高速公路拓寬工程差異沉降及控制技術(shù)研究

11三月2024高速公路拓寬工程差異沉降及控制技術(shù)研究主要內(nèi)容

Maincontents

一、中國暨陜西省高速公路改擴建現(xiàn)狀

TheexpansionofexpresswaystatusquoinChina二、路基拓寬及差異沉降控制技術(shù)

Subgradewideningandnon-uniformsettlementcontroltechnique三、路面拓寬工程措施

Expresswaywideningengineeringmeasures四、高速公路擴建路面再生

Oldpavementregenerationofexpresswaywidening3/11/20242一、中國高速公路改擴建現(xiàn)狀

TheexpansionofexpresswaystatusquoinChina

3/11/20243

2009年底，中國公路通車總里程達370萬公里，其中高速公路總里程達6.5萬公里，居世界第二。

Bytheendof2009,theChinesehighwaymileagereaches3.7million，andtheexpressway,including65000millionkilometers,soarsuptothesecondlargestintheworld.

第一階段以建為主第二階段建養(yǎng)并重其中一個重要方面主干線進入改擴建高潮3/11/20244中國在上世紀鋪設(shè)的高速公路絕大部分為雙向四車道高速公路，六車道和八車道高速公路所占比例較低。截至2009年底，我國不同車道高速公路所占比例統(tǒng)計結(jié)果見下表。Majorityhighwayshavetwolanesineachdirection,sixlanesandeightlanesexpresswayisinlowproportioninthelastcenturyinchina，asshowninthetablebelow：2009年底我國不同車道高速公路所占比例統(tǒng)計Bytheendof2009thedifferentproportionofexpresswaylaneinChina四車道六車道八車道總計里程/數(shù)量（Km）52842422條山嶺區(qū)272條平原區(qū)150條693980條山嶺區(qū)30條平原區(qū)50條51930余條60300比例（%）87.611.50.91003/11/20245中國主要高速公路改擴建工程概況（已建成）TheexpansionofmainexpresswaysinChina(accomplished)

調(diào)查已完工的8條改擴建高速公路中，廣佛高速部分路段加寬為六車道，海南環(huán)島東線為非標準四車道擴建為標準四車道，其余均為四車道擴建為八車道，拓寬方式以雙側(cè)加寬為主。3/11/20246中國主要高速公路改擴建工程概況（在建工程）TheexpansionofmainexpresswaysinChina(constructionworkinprogress）

目前全國在建改擴建高速公路中，擴建方案基本均為四車道改八車道，拓寬方式以雙側(cè)加寬為主。3/11/20247沈大高速改擴建工程ExpansionofexpresswayprojectssuchasShenyangtoDalian,2002.5~2004.9

2002年5月，沈大高速公路開始進行改擴建，2004年9月改擴建工程竣工，全路段由4車道改為8車道，拓寬方式為雙向加寬。路面加寬時將原硬路肩全部或部分挖除，開挖成臺階，在中下面層之間鋪設(shè)玻璃纖維格柵，鋪設(shè)范圍為路面靠近硬路肩的第三、四車道，并深入第二車道1.0m。3/11/20248滬寧高速公路擴建工程

ExpansionofexpresswayprojectssuchasShanghaitoNanjing2003.5~2006.62003年5月滬寧高速公路擴建工程開工建設(shè)，2006年底全線開放通行。全路段由4車道改為8車道，拓寬方式為雙向加寬。路基拓寬工程中一般路段采用臺階拼接法，軟土路段采用復(fù)合地基處理法，提出了“新路基總沉降小于15cm與工后沉降小于5cm”的雙重控制標準。路面拓寬工程采用半幅分段滾動、兩側(cè)拼接加寬方法。舊路面超車道上面層全部銑刨;其余各層部分銑刨，在基層頂面鋪設(shè)聚酯玻纖布,瀝青混凝土面層接縫的位置采用熱接縫。3/11/20249京津塘高速全線改擴建工程

ExpansionofexpresswayprojectssuchasBeijing-Tianjin-Tangoexpressway，2008~2010

京津塘高速全線拓寬工程2008年年底開工，預(yù)計2010年完工。改建方案為四車道改八車道,部分路段拓寬為六車道,拓寬方式為雙向加寬。拓寬路基的軟基處理以復(fù)合地基處理為主，控制新老路基的差異沉降。路面拓寬工程中以實測彎沉值為依據(jù)，對原路面進行補強設(shè)計，彎沉檢測不合格，對原有路面全部挖除新建或進行補強，拼接部分新建路面結(jié)構(gòu)：瀝青砼路面3/11/202410陜西省主要公路改擴建項目

TheexpansionofexpresswayinShanxi

陜西省目前正在進行的高速公路拓寬工程約710多公里；加寬方式采用兩側(cè)拼接加寬或單側(cè)分離式加寬。3/11/2024113/11/202412陜西省在建高速公路工程

TheexpansionofmainexpresswaysinShanxi(constructionworkinprogress)

截至目前陜西省在建高速公路15條，總里程約1460公里。3/11/202413目前，陜西省已建成高速公路2770公里，

Atpresent,Shanxihascompleted2770kilometersofexpressway.新開工建設(shè)高速公路1460多公里，改擴建高速公路710公里

Thenewlystartedconstructionis1460kilometersandtheexpansionofexpresswayis710kilometers.２０１０年，陜西省高速公路通車里程將突破３０００公里，高速公路覆蓋全省74％的縣；到2015年，通車里程突破5000公里，高速公路覆蓋全省89％的縣（市、區(qū)），而2025年，高速公路總里程將達到8000公里

By2010,Shanxiexpresswaymileagewillreach3000kilometers,thisnumeralwillbe5000by2015andbe8000by2025.

