科技创新 Case

水泥混凝土路面加铺沥青面层工程创新

日期: 2012-02-20
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 一、项目概况

1、基本概况

北二环高速公路为水泥混凝土路面与沥青混凝土路面交替,经过9年的运营,为广州市的经济发展及交通发展做出了很大的贡献,但同时随着交通量的日益增长及重载车辆的作用,北二环现有水泥混凝土路面已经出现了不同程度的破坏,影响了道路的行车安全性与舒适性。因此,我司提出对水泥路面进行加铺沥青面层改造(简称白加黑)。

2、施工重点及难点

(1)为不影响营运收费,本次工程须边施工边通车,由于北二环交通量大且重车比例高,给施工带来了很大的影响。为保证施工区域交通顺畅,我司着重开展了施工交通组织方案的讨论研究,最终确定根据不同路段的交通量情况分流采用交通组织方案。

(2)北二环中分带防撞墙路面以上高度为90cm,《公路交通安全设施设计细则》JTG/T D 81-2006中要求中分带防撞墙路面以上高度为81cm,沥青加层路面结构层厚度最大为8cm,为使薄层结构能够承受重载的作用,则只能通过提高沥青混合料的各项技术指标来达成。

二、新材料及新工艺的创新

(一)、白加黑抑制反射裂缝新技术

白加黑路面结构的破坏一方面是由于温缩和车辆垂直荷载作用下在裂缝及接缝位置处产生水平方向的拉应力导致产生反射裂缝,另一方面是由于车辆荷载作用在接缝或裂缝位置一侧时因竖向位移而产生较大的剪切应力,从而产生反射裂缝,而在这两种情况产生的破坏作用中,后一种情况所占比重更大一些。

本次初步设计方案采用的新材料GSOG高粘度沥青间断半开级配沥青混合料是一种兼具结构性与功能性的沥青混合料,它具有大孔隙和高劲度模量等优良性能,大孔隙具有应力吸收和消散作用,高劲度模量增强了混合料抵抗竖向剪切的能力,可以有效解决“白加黑”中路面结构及反射裂缝的产生。

(二)、新材料及新工艺考察

在得知GSOG这种新材料后,我司领导带领技术人员赴上海进行了实地考察,经了解上海的杨高路交通流量大,重载车辆多,路面标高受限,采用了GSOG沥青混合料通车5年后,路面仍未出现反射裂缝,杨高路的路况与北二环极为相似,故我司认为其采用的方案对本次白加黑有很大的参考价值。但RST改性后的GSOG 沥青混合料是上海浦东路桥建设股份有限公司发明的专利产品,具有原料唯一性。

(三)、选定设计方案

本次白加黑工程设计由公路行业权威单位中交第一公路勘察设计研究院承接,经与设计方商洽后,我司向其推荐了此种新材料、新工艺的方案。设计方经与上海浦东公司进行调查了解,认为针对北二环目前的交通量状况及路面状况,该方案具有可行性,初步确定设计方案采用 5cm GSOG-20改性沥青混合料 + 3cm SMA-10改性沥青混合料。

(四)、沥青及沥青混合料试验

在沥青及沥青混合料各技术指标试验过程中我司发现,GSOG采用的是RST直投式改性沥青混合料,并不存在成品RST改性沥青,在混合料生产过程中存在着不可控性且因是专利产品,材料来源具有唯一性。本次白加黑为北二环主线全线大面积施工,本着选择更优良且适合北二环路况的方案、为施工质量负责的原则,在技术交底会上,经与多方进行充分探讨,提出了对5种混合料进行试验,通过试验结果选用最优的方案。

(五)、方案比选

五种方案分别为:方案一GAC-20高粘改性沥青混合料,方案二GSOG-20高粘改性沥青混合料,方案三 GSOG-20 RST改性沥青混合料,方案四 GAC-20 RST改性沥青混合料及 方案五 GAC-20 SBS改性沥青混合料。从竖向剪切应力引起的破坏在产生反射裂缝上占主要因素方面考虑,试验除规范要求的高温稳定性及水稳定性指标外,另提出增做抗剪切能力的拟剪切效应动态粘性劲度模量、反映温缩稳定性的间接拉伸劲度模量差和反映弯拉疲劳性能的弯拉疲劳寿命指标,其中以拟剪切效应动态粘性劲度模量和弯拉疲劳寿命指标为衡量反射裂缝产生情况的最主要指标。

试验结果表明,方案四、五的弯拉疲劳性能指标不满足要求,其余三个方案均满足要求,指标值基本接近;最为主要的抗剪切性能指标方案一、二、三均满足要求,且方案一抗剪切能力最强;在高温稳定性、水稳定性及温缩稳定性上,方案一指标性能最好,故经多方评定后选定本次白加黑工程下面层采用GAC-20高粘改性沥青混合料。

本次白加黑工程,我司大胆引进新材料、新工艺,发现问题后当机立断,不局限于其专利品牌,本着为施工质量负责的原则,勇于改进完善施工方案,通过试验结果的比选确定最优的方案。选定后的方案既可以达到原方案抵抗反射裂缝的效果又降低了工程造价,同时可以有效的控制工程质量且材料来源不存在局限性,从而可以加快施工进度,缩短施工日期为公司带来现实效益。

本项目完成后,不仅能够确保高速公路的营运安全,延长道路使用寿命,同时能很大程度提高行车安全与舒适性,能更充分发挥其经济效益,对促进广州市经济发展具有重要的政治及经济意义。

二、交通组织方案的创新

本次白加黑工程的施工交通组织方案经过多方评审及多次修改后而确定。该方案根据不同路段的交通量情况及收费站匝道可绕行情况,选用不同的交通组织方案或各交通组织方案的搭配组合,在北二环交通量大、重载车辆多的情况下,保证施工区域交通顺畅,降低对营运收费的影响。

 

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