建筑工程技术专业毕业论文：关于公路路面早期的破坏及防护措施的探讨

嘉 兴 南 洋 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计（论 文） 论文题目：关于公路路面早期的破坏及防护措施的探讨系 部： 船建工程系 学生姓名： 专业名称： 建筑工程技术 班级/学号： 指导教师： 嘉兴南洋职业技术学院教务处印制关于公路路面早期的破坏及防护措施的探讨【摘要】从路面施工方法、原材料问题、路面设计结构问题等方面，结合生活中的公路实例，分析沥青和水泥混凝土路面早期破坏的原因。无论国内外的公路材料都是沥青和水凝混凝土。沥青公路是半刚性路面，水凝混凝土路面是刚性路面。公路路面早期破坏的形式有很多：裂缝、车辙、桥头跳车等现象。沥青路面和混凝土路面破坏的形式因不同材料的路面而出现不同破坏。水是造成路面破坏的主要原因。从路面设计、施工、管理等方面分析水破坏原因，并提出预防措施。【关键词】沥青路面，水泥混凝土路面，早期破坏，车辙，桥头跳车目 录前 言11、沥青路面早期破坏的成因 2 1.1 施工方面的原因 2 1.2 原材料的因素 4 1.3 设计方面的原因 52、水泥混泥土路面早期破坏的成因 7 2.1施工方面的原因 7 2.2原材料的因素 7 2.3设计方面的原因 83、避免早期破坏的防护措施 10 3.1 沥青路面避免早期破坏的防护措施 10 3.1.1 严格控制沥青混合料的拌和及质量 10 3.1.2 要保证控制施工质量 10 3.1.3 对路面设计要进行综合考虑 10 3.2 水泥路面避免早期破坏的防护措施 10 3.2.1 严格控制水泥混泥土混合料的拌和及质量 10 3.2.2 要保证控制施工质量 11 3.2.3 对路面设计要进行综合考虑 114、结论 12致 谢 13参考文献 14嘉兴南洋职业技术学院毕业论文前 言目前，我县城市规划范围内的县城镇道路面层主要采用两种形式，一种为适用在国家级公路和县级道路的沥青混凝土面层：沥青路面具有表面平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便且适宜于分期修建等优点，虽然沥青路面设计是建立在层状弹性理论基础上的耐久性设计，但沥青路面仍然存在设计年限内发生的早期破损现象，沥青路面的早期破损是指，在设计寿命期前1/41/3期间内，沥青路面所发生如开裂、松散、变形及泛油、翻浆等各种形式的路面破损。沥青路面的早期破损既影响交通运输的正常运行，又造成巨大的经济损失。另一种为适用在农村道路的水泥混凝土面层：水泥混凝土路面具有较高的强度、耐磨、抗冻等特点，然而，近年来路面早期损坏的现象越来越普遍，有的水泥混凝土路面完工不久就出现病害，新建23年就要大修，有的甚至出现当年建当年修的现象，使水泥混凝土道路功能得不到充分的发挥。防治路面病害，提高沥青路面和水泥混凝土道路的使用寿命是当前道路工程界正在进行攻关的一大课题，本文先从沥青路面和水泥混凝土路面病害的种类以及产生的主要原因着手加以分析，进而对病害防治方法进行探讨。1 沥青路面早期破坏的成因1.1 施工方面的原因（1）地基沉降。公路建设中，不可避免地有部分路段要穿过水田、沼泽、淤泥地段等软土地基，路基修筑在软土地基上时，对软基的处理不彻底，或软基地段处理后没有沉降稳定就进行修筑沥青路面，往往就会发生路基失稳或过量沉陷，从而导致沥青路面破坏或不能正常使用。（2）路基压实不足：路基压实是路基施工过程中的重要工序，亦是提高路基路面强度与稳定性技术的技术措施之一。压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的密度提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。路基压实度不足，出现不均匀沉陷，则会导致沥青路面出现裂缝。在所通车的各级公路中，“桥头跳车”是一个普遍存在的质量通病，就主要是由于桥台与路基衔接处压路机碾压不到位，造成局部路段路基压实度不足而出现路面坑洞、横裂，从而出现桥头沉陷、跳车等现象。桥头跳车现象如图1-1所示：图1-1（3）路面基层施工质量低劣。由于抢工期、赶进度、造成料源紧缺，原材料质量难以保证，半刚性基层没有合理的龄期，或基层施工粗糙，使得基层（底基层）质量低劣，造成基层网状开裂破坏，若反射到面层，即为面层出现网状开裂。水从裂缝处下渗到路基中，在行车荷载作用下会出现唧泥，造成沥青面层的早期破损。 （4）沥青面层本身的破坏。这是造成沥青面层早期破损的主要原因，根据影响因素又分以下几种情况：1.由于水产生的破坏。由沥青面层本身的原因引起的路面早期破坏有：沥青面层松散、坑洞、泛油等。沥青面层破坏的一个很重要的原因是水。