3/11/202414拓寬改建方案單側(cè)加寬分離寬加拼接加寬兩側(cè)加寬混合加寬拼接加寬全線高架內(nèi)側(cè)高架路基加寬分離加寬外側(cè)高架公路改擴建工程可選方案selectionofalternativesofexpresswayexpansion3/11/202415單側(cè)加寬方案特點thecharacteristicofwideninoneside優(yōu)點：充分利用地形拆遷量小；路基單側(cè)的排水防護設(shè)施可繼續(xù)保留使用；新、老路基差異沉降不顯化；施工干擾較小，原路可繼續(xù)維持交通；施工期間臨時工程及占地較少；施工便道和預(yù)制場地可沿加寬側(cè)布設(shè)即滿足需要。缺點：平面線形須重新擬合；新建中央分隔帶；路基加寬側(cè)的防護等設(shè)施廢棄；新老路幅橫斷面不能有效組合；收費站和加寬側(cè)互通匝道線形調(diào)整較大；上跨橋梁須拆除重建，造成工程浪費，原主線橋梁分兩幅設(shè)置，施工困難，對舊路交通造成干擾。3/11/202416優(yōu)點:基本保持原有公路的幾何線形，路線中心線不調(diào)整；中央分隔帶及其排水、通信管道、防撞護欄等設(shè)施可充分利用；新老路幅橫斷面能有效組合，路拱規(guī)則，路面排水簡單；互通匝道線形調(diào)整較小；部分上跨橋梁凈空（凈高和凈寬）影響不大，主線橋拼寬難度較小，施工也較方便。缺點:路基兩側(cè)的防護、排水溝、防撞護欄等設(shè)施須拆除重建；施工對公路上的交通影響較大（兩側(cè)干擾）；施工期間臨時工程量相對較大，占地較多，施工便道、預(yù)制場須沿公路兩側(cè)布設(shè)；拆遷量相對較大?？傮w而言，兩側(cè)加寬比單側(cè)加寬的工程規(guī)模小，可利用的工程項目多，技術(shù)較成熟，較其他加寬方式更具優(yōu)勢。Inshort，dimensionsofwidenonbothsideislessthanwideninoneside，hasmoreavailableprojectsandmaturetechnology.雙側(cè)加寬方案特點thecharacteristicofwidenonbothside3/11/202417拓寬公路工程病害調(diào)查與分析安新高速改建工程調(diào)查及原有路基路面承載能力評拓寬路基差異沉降特性及影響因素分析差異沉降對路面結(jié)構(gòu)的力學影響及控制標準差異沉降控制技術(shù)拓寬路基離心模型試驗試驗路鋪筑與分析主要研究內(nèi)容3/11/202418國內(nèi)研究現(xiàn)狀

Thedomesticresearchstatus目前工程仍以經(jīng)驗法為主Atpresenttheprojectisstillinrule-of-thumbtechnique相關(guān)標準規(guī)范薄弱Relevantstandardsareweak缺乏路基沉降主動定量設(shè)計體系Lackofinitiativeandquantitativedesignsystemofsubgradesettlement缺乏拓寬路基差異沉降標準

Lackofthestandardofwideningsubgradenon-uniformsettlement缺乏控制措施定量化及優(yōu)化Lackofthemeasureofcontrolwhichisquantificationandoptimized3/11/202419

國內(nèi)針對新老路基差異沉降的處理措施主要有以下五種：①選取合適的地基處理方法并保證處理質(zhì)量；②邊坡削坡和臺階開挖；③土工合成材料；④控制路堤壓實度；⑤采用高強度路基填料等。國內(nèi)研究現(xiàn)狀

Thedomesticresearchstatus3/11/202420國內(nèi)高速公路改擴建工程路基處理方法

treatmentofsubgradeinexpresswaywideninginChina（slopecutting）

臺階開挖是公路改擴建工程路基常用處治方式之一，臺階開挖高度在0.5~1.0m之間，臺階開挖寬度在1m~2m之間。3/11/202421國內(nèi)高速公路改擴建工程路基處理方法

treatmentofsubgradeinexpresswaywideninginChina（geosynthetics）多數(shù)公路改擴建工程在路基頂面鋪設(shè)土工格柵，部分工程在開挖臺階后鋪設(shè)多層土工格柵或土工格式，以降低差異沉降。3/11/2024221、拓寬公路工程病害調(diào)查與分析

Investigatingandanalyzingthediseaseofexpresswaywidening1.1拓寬工程主要病害現(xiàn)象

themainphenomenon1.2病害原因分析analyzingthecauseforthedisease

3/11/202423病害原因施工方面construct

設(shè)計方面design路基填料方面

subgradepacking工程地質(zhì)方面engineeringgeology

其他原因others1.2病害原因分析analyzingthecauseforthedisease

3/11/2024242、安新高速改建工程調(diào)查及原有路基路面承載能力評價InvestigatingtheexpansionofAnxinexpresswayandevaluatingtheoriginalpavementsubgradecarryingcapacity2.1工程概況projectprofile2.2安新高速公路交通、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)水文狀況與病害調(diào)查分析

Investigatingandevaluatingthetransportation、structure、Hydrogeologyanddisease

2.3原有道路路基路面承載能力調(diào)查與評價

investigatingandevaluatingtheoriginalpavementsubgradecarryingcapacity2.4原有道路路基路面承載能力對拓寬道路的影響分析analysistheinfluencesofexpresswaywidening3/11/2024253.1工程概況projectprofile

本項目為：四車道改擴建成八車道路基由26.0m擴建為42.0m安新高速是京珠線河南境交通量年均增長速度最快的路段，其服務(wù)水平逐漸下降，已不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求，改擴建工程勢在必行，路線全長113.27公里。3/11/202426病害原因thecauseofdisease施工質(zhì)量問題：施工壓實度不夠、摻石灰量不夠水環(huán)境影響：一是土基層周邊水環(huán)境影響所致的土體含水量偏高（主要形式為毛細水）二是中央隔離帶的排水不暢、而形成積水等

交通流中重車比例增加：其直接原因是軸載增加，導(dǎo)致面層、基層疲勞破壞期提前。3/11/2024272.3原有道路路基路面承載能力調(diào)查與評價

investigatingandevaluatingtheoriginalpavementsubgradecarryingcapacity

從檢測結(jié)果看，安新高速鶴壁——新鄉(xiāng)段的強度檢測中，評為“優(yōu)”、“良”、“中”的路段分別占總路段的10.3％，37.9％，51.8％。可見，大部分路段強度為“中”，路面強度需進一步提高。根據(jù)FWD路面彎沉檢測結(jié)果，通過模量反分析可以得出以下規(guī)律：（1）路面各結(jié)構(gòu)層模量變化很大，一些路段模量較低，特別是石灰土底基層模量；（2）對于底基層模量，左幅車道較低；（3）對于路基模量，超車道大于行車道。3/11/202428

對原有道路路基路面承載能力進行評價，對路面破壞原因進行分析，有利于在改擴建工程中充分利用原有路面的結(jié)構(gòu)層強度，減少工程費用。主要有以下幾方面意義：

★確定原有路面的利用程度

★計算不均勻沉降的參數(shù)確定

★對施工的影響2.4原有道路路基路面承載能力對拓寬道路的影響分析Analysistheinfluencesofexpresswaywidening3/11/2024293.1拓寬路基差異沉降計算方法3.2有限元計算方法3.3差異沉降特性分析3.4拼接段路基差異沉降影響因素分析3、拓寬路基差異沉降特性及影響因素分析Analyzingwidensubgradenon-uniformsettlementcharacterandinfluencefactors3/11/202430

最終差異沉降

工后差異沉降

3.1新老路基差異沉降計算方法non-uniformsettlementcalculationmethod3/11/202431

由于上述計算方法不能模擬土體復(fù)雜的本構(gòu)關(guān)系和模擬復(fù)雜的邊界條件；不能反映新舊路基的相互影響和作用。因此，采用先進的有限元分析方法對路基沉降進行計算。3.2有限元

模型的建立按平面應(yīng)變問題新舊路基接觸面完全連續(xù)、不發(fā)生滑移現(xiàn)象各層材料為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性

