日本路面工程技术规范及最新技术

日本路面工程技术规范及最新技术内容摘要：

筑率的变化。 5%的铺筑率从 1960 年开始，在 1970 年迅速增长达到顶峰，在 1980 年超过 50%，至今稍稍低于 80%。 （ 2）道路网和已铺筑的道路 图 和图 显示了通过道路分类和铺筑类型形成的延长宪法。 在日本，包括轻交通在内已铺筑的比例大 约是 75%。 在城市地区，大部分道路已铺筑。 已有的路面增加了道路养护和维修的重要性。 在日本， 95%路面是沥青，余下的是水泥混凝土。 虽然水泥混凝土路面耐久，但是在它重新开放交通前需要长时间的固化时间。 并且，初始建造成本高，在收缩和收缩缝上行驶舒适度较低。 因此，在日本沥青路面更受欢迎。 （ 3）路面铺筑预算 图 显示了路面预算的变化，新的路面建造花费和新的路面修复花费。 在日本，从 1980 年开始新的建造预算开始减少，从 1990 年新的修复预算开始超过新的建造预算。 但是，值得注意的是，从 1995 年至今修复的花费也在减少。 2 技术标准 技术标准上的巨大变化 （ 1） 2020 年前 日本道路协会发表了“沥青路面手册”和“水泥混凝土路面手册”。 这些手册都基于“方法规范”。 （ 2） 2020 年后 2020 年 7 月 29 国土资源部，基础设施部，交通部和旅游部建立了“路面结构技术手册”，如附录所示。 从而将路面结构规范改变成了基于性能的规范。 技术标准准则 提供性能指标来铺筑路面，保证交通安全和顺畅。 性能指标是特定的而没有限制设计方法。 这个方案提供了一个自由的选择去减小花费 以及鼓励使用新技术。 性能指标 造成疲劳破坏的车轮次数 车轮设计轴载是 49KN。 用原位加速轮载试验或全方位样本，或过去的试验来进行确认。 路面测试场是确定造成疲劳破坏所需车轮次数的方法之一。 标准显示在附录 1.（ 1）中。 造成塑性变形所需车轮次数 60℃的车轮跟踪测试是测试造成塑性变形所需车轮数的方法之一。 标准显示在附录 1.（ 2）中。 平整度 3m直尺被用作测试方法。 标准显示在附录 1.（ 3）中。 渗水量 原位水渗 透仪是用来确认的仪器。 标准在附录 中列出 图表 1原位水渗透仪 结构设计方法 设计要灵活的选择实验或理论方法。 然而，所有的路面设计需要确认造成疲劳效应的车轮数量。 用以下方法进行结构设计时必须符合标准中对造成疲劳效应的车轮数量的限定。 沥青路面 沥青混凝土路面的调试厚度（ Ta’）应不小于目标厚度 (Ta)。 方程的概念以 AASHO道路测试为基础。 转换系数（ ai）是一个相当于相对强度系数，设计的调试厚度与 AASHTO 标准手册中的结构数量是相似。 这里： Ta’:设计调试厚度 Ai：用于路面每一层结构的材料和施工方法的转换系数 Hi：每一层的厚度 N：层数 这里： Ta：目标施工厚度 N:造成疲劳效应的车轮数量 CBR：路基的设计 CBR 水泥混凝土路面 纵向的最大荷载压力和温度应力是水泥混凝土路面设计的要点。 这些公式是以结合了日本的特殊条件进行修正之后的 Westergaard 的翘曲理论为基础的。 然而，这些是很难完全被确定的。 一个设计表格通过理论设计方法给出了每个路基的加州承载比和荷载交通量分类。 这里； ：纵向的最大车轮荷载 ：混凝土泊松比 自由纵向边缘系数是 ，含有拉杆的纵向边缘系数是 车轮荷载 相对刚度的半径， 弹性模量 K 值 轮胎接触面积的半径： 混凝土板厚度： 这里； 纵向边缘的温度应力 翘曲系数 混凝土的导热系数 混凝土的弹性系数 板表面和底部之间的温度差异 3 国土资源部，基础设施部，交通部和旅游部中的路面管理系统（ PMS）以及路面养护和维修 概述 路面在它建成后必须进行修护，因为重复荷载，紫外线照射老化等等因素将会导致路面性能年复一年地降低。 路面养护的概念显示在图 中。 路面管理的整个流程是监测 — 评估 — 修复计划 — 修复工作。 在日本的国家高速路，其总里程大约是 22020 公里，针对车辙深度，裂缝率，粗糙度等因素，每三年就监测一次。 