沥青面层中水的来源有地面降水和路基中挤上来的水，或者大气降水渗到沥青面层中而排不出去，这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层容易产生破坏。同时由于施工时压实度达不到要求，使沥青混合料空隙率过大，沥青面层中的水无法排出，沥青混合料在饱水后石料与沥青粘附力降低，易发生剥落、松散、从而降低沥青路面的抗剪强度。 2.由于沥青面层颗粒离析。沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多，细集料偏少，则不易压实，矿料与沥青的粘结力小，抗剪强度低，容易出现松散。局部细集料偏多，粗集料偏少，热稳定性差，则容易出现车辙、拥包等破坏。3.沥青混凝土铺装层偏薄。在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，有的设计桥面铺装层厚度偏薄，有的厚度小于5cm；加上其层间不按规定均匀洒布粘层油，使得汽车高速行驶时，轮胎后产生真空吸力，在行车荷载作用下，容易出现坑洞。4.沥青被油溶解。在施工过程中由于施工机械在路面上停留而漏油，会造成沥青被柴油溶解，使沥青与矿料之间粘结力降低，使路面产生剥离、松散、出现坑洞。   5.沥青面层的压实度偏低：沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性影响非常重要，压实度的大小直接影响着沥青路面的使用质量。有些单位在施工时对压实度的重要性认识不足，片面追求平整度，而放松了对压实度的控制。通车后平整度迅速衰减，面层变形明显。应该明确，平整度固然重要，但压实度更重要，必须在确保压实度的前提下来提高平整度。1.2原材料的因素（1）所使用的沥青性能不过关。沥青路面铺筑所使用的沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的符合材料。要求沥青材料具有优良的粘结力、抗老化性能、高低温稳定性能。另外，随着经济的蓬勃发展，公路运输超、重载现象严重，对沥青材料的性能提出更高的要求，普通沥青已不能完全适应形势发展的需要，目前修建的高等级公路及城市道路的沥青路面已开始使用改性沥青。（2）碎石的压碎值、磨耗值不符合要求，或使用酸性矿料，造成沥青混合料的稳定度偏低，引起沥青路面早期的剥落。（3）矿粉（填料）的细度对沥青混合料质量至关重要，沥青与矿粉的交互作用影响沥青混合料的抗剪强度。矿粉粒度小，比表面积大，其比表面积约占矿料比表面积的80%，当矿粉较目标配合比时的矿粉平均粒径增大一倍时，则矿粉比表面积是原比表面积的1/4.这样，就会有较多的沥青不能直接与矿粉表面交互作用形成结构沥青，而形成了较多的自由沥青，降低了沥青与矿料之间的粘结力，在行车荷载的作用下形成泛油，因此控制矿粉的质量十分重要。而目前，矿粉的质量很不稳定，往往粗细不均匀，甚至潮湿结团；或由于矿粉运至工地后，防雨防潮措施不良，造成矿粉潮湿、结团。而在拌和机内，矿粉是不加热的，造成沥青与矿粉拌和不均匀，影响沥青混合料质量。沥青的稠度、感温性和含蜡量等指标直接影响沥青与矿料的粘结力，并由此影响沥青路面的强度和沥青混合料路用性能。各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号，并使用优质的沥青，对预防沥青路面早期出现车辙，有效防止路面开裂，保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。高速公路因重载、超载车辆和渠化行车作用，一般宜选用稠度大、感温性小、软化点高、含蜡量低的重交石油沥青，以增大沥青混合料中沥青的粘聚力，这对预防和提高沥青混合料抗变形能力很有效。1.3 设计方面的原因（1）结构设计的不合理：沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据设计规范，应满足车辆的行车荷载和雨水不渗等要求。（2）路面厚度设计问题：路面厚度设计依据是设计年限内的累计当量轴次。根据当量轴次计算设计弯沉值及结构厚度。由于路面实际承受的当量轴次远大于设计依据年限内的累计当量轴次，一些我县内的县级道路应在短期内已达到设计年限内的累计大量轴次，以致路面结构破坏，出现凹凸不平的现象。（3）路段类型确定有误：在路面设计中，往往由于没有确切的路段勘测资料出项错误判断。我县有些沥青道路应没有准确判断，导致沥青路面结构强度不足而出现大面积裂缝。（4）湿度类型与实际不符：路基湿度状况是影响路面强度的重要因素，根据湿度类型来确定路面结构形式，由于没有考虑到实际情况，我县一条新建沥青路面在通车一年后，该段沥青路面破坏十分严重，以致进行了多次维修。实例：京福高速公路段路面结构采用36CM二灰碎石基层+15CM沥青混凝土路面。