地基底面兩個方向均為約束地基寬度外側(cè)水平向約束對稱分析則在路堤中心線處加對稱約束

土體為彈塑性材料采用D-P模型土體模型邊界條件基本假設(shè)3/11/202432圖3-1老路基的豎向位移平衡示意圖圖3-2老路基的水平位移示意圖圖3-3老路基的豎向應(yīng)力分布圖圖3-4老路基的剪應(yīng)力分布圖

由圖3-1~3-4可以看出，老路基經(jīng)過多年運行，主固結(jié)基本完成，沉降趨于穩(wěn)定。豎向位移、水平位移、豎向應(yīng)力及剪應(yīng)力沿老路中心線均呈對稱分布。老路基沉降分布為中間大兩邊小的盆形，這與以往新建路基的沉降分布規(guī)律一致。3.3差異沉降特性——拓寬前老路基的應(yīng)力及應(yīng)變特性3/11/202433圖3-5拓寬路基填筑至1m高時的沉降分布圖3-6拓寬路基填筑至2m高時的沉降分布

圖3-7拓寬路基填筑至3m高時的沉降分布圖3-8拓寬路基填筑至4m高時的沉降分布3.3差異沉降特性——拓寬后新老路基差異沉降特性拓寬路基從1m填筑至4m高時的沉降分布變化3/11/202434圖3-9拓寬路基填筑至1m高時的水平位移圖3-10拓寬路基填筑至2m高時的水平位移

圖3-11拓寬路基填筑至3m高時的水平位移圖3-12拓寬路基填筑至4m高時的水平位移3.3差異沉降特性——拓寬后新老路基差異沉降特性拓寬路基從1m填筑至4m高時的水平位移分布3/11/202435圖3-13拓寬路基填筑1m高時的豎向應(yīng)力圖3-14拓寬路基填筑2m高時的豎向應(yīng)力

圖3-15拓寬路基填筑3m高時的豎向應(yīng)力圖3-16拓寬路基填筑4m高時的豎向應(yīng)力3.3差異沉降特性——拓寬后新老路基差異沉降特性拓寬路基從1m填筑至4m高時的豎向位移分布3/11/202436

圖3-17拓寬路基填筑1m高時的剪應(yīng)力分布圖3-18拓寬路基填筑2m高時的剪應(yīng)力分布

圖3-19拓寬路基填筑3m高時的剪應(yīng)力分布圖3-20拓寬路基填筑4m高時的剪應(yīng)力分布3.3差異沉降特性——拓寬后新老路基差異沉降特性拓寬路基從1m填筑至4m高時的剪應(yīng)力分布3/11/202437水平位移曲線變化規(guī)律圖3-23（a）填高不同時地基表面水平位移曲線

新路基的填筑引起新老路基下面的地基都發(fā)生沉降，填土高度越大沉降越大，且更為明顯地呈“～”形分布，甚至更接近于勺形。

沉降增幅也是老路基下地基部分較小，從填高1m時的0.14cm到峻工時的1.40cm；最大沉降增幅較大，從填高1m時的2.88cm到峻工時的11.11cm，出現(xiàn)在新路基邊緣向外側(cè)位置，且出現(xiàn)位置隨著路基填高向老路基方向緩慢移動。3/11/202438地基水平位移最大值不是在地基表面，而是在地基下一定深度處。對于老路基坡腳，最大值位于地基表面向下2~4m處，從向內(nèi)側(cè)的0.32cm到0.89cm；對于新路基坡腳，最大值位于地基表面向下6m處，從向外側(cè)的0.39cm到最終的1.76cm。圖3-23（b）老路基坡腳水平位移圖3-23（c）新路基坡腳水平位移3/11/202439拓寬寬度>路基高度>地基模量>新填路基模量Width﹥roadbedlevel﹥foundationmodulus﹥newfillingroadbedmodulus各因素對沉降的影響分析為：

Theinfluenceofvariousfactorsanalysisofsettlement:各因素對水平位移的影響分析為：Theinfluenceofvariousfactorsanalysisofhorizontaldisplacement路基高度>拓寬寬度>地基模量>新填路基模量roadbedlevel﹥Width﹥foundationmodulus﹥newfillingroadbedmodulus由于路基拓寬后的水平位移相對要小很多，而沉降則比較明顯，且本文主要研究一定路基高度（以平原區(qū)平均高度為標準）拓寬路基的橫向差異沉降，因此因素重要程度確定為拓寬寬度>路基高度>地基模量>新填路基模量follow-upthispaper

:Width﹥roadbedlevel﹥foundationmodulus﹥newfillingroadbedmodulus

采用正交設(shè)計方法對差異沉降影響因素進行敏感性分析，并進行排序如下：

3/11/202440

綜合分析正交試驗理論分析theoreticalanalysis

模型計算modelcalculation

土質(zhì)條件對差異沉降的影響Theinfluenceofsoilconditionofsettlement路基高度對差異沉降的影響Theinfluenceofroadbedlevelofsettlement拓寬方式和寬度對差異沉降的影響Theinfluenceofwidthandtypeofnon-uniformsettlement3.4差異沉降影響因素分析

orthogonal

test3/11/202441拓寬方式及寬度對差異沉降的影響Theinfluenceofwidthandtypeofnon-uniformsettlement圖3-25雙側(cè)拓寬不同寬度對拓寬路基沉降的影響圖3-24單側(cè)拓寬寬度對拓寬路基沉降的影響

對于相同的拓寬寬度，雙側(cè)加寬能使得加寬路堤重量分配到舊路兩側(cè)，極大地改善了新舊路基沉降曲線形態(tài)，對路面結(jié)構(gòu)的受力也有利。另外，雙側(cè)拓寬可以減少拓寬所需土石方量。但是，雙側(cè)拓寬也加大了工程的施工難度和費用，并給施工期間開放交通的控制帶來困難

3/11/202442路基高度對差異沉降的影響地基壓縮模量對差異沉降的影響

當填土高度為2m時，最大差異沉降只有6.28cm。而路基填土高度為4m，6m，8m時，拓寬路基最大差異沉降分別為11.31cm、13.94cm、14.96cm，分別增加了80.1%、122.0%和138.2%。同時可以看出，路基填土高度越小，拓寬路基頂面沉降曲線越接近“～”形。

土基壓縮模量對拓寬路基頂面沉降曲線影響較大。當土基壓縮模量從2MPa增加到4MPa、6MPa、8MPa、10MPa時，拓寬路基最大沉降量分別減小了48.8%、65.2%、76.7%和81.6%。

Theinfluenceofroadbedlevelofnon-uniformsettlementTheinfluenceoffoundationmodulusof

non-uniformsettlement3/11/202443新舊路基模量差異對差異沉降的影響Theinfluenceofnewandoldfillingroadbedmodulus

ofnon-uniformsettlement

新舊路基間模量比的增大（剛度差異減?。┯欣诟纳坡坊呢Q向變形狀態(tài)，但地表水平位移略有增加。新加寬路基的模量仍以接近或達到舊路路基的模量為宜。

路基頂面最大沉降值則隨新舊路基模量比的提高逐漸減小，從16.09cm減小至15.72cm、15.55cm、15.49cm、15.44cm，最大差異沉降從13.40減小至13.04cm、12.86cm、12.74cm、12.63cm。