中的路面管理系统 — PMS 的基本流程 国土资源部，基础设施部，交通部和旅游部开发了路面管理系统（ MLIT—PMS）来使用有限的预算。 MLIT— PMS 包括路面数据库和修复计划系统。 路面数据库 由 MLIT管理的国家高速路大约是 22020 公里。 每年都会调查大约 7300 公里，然后三年循环一次。 通过自动化路面测试装置对路面属性搜集到的数据都存储在路面数据库中。 搜集的数据是裂缝率（ C%），车辙深度（ Dmm），平整度（ σ mm）。 每 100m 搜集一次。 维护控制指数（ MCI） 通过如下公式进行计算。 路面层厚度，建造的历史，其他有用的数据存储在数据库中。 因此对于道路部门来说呈现和预估路面状况都是很容易的。 修复计划系统 修复计划系统采集路面状况比标准值差的地区的数据。 这个系统也可以在网络层面根据资金投入来模拟路面状况的恶化情况。 路面监测方法的详 细情况描述在 段中。 路面监测 路面监测是路面养护中重要的一部分。 在国家高速路养护的情况下，通过路面监测获得的数据将会输入路面管理系统中，如图 所示。 为了正确的输入数据，路面监测通过以下步骤进行操作：日常，定期和详细。 这个部分描述了三种监测方法和测试数据的解释。 日常监测 日常监测通过巡逻目视检查。 巡逻工作的流程如图 所示。 如图中可以看到那样，巡逻工作通常在两个地方进行：办公室和现场。 巡逻工作的计划和准备都仔细地在办公室进行，目视检查都根据计划和准备在 现场进行；巡逻结束后在办公室检查结果。 在监测期间，如图 所示的道路巡逻援助系统也在办公室和现场进行。 在日常的监测中，影响路面状况的因素通过目视来进行检查。 通过日常监测的三个因素如下所示： 防滑 断层 病害 定期监测 进行定期监测来确定路面特征状况的变化。 定期监测的项目是： 裂缝率 车辙深度 平整度 对于定期监测，通过路面测试装置来测试路面状况。 在日本定期监测的基本特征是： 总的测量里程：大约 22020 公里； 监测里程：大约每年 7300 公里以及每三年监测整个道路网； 测试项目 ：裂缝率，车辙深度和平整度。 在日本主要有两种类型的路面测试装置：脉冲相机类型和激光类型。 脉冲类型用来测试车辙，平整度和表面裂缝，如图 所示的几种装置。 考虑到车辙，脉冲相机和发际线投影机被用来测试车辙深度。 对于平整度，位移计和激光传感器被用来测试路表面和装置间的位移。 对于裂缝，照明和裂缝相机被用来监测和记录表面裂缝的状况。 激光测试装置可以用来测试三个项目。 示意图显示在图 中，激光扫面和图像分析技术可以用来测试表面特征。 另外，这种装置有如下特点： 白天和黑夜都可以进行测试； 测试过 程中改变监测，装置都能保持连续； 测试完后，可以马上进行数据记录和分析。 详细监测 通过详细的测试来了解表面破坏的原由。 无破损性检测适用于在无破损情况下了解结构破坏的变化。 日本所用的监测方法如下： 表面挠度的测试； 弹性波速的测试； 地面雷达的测试。 表面挠度测量例如落锤式弯沉仪（ FWD）以及贝克曼梁被广泛用于日本。 现场钻芯取样方法被用来了解表面的部分破坏。 在这种情况下，每层的变形可以直接测量。 并且，钻芯来的样品可以用来了解裂缝状况。 另外，通过室内轮压试验可以监测抗车辙 性能。 测试数据 如前面部分描述那样，车辙，裂缝和平整度通过路面监测来评估。 为了反映监测系统中的这些数据，用下面的方法和公式来检查三个项目。 对于车辙，从测试数据中提取出每个轮迹处的最大车辙深度。 这种方法的照片和原理图如图 和图 所示。 对于裂缝，裂缝状况可以通过裂缝率来表示。 裂缝率通过监测面积和裂缝面积的比率来表示。 某一地段的裂缝状况如图 所示裂缝率的公式如下： 对于平整度，测试概念如图 所示；平整度通过如下方式计算： 这 里的 σ 是平整度（ mm）， d 是测试值（ mm）， n 是数据次数。 通过以上方法，表面的状况描述在每个项目中。 日本国家高速路的路面状况例子如图 所示。 图 国家公路的路面状况（ a）裂缝率（ b）车辙深度（ c）粗糙度 养护和修复 图 说明了路面的养护和维修以及它们的条件。 如此图所示，路面性能随时间逐渐下降。 