弹塑形的沥青混合料，纵坡越大，除了因为应力增加和作用深度而增加车辙外，还因为行车速度慢和应力作用时间长而更容易加重车辙。 因此，用于陡坡路段上的沥青混凝土需要有较大的抗车辙能力。 温度的影响 荷载和温度是路面产生车辙的两个重要因素，路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在高温下蠕变的过程。 温度越高，沥青混合料的劲度模量越低，抗车辙能力就越小。 通过调查发现高速公路车辙的产生一般发生在每年 的 8 月份中，尤其是出去连续高温天气时，车辙很容易出现。 有关研究表明：路表下 49cm 处的温度最高，这一区域正好位于中面层，且表面高温很容易与大气发生热交换，高温持续时间短，而沥青混合料的导热系数小，内部高温不易与大气发生热交换，内部的高温持续时间长，对于具有粘弹塑性的沥青混合料，其形变与高温持续时间成正比， 因此中面层更容易发生车辙。 材料把关不严 目前大部分高速公路对沥青的选择是比较注重的，大多选用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但是忽视了砂石料的影响。 砂石料基本上由当地群众自发组织的小料厂生产，产量低、规格少、质量差。 而高速公路建设速度快，用量大，形成明显的反差。 真正用于高速公路面层的砂、石料并非全部合格品，更谈不上优质品。 有的砂石料含泥量和风化料远远超标，根据施工现场调查，有的高速公路用于面层的粗集料含泥量在 %%，扁平颗粒占 30%80%，有的风化严重，有的粗集料在饱水的情况下能成 团。 从沥青面层钻芯取样和病害开挖的结果来看，面层结构的粗集料的压碎值达不到规定要求，有些粗集料可以看见明显的裂痕，在行车荷载和环境等因素的反复作用下被压碎，而使得粗集料强度偏低。 粗集料中含有风化石和通水易崩解的红砂岩，在结构层中可以观察到成快点红粘土的存在以及较多的细长扁平软质集料的存在。 对于沥青混合料的填料应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石经磨细得到的矿粉，拌和机回收的矿粉按规范可用作填料的一部分，但用量不能超过总量的 50%，且不得含有杂质，掺有回收矿粉的填料的塑形指数不得大于4%等要求，回收矿粉最大的 隐患就好似本身含泥量过高，必将影响沥青与集料的粘结。 此外对于附着在粗集料上的小于 的颗粒部分用常规的干筛是不可能筛干净的，有时在 细集料中用水洗法测定的小于 颗粒含量竟高达 %%,这无形中增加了矿粉的用量，由于矿粉偏多，沥青被矿粉吸走造成沥青用量偏低，就很容易造成沥青路面早期松散剥落，最终发展成为车辙等病害。 沥青混合料在高温下抵抗反复压缩及侧向流动的能力首先取决于矿料骨架，尤其是粗集料的相互嵌挤作用，同时沥青结合料则起到阻碍混合 料发生剪切变形的牵制作用，因而两者都是十分重要的。 尤其是对许多密实型连续级配沥青混凝土来说，粗集料是呈悬浮结构状态，相互嵌挤作用相当有限， 这时沥青结合料的高温劲度就起到更为重要的作用 . 2 车辙分类 根据调查结果可以看出，高速公路的车辙类型主要有三大类，即失稳型车辙、压密型车辙和磨耗型车辙 失稳型车辙。 是由沥青混合料高温稳定性不足引起，因路面结构层在车轮荷载的作用下内部材料的横向流动引起位移而形成的。 当沥青混合料的高温稳定性不足时，在外力作用下沥青路面常会产生这种车辙。 压密型车辙。 是由于路面结构整体刚性 不足，由于荷载作用下产生的永久变形积累造成的，这种变形主要由于路面基层、垫层的竖向永久压缩变形和土基的固结造成的。 磨耗型车辙。 是由于沥青路面表面层的材料受车轮磨擦和自然环境因素作用下持续不断损耗造成的。 失稳型车辙 失稳型车辙主要是由于沥青混合料高温稳定性不足而造成的，常出现在沥青面层以内，在高速公路沥青面层中，中面层容易出现这种车辙。 高温时的车辙，主要是抗剪强度或塑形变形过剩造成的。 混合料的强度取决于混合料的内摩擦角和粘聚力。 内摩擦角的影响因素 集料的颗粒形状和表面纹理。 沥青混 合料的内摩擦角是由于集料与集料之间的嵌挤作用形成的。 因此，集料颗粒形状接近立方体，有多棱角易破碎，常会产生较大的内摩擦角。 集料表面纹理的构造深度和集料种类，对混合料的内摩擦角也有明显影响。 表面粗糙、构造深度大的集料具有较大的内摩擦角。 矿料的最大粒径。 不同矿质混合料的永久变形，随着矿料间隙率 VMA 的增大而增大。 沥青混合料的级配。 连续型级配，由于粗集料较少不能形成骨架，虽然具有较高的粘聚力但内摩。