3/11/202444

當新路基下地基壓縮模量不變（6MPa），改變老路基下地基壓縮模量（6MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa）時，老路附加沉降和新路基沉降都隨著模量的增加而減小?？紤]新舊地基不同壓縮模量時，拓寬路基頂面沉降值雖然有較大變化，但拓寬路基頂面沉降曲線形狀和最大差異沉降值變化并不明顯，尤其當舊地基壓縮模量在15MPa~25MPa時，最大差異沉降值的變化較小。圖3-29考慮舊地基不同壓縮模量時的沉降曲線圖圖3-30新地基不同壓縮模量時的拓寬路基頂面最大差異沉降的變化新舊地基不同固結(jié)程度對差異沉降的影響Theinfluenceofnewandoldsubgradeofnon-uniformsettlement3/11/2024454.1差異沉降對路面結(jié)構(gòu)的力學影響Thechiefbiomechanicalfactorinpavementcausedbynon-uniformsettlement4.2差異沉降對路基的力學影響Thechiefbiomechanicalfactorinsubgradebynon-uniformsettlement4、差異沉降對路面結(jié)構(gòu)的力學影響

Thechiefbiomechanicalfactorinpavementcausedbynon-uniformsettlement3/11/202446差異沉降對附加應(yīng)力的影響Theadditionalstresscausedbynon-uniformsettlement圖4-1差異沉降對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響圖4-2水平向附加應(yīng)力沿路面深度變化

★差異沉降對路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的附加應(yīng)力影響很明顯，無論是否考慮交通荷載，差異沉降大小與路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)力呈明顯的線性關(guān)系，附加應(yīng)力隨著差異沉降大小的增加而增大；★面層受到壓應(yīng)力且頂面大于底面，基層上部受壓應(yīng)力而下部和底基層受拉應(yīng)力且底基層底面拉應(yīng)力較大；★差異沉降沉降引起的附加應(yīng)力較大，所以在改擴建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中除了考慮車輛荷載作用外，還應(yīng)考慮因差異沉降引起的附加應(yīng)力。3/11/202447路面各結(jié)構(gòu)層厚度對附加應(yīng)力的影響Theadditionalstresscausedbystructurallayerthickness圖4-3面層厚度對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響圖4-4基層厚度對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響圖4-5底基層厚度對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響

基層厚度的變化對結(jié)構(gòu)層應(yīng)力的影響最大，其次是底基層厚度，而面層厚度的變化對結(jié)構(gòu)層應(yīng)力的影響相對較小。

3/11/202448路面各結(jié)構(gòu)層模量對附加應(yīng)力的影響Theadditionalstresscausedbystructurallayermodulus圖4-6面層模量對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響圖4-7基層模量對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響圖4-8底基層模量對面層、基層和底基層的附加應(yīng)力影響

面層模量和底基層模量對面層底面的水平向附加壓應(yīng)力影響明顯；基層模量的變化對基層底面附加拉應(yīng)力影響顯著；底基層模量的變化對底基層底面附加拉應(yīng)力影響非常顯著，而面層模量對其影響不太明顯，基層模量的變化則幾乎沒有影響。

3/11/202449對路面結(jié)構(gòu)層各參數(shù)進行敏感性分析

，得出：對于面層底部壓應(yīng)力tensilestressinthebottomofSurface

基層厚度>面層厚度>面層模量>基層模量basecoursethickness﹥Surfacethickness﹥Surfacemodulus﹥basecoursemodulus對于面層底部壓應(yīng)力對于面層底部壓應(yīng)力基層模量>基層厚度>面層厚度>面層模量

basecoursemodulus﹥basecoursethickness﹥Surfacethickness﹥Surfacemodulus基層厚度>面層厚度>面層模量>基層模量basecoursethickness﹥Surfacethickness﹥Surfacemodulus﹥basecoursemodulus即基層模量和厚度是影響路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力的主要因素。

Basecoursethicknessandbasecoursemodulusarethemainfactorsinfluencingthepavementstructurestress3/11/2024505.1概述overview5.2差異沉降控制標準non-uniformsettlementControlstandards5.3差異沉降控制指標的確定與差異沉降分級Ensuringnon-uniformsettlementControlstandardsandclassification5、差異沉降控制標準與分級

Non-uniformsettlementControlstandardsandclassification3/11/202451對于公路差異沉降標準國內(nèi)外資料分析表明：☆聯(lián)邦德國對容許工后沉降值要求特別嚴格☆美國、日本大量存在軟土，因此對容許工后沉降限制較寬?！钗覈壳疤岢龅娜菰S工后沉降值，由于沒有經(jīng)驗，大多是參照國外的經(jīng)驗，這并不符合中國的國情。5.1概述3/11/2024525.2差異沉降控制標準non-uniformsettlementControlstandards圖5-1差異沉降簡化模型3/11/202453按路面結(jié)構(gòu)性要求確定差異沉降控制標準

以基層層底拉應(yīng)力為分析對象,考慮瀝青路面材料的疲勞衰減，應(yīng)以4.1cm作為差異沉降控制指標值，對應(yīng)的變坡率為0.2％。高速公路改擴建工程主要以路面結(jié)構(gòu)性要求考慮差異沉降控制指標縱坡：設(shè)計速度為120km/h時，最大縱坡為3%；橫坡：控制設(shè)計時路拱橫坡為1.7%左右；平整度：容許變坡率為

按路面功能性要求確定差異沉降控制標準

差異沉降標準差異沉降控制標準3/11/202454以4cm作為差異沉降控制標準的低限，6cm為中值，以9cm作為差異沉降控制標準的高限。對路基不均勻沉降進行分級，共分為為輕微、低、中、高四個級別，具體如下表。表5-1差異沉降分級一覽表non-uniformsettlementclassification差異沉降評定等級輕微低中高容許最大差異沉降（cm）<44~66~9>9容許最大變坡率(％)<0.190.19～0.290.29～0.43>0.435.3差異沉降分級classification3/11/2024556.1拼接段縱向裂縫的產(chǎn)生機理longitudinalcrackgenerationmechanism

6.2拼接段縱向裂縫的防治prophylaxisandtreatmentoflongitudinalcrack

6、新舊道路拼接段縱向裂縫防治研究researching

prophylaxisandtreatmentoflongitudinalcrack3/11/2024566.1拼接段縱向裂縫的產(chǎn)生機理

longitudinalcrackgenerationmechanism

☆不均勻沉降導(dǎo)致縱向裂縫

（non-uniformsettlement）☆機械原因?qū)е驴v向裂縫（machinery）☆新建基層的收縮導(dǎo)致縱向裂縫（basecauseshrinkage）☆老路車輛振動導(dǎo)致縱向裂縫