当路面表面性能下降到一定的程度时，需要进行养护，随后就是维修。 在道路的使用寿命中，养护和维修是很重要的因素。 图 路面养护和维修以及其情况说明 如前面的章节所示，路面 状况定期监测。 日常巡查的重点是那些需要紧急处理的条件。 根据讨论的引起道路病害的原因选择适当的养护和维修方法。 （ 1） 日常养护 日常养护是对缺陷一旦发生的反应，可以从日常的巡查和居民，道路使用者和其他人反馈的信息来判断。 日常养护是要经常进行的，可能相对较小，但是却相当的重要。 （ 2） 预防养护 预防养护对已经建成的公路是一种计划策略。 预防养护通常是阻止将来的变形和修复或改善路面的条件。 预防养护的费用很有用，可以降低整个路面周期的花费，因为如果进行了预防养护，现存路面有足够的结构承载力。 （ 3） 修复和重建 修复和重建和预防养护一样 是对已经建成的公路是一种计划策略，但是修复是路面结构和功能的恢复。 一些日常养护，预防养护和修复与重建的例子在表 和。 如果路面发生了一些变形，可能需要把它们结合使用。 4 路面技术 路面再生 日本废旧材料的再回收比例如图。 所有废旧材料再回收比例超过 80%，特别是沥青混凝土和水泥混凝土的回收率大大提高。 沥青路面再生 从节约资源和能源的角度来看 ,我们正在努力减少修复工程中产生的建设副产品，并且使用再生沥青路面（ RAP）。 几乎所有的 RAP 都是可以回收再利 用的。 日本路面再生采用三种方法，即工厂回收利用，现场基层回收利用以及现场表层回收利用。 （ 1）副产品的产生及回收率 大部分的副产品是沥青混凝土和水泥混凝土。 35%的副产品来自沥青混凝土， 42%来自水泥混凝土。 然而，沥青混凝土的再生率是 98%。 沥青混凝土回收的大部分副产品都是可以循环使用的。 （ 2）沥青混合料的生产 再生沥青混合料的生产逐年递增，从 2020 年初到 2020 年达到 4400 万吨 ,占所有沥青混合料的 64%。 从那时起，再生沥青混合料的产量随着沥青混合料数量的减少而减少。 到 2020 年，再生沥青混 合料的产量有 3600 万吨 ,约为生产高峰期产量的 80%。 但占所有沥青混合料的 73%，比以往再生的比重更大。 （ 3）工厂回收 工厂回收 分别有基层材料回 收加工厂和沥青回收加工厂包括沥青 混合料 的出产。 工厂回收副产品示意图如图。 沥青回收加工厂和基层材料回收加工厂加工路面副产品，部分副产品在基层材料破碎机中回收。 其余的副产品经过分类 (过筛 ),粉碎 ,加工成再生集料与新集料生产出再生沥青混合料。 图 和图 是沥青再生厂混合加工示意图。 有两种混合法，一种是 滚筒干燥 混合法， 加热 混合新集料 和再生集料然后将两者直接加入滚筒干燥机中。 另一种方法是 平行加热混合法，分开加热混合新集料和再生集料，给再生集料提供一个额外的干燥机。 （ 4）沥青再生方法与技术评估 PAP 以同样的方式处理新拌沥青混合料。 使用再生剂和新沥青可以改变沥青针入度。 再生集料的数量通常不超过混合料的 40％。 最大限度的降低建设副产品的数量 最大程度的减少建设副产品 通过 现场基层 回收法， 如果 路基的承载力 很低， 应 就地稳定。 现场表面层再生 现场表面层再生是现场就地恢复现有受损沥青路面的一种方法。 这个过程通常包括以下四个步骤 ： 加热现有沥青混合料， 松散材料， 如果必要的话，添加新的沥青混合料和再生剂， 碾压压实成新的表层或者新的粘结层。 现场基层再生法 现场基层再生是现场就地恢复现有受损基层的一种方法。 这个过程通常包括以下三个步骤： 粉碎现有的沥青混合料 ， 混合 加工现有基层材料和稳定剂，比如水泥及乳化沥青， 压实混合料形成新的基层。 路基稳定性处理法 地基承载 力低可用石灰或水泥增加其承载力而不会产生废土。 非道路副产品 使用技术 尽管积极的利用非道路副产 品是重要的 ,但有必要检查环境安全、质量控制和经济效益 及供应数量。 沥青 路面的特殊功能 排水、低噪音 沥青路面 （ 1）介绍 排水低噪音沥青路面表层是多孔沥青混合料， 表层和基层的下层都是封闭的。 对于城市道路来说 , 排水低噪音路面使雨水下渗至表层 ,有助于。