（cars）3/11/2024576.2接接段縱向裂縫的防治：

prophylaxisandtreatmentoflongitudinalcrack

①選取合適的地基處理方法并保證處理質(zhì)量；②邊坡削坡和臺階開挖；③土工合成材料的采用；④路堤的壓實度控制；⑤采用高強度的路基填料。3/11/202458復(fù)合地基法（以粉噴樁為代表）沖擊壓實法換填碎石輕質(zhì)路堤填料法（粉煤灰、EPS塊體、輕量混合土等

）

地基處理

3/11/202459削坡和臺階開挖

原路邊坡削坡和臺階開挖的作用★清除老路邊坡一定深度內(nèi)的表層植被土和壓實度不足的填土；★方便加寬部分路堤下軟基處理；★增加新老路結(jié)合部接觸面積，增強結(jié)合部摩阻力和抗剪能力，保證新老路基之間的有效結(jié)合和整體性；★在橫向臺階面為土工隔柵的鋪設(shè)提供一個錨固長度。

3/11/202460邊坡削坡的影響圖6-1路堤頂面各點沉降曲線圖6-2坡腳處水平位移

老路堤邊坡削坡并不能減少路基的沉降，但是多數(shù)拼接工程都在老路邊坡削坡后再挖臺階，然后再進行新路基的填筑，主要考慮的是其前述作用。結(jié)合依托工程路基土質(zhì)和邊開放交通邊施工的特點，推薦削坡1:1，試驗段工程也證實該值可以推廣使用。3/11/202461臺階開挖尺寸分析

臺階開挖有利于新舊路基的銜接和結(jié)合，但不恰當?shù)呐_階開挖方式或開挖施工方法將極容易導(dǎo)致施工塌方，這對舊路基的影響是嚴重的。尤其是在很多拓寬工程施工過程中仍然開放交通的情況下，舊路開挖坍塌的問題更應(yīng)引起足夠重視。

依托改建工程在項目前期施工中，曾由于開挖方式和施工方式不恰當引起坍塌，如下圖。3/11/202462開挖坍塌原因分析：

★原設(shè)計方案不進行削坡處理，直接開挖第一級臺階，從而導(dǎo)致第一級臺階高度過高，如下圖所示；★舊路基排水不暢，含水量過高（實測坍塌段含水量達24％；★舊路基邊緣壓實度不足，導(dǎo)致松散土過多；

★開挖后直接對地基進行沖擊壓實，地基振動過于強烈。

圖6-4原設(shè)計臺階開挖方案3/11/202463針對上述情況，課題組考察現(xiàn)場后提出路基臺階開挖方案，如下圖所示

圖6-5長安大學課題組開挖方案3/11/202464土工合成材料

在高速公路加寬工程中，常用的土工合成材料就是土工格柵和土工格室。土工合成材料的主要作用有：☆有效地加強新舊路基連接，起拉筋作用☆降低路基水平應(yīng)力和水平位移☆提高地基整體剛度和承載力☆擴散和均布應(yīng)力

但目前對土工材料發(fā)揮的作用尚缺乏定量的研究。3/11/202465高速公路土工合成材料鋪設(shè)層位示意圖3/11/202466土工格柵

土工格柵是一種以高強度聚內(nèi)烯或高密度聚乙烯等高分子聚合物為原料的片材，在一定溫度條件下，經(jīng)過擠板壓延、沖孔、定向拉伸、冷卻定型后形成的片網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物。它具有變形模量大，抗拉強度高，耐腐蝕、抗老化，與土顆粒之間的摩擦系數(shù)大，連鎖作用強的特點，加筋效果強于土工布等材料。3/11/202467土工格柵加固機理

土工格柵對土的加固機理存在于格柵與土之間的相互作用。在高速公路擴建工程新老路基結(jié)合部采用土工格柵可以有效的預(yù)防差異沉降的產(chǎn)生，這是因為：①由于土工格柵與土接觸面的摩擦作用②土工格柵對土體具有鎖定作用③由于水平鋪設(shè)的土工格柵具有彈性，在反復(fù)荷載的作用下，不會產(chǎn)生變形的積累；④土工格柵具有一定的張力和延展性3/11/202468土工格室

土工格室是八十年代在國際上開發(fā)的一種特種土工合成材料，它適于在工程領(lǐng)域用作加筋材料。土工格室是一種新型的立體加筋材料，這是一種由高分子聚合物經(jīng)強力焊接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它伸縮自如，運輸時可以折疊起來，使用時張開，并在格室中填充砂、石、土等填料，構(gòu)成一種立體的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。3/11/202469土工格室加固機理

①土工格室可使填料的表觀粘聚力成倍提高，對其中的填料提供了強大的側(cè)限，格室側(cè)壁也對填料產(chǎn)生了豎向的摩擦約束，與材料形成雙面磨擦力(即橫向阻力)，有效地限制了因荷載而產(chǎn)生的橫向移動趨勢。②其格室與格室之間的反作用力，更加抵消了部分因荷載而產(chǎn)生的橫向位移的趨勢；其格室與格室之間的反作用力，更加抵消了部分因荷載而產(chǎn)生的橫向位移的趨勢。格室-填料復(fù)合結(jié)構(gòu)可以看作是一個具有一定抗彎剛度的柔性筏基。于是土工格室結(jié)構(gòu)不僅能承擔路堤對地基的側(cè)向推力，而且還能有效降低地基的豎向附加應(yīng)力；③土工格室加筋層起到了擴散豎向應(yīng)力的作用，保證了上部結(jié)構(gòu)的安全、正常使用。土工格室置于地基表面，還限制了軟土的側(cè)向隆起，使得土的滑移剪切面向更深的區(qū)域發(fā)展，類似于“深基礎(chǔ)”的效果，也大大增強了地基的穩(wěn)定性。3/11/202470同平面結(jié)構(gòu)的土工格柵等相比，土工格室加筋土的優(yōu)越性是:

①平鋪加筋時，加筋體只是筋材本身；而對土工格室加筋而言，加筋體已變成格室及填料構(gòu)成的復(fù)合體；②平鋪加筋的抗拉性能是通過土筋界面摩擦而發(fā)揮的；而格室筋材是通過直接限制填料的側(cè)脹而發(fā)揮出來的，因而更能利用筋材的抗拉性能；③對格室體而言，土筋摩擦系數(shù)就是填料本身的內(nèi)摩擦系數(shù)，因而可以提供比平鋪加筋大得多的粘著強度。3/11/202471圖6-7鋪設(shè)不同層位土工格室時路基沉降圖6-8土工格室模量變化時路基最大差異沉降土工格室加筋效果分析加筋層數(shù)和位置對加筋效果有一定影響。加筋位置越靠路基底部，降低路基差異沉降的效果越明顯。加筋一層、兩層、三層比不加筋時路基頂面沉降分別降低了4.7%、4.7%和8.4%。土工格室模量從5GPa到30GPa時，路基頂面最大差異沉降分別減少了3.0%、3.6%、4.7%和5.8%，當其模量增加到一定程度，則繼續(xù)降低沉降的作用開始變小。因此，從降低路基沉降和工程造價方面考慮，土工格室達到相應(yīng)強度即可，不必要很大強度。3/11/202472

土工格室的模量越大，高度越大，降低路基沉降越明顯。橫斷面方向土工格室鋪設(shè)寬度對加筋效果影響較大。土工格室在路基橫斷面方向從新老路基相接處起鋪設(shè)4m時，對降低路基差異沉降效果很小，而鋪設(shè)8.5m和全鋪（12m）時效果明顯，且后兩者效果相近。因此，對于土工格室在路基橫斷面方向的鋪設(shè)寬度，認為不必全部鋪設(shè)，由新老路基相接處向外鋪至2/3~3/4寬度處即可。3/11/202473壓實度控制

提高壓實度有利于降低路基自身壓縮變形。但由于壓實度的高要求可能導(dǎo)致填方單價的上升和工期的延長，并對質(zhì)量產(chǎn)生負面作用，而且新頒布的《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2004）對高等級公路壓實標準已經(jīng)做出相應(yīng)的提高。因此拓寬路基可以采用新頒路基設(shè)計規(guī)范的壓實度標準，不必再提高。3/11/2024747.1離心模型試驗原理7.2試驗設(shè)備簡介7.3試驗方案7.4模型土樣的制備與材料的模擬7.5試驗基本流程7.6試驗結(jié)果與分析7、拓寬路基離心模型試驗研究

3/11/2024757.1離心模型試驗原理

在高速旋轉(zhuǎn)情況下，通過施加在模型上的離心慣性力，補償因模型縮尺為原型的1/n而造成的自重應(yīng)力損失，使模型的應(yīng)力水平與原型的一致，而得到與原型相同的應(yīng)力狀態(tài)、位移變化、相似的塑性區(qū)發(fā)展和變形破壞過程，以獲取全比尺模型的變形破壞機理的一種模型試驗技術(shù)。由于慣性力與重力絕對等效，且高加速度不會改變工程材料的性質(zhì)，從而使模型與原型的應(yīng)力應(yīng)變相等、變形相似、破壞機理相同，能再現(xiàn)原型特性。3/11/2024767.2試驗設(shè)備簡介

土工離心機是土力學研究與試驗的重要設(shè)備，廣泛用于路基、堤壩、邊坡地基基礎(chǔ)擋土結(jié)構(gòu)、隧道、建筑物基礎(chǔ)等工程試驗及科研教學研究。本次試驗采用長安大學的土工離心機，離心機的照片如下。3/11/202477以試驗段為背景，根據(jù)試驗?zāi)康?、原型尺寸和試驗設(shè)備條件等，選擇合適的模型率，模型率為1：50。進行以下6組試驗，試驗分組情況如表8-3。序號試驗設(shè)計情況1模擬老路堤的填筑施工過程2模擬新路堤的填筑施工過程(無加筋，老路堤不削坡不挖臺階)3模擬新路堤的填筑施工過程（兩層加筋：基底和路床底部分別鋪一層土工格室）4模擬新路堤的填筑施工過程(三層加筋：基底、中間臺階和路床底分別鋪一層土工格室）5模擬新路堤的填筑施工過程（三層加筋：基底和中間臺階鋪土工格室，路床底部鋪一層土工格柵）6模擬新路堤的填筑施工過程（三層加筋：基底和中間臺階鋪土工格室，路床底部鋪一層土工布）表7-3安新改建試驗設(shè)計情況7.3試驗方案3/11/202478

7.4材料的模擬土工布：醫(yī)用紗布模擬土工布，并用10%鹽酸浸泡24h

土工格柵：普通窗紗

土工格室：采用塑料薄膜，制作成類似土工格室的蜂窩狀土工格室替代物3/11/2024797.5試驗基本流程

（1）檢查各項試驗設(shè)備均處于正常狀態(tài)，標定位移傳感器，擬合傳感器電壓值與所測位移值之間的曲線關(guān)系；（2）在模型箱中采用相應(yīng)的土樣填筑地基及老路基，按照模型尺寸削樣，以80g的加速度在離心機上穩(wěn)定運行83分鐘，相當于模擬其固結(jié)一年時間（老路基已運行8年，但由于條件所限，并未模擬實際的固結(jié)時間；（3）按照模型尺寸，對老路基邊坡進行削坡并開挖臺階，之后在模型箱中按試驗方案進行新路基的填筑，同時在鋪設(shè)土工合成材料的臺階層面上進行鋪設(shè)，然后按照模型尺寸削樣；（4）將模型箱穩(wěn)重配重后，吊入離心試驗機中，安裝位移傳感器，以50g的加速度在離心機中穩(wěn)定運行105分鐘，相當于模擬路基加寬后固結(jié)半年時間；（5）試驗數(shù)據(jù)的記錄、整理、分析。3/11/202480老路基固結(jié)沉降變化圖7-3老路基填筑及運行一年頂面不同位置處的沉降變化

7.6

試驗結(jié)果與分析3/11/2024817.6

試驗結(jié)果與分析新老路基拼接加寬后表面沉降變化

a.拼接時不削坡不加筋b.老路基削坡后挖臺階加筋圖7-6新老路基拼接后填筑及運行半年頂面不同位置處的沉降變化圖7-7拼接后新老路基頂面不同位置處的最大沉降3/11/202482離心試驗小結(jié)

對老路基而言，隨著離心加速度的增加，老路基表面的沉降越來越大，且在路基橫斷面方向沉降分布呈中間大兩邊小的盆狀。填筑期沉降分別占運行一年內(nèi)總沉降的76.1%和87.1%，即土體的壓實沉降主要發(fā)生在施工期。

五種處治方案中，加筋路基的沉降要小于不加筋路基，各方案的路基頂面最大和最小沉降值均分別發(fā)生在新路肩邊緣處和老路中心。加筋能均衡路基的不均勻沉降，并在一定程度上減小了地基的總沉降。

填筑期的路基沉降在半年內(nèi)總沉降中占了相當大的比例，均在70%以上。但總體沉降值并不大，五種方案中方案二新路肩處沉降最大，但也只有3.33cm，新老路基拼接處沉降3.29cm，老路中心沉降1.67cm。說明在良好自然環(huán)境與地質(zhì)條件下，各加筋方案模型之間的沉降也沒有明顯差異，均保持在很小的水平，路基拼接加寬半年后沒有出現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢。

由于平原區(qū)的高速公路改建工程總體地質(zhì)條件比較良好，很少出現(xiàn)時間長、強度大的降水，且路基平均修筑高度較?。ㄍǔ?m左右），因此在保障施工質(zhì)量的前提下，從工程造價上考慮，建議不必進行多層加筋，在路床底部和基底進行兩層加筋已經(jīng)足夠。12343/11/2024838.1試驗路概況8.2試驗路處治方案8.3試驗路實施效果分析與評價8、試驗路鋪筑與分析

3/11/2024848.1試驗路概況

試驗路段處于京珠國道主干線安陽至新鄉(xiāng)高速公路改擴建工程第一合同段NO.1標段，位于設(shè)計文件地質(zhì)分區(qū)的Ⅰ區(qū)。所處地區(qū)地形平坦，地層主要為第四系全新統(tǒng)黃褐～褐黃色亞粘土，K5以南下部揭露上更新統(tǒng)亞粘土、粘土等。地下水位埋深5.5～10.7m。表層土具不均勻非自重濕陷性，濕陷系數(shù)0.015～0.042，濕陷起始壓力173～200kPa，濕陷帶厚度5.0m左右。該區(qū)屬填方區(qū)，填方高度一般3～5m，填方高度最大為5.72mm，最小為1.6m，其余大部分在3.5～4.5m之間。地表下5m以內(nèi)土層硬塑～堅硬狀，具非自重濕陷性，自地表算起，濕陷量的計算值△s=137.5mm，依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）判定，地基濕陷等級為Ⅰ級。容許承載力120～140kPa。路基一般不需處理，但應(yīng)做好防排水工作。3/11/2024858.2試驗路鋪筑方案方案一（K0+730～K0+890左側(cè)）基頂路床底―――――土工格柵中層＝＝＝＝＝土工格室基底＝＝＝＝＝土工格室方案三（K0+989～K1+124左側(cè)）基頂路床底＝＝＝＝＝土工格室中層＝＝＝＝＝土工格室基底＝＝＝＝＝土工格室方案二（K0+890～K0+989左側(cè)）基頂路床底―――――土工布中層＝＝＝＝＝土工格室基底＝＝＝＝＝土工格室3/11/202486圖8-1試驗路段縱向布置圖示3/11/202487沉降觀測斷面布設(shè)每個觀測斷面（半幅）設(shè)3個沉降觀測點，分別布置在舊路基中央分隔帶中央、新路基土路肩處和新路基坡腳附近。布置示意圖如圖所示：圖8-2沉降板布設(shè)層位示意圖3/11/202488沉降觀測方法

轉(zhuǎn)測工作水準點點沉降板預(yù)埋初測高程填土并壓實觀測并記錄接管后高程觀測并記錄接管前高程開挖接管圖8-3試驗路沉降觀測步驟3/11/202489沉降板應(yīng)布設(shè)在平整的層面上，一般布設(shè)在1~2層壓實填土層面上，本方案沉降板在路基第一層填土層頂面，如圖8-4所示。接管后的測桿頂面應(yīng)略高于套管上口，套管上口應(yīng)加蓋封住管口（經(jīng)試驗，采用礦泉水瓶作為封蓋效果良好且方便，如圖8-5所示）。為了觀測方便和提供可靠的水準點，可以在沉降觀測之初，從施工控制點上轉(zhuǎn)測到一牢固的點作為基準點，為日后檢查或引測工作基準點之用。在路基旁邊共轉(zhuǎn)測了3個水準點，其中CA3如圖8-6所示。為了可以盡快的找到埋設(shè)于壓實層下的測管位置，施工中應(yīng)注意通過引線或其它定位方式標注測管位置，如圖8-7所示。之后開始沉降觀測，同時現(xiàn)場計算沉降點高程，以便發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場解決，如圖8-8、8-9所示。沉降觀測方法

3/11/2024908.3.1沖擊壓實試驗效果分析地基沖擊壓實效果路基沖擊補壓效果在沖擊碾壓10遍之前各斷面壓實度增長較快，在沖擊碾壓10~20遍之間壓實度增長緩慢，在沖壓15或20遍的時候獲得最大壓實度，較原始地表增加約7~8%；各斷面沉降量大體在沖擊碾壓20遍時達到最大沉降量，總沉降量約3~4cm。

沖壓至20遍時，沉降量達到了2.7cm，占總沉降量的60%；壓實度增長到最大值，共增長了1.5%；試驗段的土基彈性模量、加州承載比和無側(cè)限抗壓強度均逐漸增大，20遍后增幅較小，說明沖擊壓實對增加土基的承載力有一定的作用，且20遍時比較合適。

8.3試驗路實施效果分析與評價3/11/2024918.3.2土工合成材料加筋路段沉降分析1、路基沉降隨著填筑高度的增加和時間的延長而增大，沉降總體趨勢是逐漸變大。填筑過程中，路基沉降在填筑初始階段較慢，當填筑達到一定高度時，沉降速度較快；隨著填筑的進行，沉降隨著填筑高度的增加迅速增大。

2、沉降觀測內(nèi)點的沉降要小于外點的沉降，對每種方案均是坡腳處沉降大于路基邊緣沉降。老路基的沉降很小，新路基的沉降較大。新路基部分的沉降與距離新老路基結(jié)合處的距離有關(guān)，距離老路中心越遠其沉降值越大距離老路中心越遠沉降越大。3、從總體沉降趨勢看，拓寬路基導(dǎo)致的施工期間路基沉降均不是很大，雖然各方案在同一位置處的沉降變化不一樣，但差別并不太大。表明各加筋方案在降低路基沉降方面起了一定作用，但差異性不太明顯。

3/11/2024928.3.3EPS試驗段

試驗段概況

臺背填筑EPS試驗段設(shè)在安新高速公路改擴建工程第一合同段K1+275.989小橋處。小橋為一跨16米，采用上部空心板相連，下部不連接的方案，在原橋兩側(cè)等寬加寬8米，下部采用重力式橋臺，擴大基礎(chǔ)。橋頭搭板長8米。墻身高3.12米，前墻內(nèi)部按4﹕1的比例放坡，側(cè)墻內(nèi)部按3﹕1的比例放坡。0號臺K1+267.989左側(cè)加寬段填高4.7米，右側(cè)填高3.1米。1號臺K1+283.989處左側(cè)填高4.7米，右側(cè)填高3.2米。擬定在此小橋的臺背進行EPS填筑試驗段。3/11/202493

EPS塊體填筑方案

橋頭EPS路堤為六層EPS板，EPS路堤施工面為臺階狀。其縱橫斷面及平面布置詳見圖8-10~8-11。圖8-10臺背填筑EPS縱斷面布置圖圖8-11臺背填筑EPS橫斷面布置圖3/11/2024949.1臺階開挖及結(jié)合帶處理9.2沖擊壓實9.3土工格室鋪設(shè)

9.4土工格柵鋪設(shè)

9.5土工布鋪設(shè)

9.6EPS施工方法9、拼接段施工技術(shù)指南

3/11/2024951、從沉降、水平位移和應(yīng)力方面全面分析了拓寬路基的差異沉降特性2、對拓寬路基差異沉降的影響因素進行了分析與計算，并對其影響程度進行了敏感性分析3、通過建立有限元分析模型分析了路基差異沉降對瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學影響4、從路面結(jié)構(gòu)性和功能性要求分別提出了差異沉降的控制標準，并對其進行了分級5、全面分析了縱向裂縫的產(chǎn)生機理，并提出了防止縱向裂縫的系列措施6、對不同方案鋪設(shè)了試驗段并進行了現(xiàn)場試驗及跟蹤觀測7、結(jié)合試驗路，采用離心模型試驗對多種加筋方案進行了觀測及對比分析8、系統(tǒng)總結(jié)了高速公路擴建工程新老路基拼接段關(guān)鍵工藝及施工技術(shù)要求

路基拓寬部分主要研究結(jié)論3/11/2024963.2路面結(jié)合部處理3.1舊路面狀況評定三、路面拓寬工程措施

expresswaywideningengineeringmeasures3/11/2024973.1舊路面狀況評定在安新高速改擴建工程中如繼續(xù)利用評定為“中”以下的路段原有路面，不能滿足現(xiàn)有交通量的要求，因此路面承載能力評定為“中”以下的路段銑刨路面面層。銑刨路面后對基層狀況進行現(xiàn)場測定，若基層松散、則需挖除重建。對于“良”以上的路面，根據(jù)安新高速公路改擴建設(shè)計文件進行修補。安新高速拓寬工程中舊路等級評價：3/11/2024983.2路面結(jié)合部處理二、路面結(jié)合部特殊處理措施：（1）鋪設(shè)土工格柵（2）路面結(jié)合部采用小型壓路機壓實（3）路面結(jié)合部防水處理（4）路面結(jié)合部下部空洞處壓漿補強3/11/202499四.高速公路擴建路面再生

oldpavementregenerationofexpresswaywidening冷再生工藝coldreclaimed熱再生工藝heatrecovery泡沫瀝青foamedasphalt舊路面再生分類theclassificationofoldpavementregeneration3/11/20241004.1舊路面再生再生路面分類現(xiàn)場冷再生工藝

現(xiàn)場熱再生廠拌熱再生泡沫瀝青再生廠拌冷再生工藝

3/11/2024101節(jié)省能源對現(xiàn)有交通影響較小結(jié)構(gòu)完整性較高較環(huán)保施工期短經(jīng)濟效益高冷再生的優(yōu)點4.2冷再生工藝coldreclaimed

乳化瀝青泡沫瀝青水泥、石灰冷再生穩(wěn)定劑3/11/20241024.2冷再生工藝

國內(nèi)路面材料冷再生工程實例

PavementMaterialcoldreclaimedinprojectsinchina3/11/2024103陜西渭南108國道澄城段改擴建工程（the108nationalroad）原路面方案（originalscheme）上面層為3cm細粒式瀝青混凝土,下面層為5cm中粒式瀝青混凝土,基層為19cm石灰土穩(wěn)定碎石,底基層為28cm石灰土路面冷再生方案（newscheme）銑刨原路的瀝青路面14cm,添加部分新料,通過水泥再生形成20cm新路面基層,同步做碎石封層。3/11/2024104北京至哈爾濱的102線改擴建工程

（the102nationalroad）原路面方案（originalscheme）經(jīng)過歷年來多次大修，形成16厘米瀝青混凝土+15厘米泥灰結(jié)碎石+30厘米石灰穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)。路面冷再生方案（newscheme）破碎深度18cm，通過對破碎后的路面材料進行級配調(diào)整，并添加6%水泥作為穩(wěn)定材料，作為基層使用。3/11/20241054.3熱再生工藝heatrecovery

廠拌熱再生發(fā)就是將舊瀝青路面經(jīng)過翻挖后運回拌和廠，在集中破碎，根據(jù)路面不同層次的質(zhì)量要求，進行配比設(shè)計，確定舊瀝青混合料的添加比例，在升級、新瀝青材料、新集料等在拌和機中按一定比例重新拌合成新的混合料，從而獲得優(yōu)良的再生瀝青混凝土，鋪筑成再生瀝青路面。

LRZ型間歇式瀝青混凝土廠拌熱再生設(shè)備

3/11/20241064.3熱再生工藝heatrecovery

國內(nèi)路面材料熱再生工程實例

PavementMaterialheatrecoveryinprojectsinchina3/11/2024107廣佛高速路面大修工程

Guangzhou—foshanexpressway原路面方案：最初路面結(jié)構(gòu)為4cm細粒式瀝青混凝土上面層+5cm中粒式瀝青混凝土中面層+6cm瀝青混凝土下面層+25水泥穩(wěn)定碎石+28cm水泥穩(wěn)定土。路面熱再生方案：將再生瀝青混合料AC-25I,用于下面層以及調(diào)平層，將再生混合料LSM-25用于基層補強層。3/11/20241084.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青技術(shù)發(fā)明于1956年，在高熱的瀝青中加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑中的水氣化使瀝青大量發(fā)泡而產(chǎn)生體積膨脹的現(xiàn)象，這種狀態(tài)的瀝青因為粘度相當?shù)投哂邪韬退璧墓ぷ餍?。泡沫瀝青再生設(shè)備3/11/20241094.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青冷再生混合料美國的森義教授（Prof.LadisCsanyi）這項發(fā)明因為后來成為一種專利而應(yīng)用不普遍，使泡沫瀝青技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用較為緩慢，一直到專利過期后的90年代，伴隨施工機械的發(fā)展，泡沫瀝青技術(shù)才又開始受到普遍的重視。泡沫瀝青發(fā)泡示意圖

3/11/20241104.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青性能試驗溫度155℃160℃165℃發(fā)泡用水量(%)膨脹量(倍數(shù))半衰期(秒)膨脹量(倍數(shù))半衰期(秒)膨脹量(倍數(shù))半衰期(秒)210.08.213.410.89.56.6311.713.113.310.111.04.9415.38.714.512.37.56.7科氏70號道路石油瀝青發(fā)泡特性

3/11/20241114.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青評價指標（evaluationindicator）膨脹率（expansionration)在瀝青發(fā)泡狀態(tài)下測量的最大體積與未發(fā)泡狀態(tài)下的體積之比半衰期（half-life）泡沫瀝青自最大體積時至縮小到該體積一半時所用的時間

膨脹率和半衰期成反比3/11/20241124.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青再生與傳統(tǒng)熱再生性能比較Comparingfoamedasphaltwithemulsifiedasphalt2：泡沫瀝青混合料的毛體積密度在2.05～2.3t/m3之間，小于熱拌瀝青混合料的密度，空隙率在5.0%~11.0%之間。1：泡沫瀝青冷再生混合料中由于添加了水泥，其抗拉性能介于熱拌瀝青混合料和半剛性材料之間同時具有柔性和脆性的特征，劈裂強度范圍在0.41～0.64MPa之間，可作為高等級公路的基層或下面層材料。3：泡沫瀝青混合料的無側(cè)限抗壓強度值在2.3~4.5MPa之間能很好的滿足使用要求。3/11/20241134.4泡沫瀝青再生工藝

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泡沫瀝青再生、乳化瀝青再生性能的比較Comparingfoamedasphaltwithemulsifiedasphalt項目