由于二灰碎石为半刚性结构，强度较高（初期强度一般在1.5MPa-5MPa之间，后期强度一般在6-10MPa以上），且形成板体，其弹性模量远比沥青砼为高，在相同外荷载作用下的变形能力较沥青混凝土小的多。而沥青砼为柔性结构，其变形能力强，也即其板体效应差。在实际的行车过程中，当荷载作用于其上时，直接接触部分的沥青混凝土承受绝大数荷载并将荷载传递到基层上，而由于基层强度高，变形能力差，板体性强，因而该部分沥青混凝土在所承受的基层反作用下，其内部原有结构层被破坏（即原有的配合比被破坏），失去应有的强度和变形能力，形成车辙。 近年来由于交通量、载重量的不断增加，加上超限、超重车辆的影响，破坏十分严重。从物理学角度分析来看： 力的作用效果使物体形变发生变化，汽车成倍超载，对地面的压力成倍增加，路面的形变加大，容易引起路面断裂； 由于车通过改装载重增加，对地面压力增加，轮胎个数不变，车与地面之间接触面积基本不变，根据压强公式P=F/S可知，车对地面压强成倍增加，对路面破坏加重。2 水泥混凝土路面早期破坏的原因2.1 施工方面的原因（1）路基施工方面：公路路基施工存在严重的质量问题，这是导致质量低劣的主要原因。违规作业、盲目追求施工进度，碾压厚度严重超标，路基达不到设计密度、稳定性差，通车后不可避免地发生沉降，造成路面及破碎。下图就是混凝土的断裂：（2）基层施工方面：首先，是二灰碎石拌和不均匀。由于是路拌法施工，存在大量人为因素，施工单位为了偷工减料及实际操作人员的懈怠，极易出现二灰碎石拌和不均或不到底现象。其次，养生期不足或养生不及时。为了追求进度，底基层灰土养生期未结束就急忙进行下一道工序。底基层受到扰动，影响底基层的养生及成型，使其无法达到设计强度，形成半刚性基层。（3）路面面层方面：如果路基及基层施工中未能严格控制标高，造成基层过程偏高。施工单位为了不返工或本来就偷工减料，造成部分混凝土面层厚度严重不足。另一方面混凝土面层施工时振捣不均匀，甚至不振、漏振，造成混凝土的强度不够，这样就使路面承受荷载的能力大打折扣，远远达不到设计强度要求，发生断板就成了情理之中的事。（4）各种缝隙方面的原因：胀缝施工。胀缝不按照设计施工、宽度不够，胀缝中的混凝土未彻底清理、部分路段的胀缝设置密度不够、养护差等原因，不能满足混凝土板的伸缩，造成混凝土板发生拱起。 纵横施工缝。纵横缝灌缝质量差或未灌缝，或施工时采用沥青材料灌缝，沥青延伸度低，低温脆硬，与板端的粘结力差，很容易脱落。2.2 原材料的原因不同标号水泥如混合堆放，在运输及保管过程中，没注意防水、防潮，超过保质期（一般为三个月）或受潮水泥，结块水泥将会影响水泥路面的稳定；所用水泥标号不够，稳定性差强度不足集料中有害物质含量超标。所用水泥标号不够，稳定性差强度不足集料中有害物质含量超标。砂要选择符合规定级配、细度模数在2.5以上的中粗砂，且要求坚韧耐磨、表面粗糙有棱角、清洁、有害杂质含量低；当无法取得粗、中砂时，经配合比试验可行，亦可采用泥土杂质物含量小于3的细砂，注意合理选用砂率。碎石也应选用质地坚硬、耐久、洁净、级配符合规范要求，最大粒径不超过40mm；碎石的粒形以接近正立方体为佳，不宜含有较多针状颗粒和片状颗粒。外加剂也在必要情况下选用外加剂如减水剂、流化剂等，均能提高新拌混凝土的工作性，提高强度及耐久性。水要选择洁净、无杂质，饮用水可直接使用。2.3 设计方面的原因（1）主车道与辅道的结构层方面的原因：从主车道及辅道结构层的数据分析，我们可以比较直观的看出，从路面渗入到主车道混凝土板与基层灰土之间的水，会顺着路面横坡在混凝土板下面流向两侧辅道，受到辅道底灰土的阻挡，无法流向边沟，大量的水留在这个部位。在车辆荷载作用下，使得聚水变成了有压水，有压水不断侵蚀基层灰土，并同基层冲刷出来的细料搅成悬液，在外在条件下沿着辅道与混凝土板之间的缝隙喷溅出来，形成唧泥病害。唧出的泥浆带走大量的基层材料，导致混凝土板形成脱空，周而复始，破坏了混凝土面板与基层密贴的设计机理，最终导致混凝土板过早地发生断 裂和严重破碎。（2）排水方面的原因：不少县、乡级公路两侧排水不畅，导致辅道以外的排水沟形同虚设，雨水、雪水无法顺畅地排放到沟里，积水只能一点点浸到混凝土路面的缝隙里，潮湿的路基长期受到浸泡发生变形，甚至沉陷，从而引起路面发生断板、破碎板、沉陷等病害。 例：从90年代中期开始，我县修筑的水泥路面相继出现了一些病害，很多水泥混凝土路面的损坏还比较严重，而水泥混凝土路面损坏之后维修比较困难，如何处置维修破损的水泥混凝土路面仍然是比较棘手的问题。某二级公路水泥混凝土路面修补工程段全长112m，宽2×3m，修补前路面板呈破碎、断裂状，原为一般普通混凝土浇筑，部分板底基层下沉。现用钢纤维混凝土修补路面，基层补强采用C15素混凝土浇筑，旧混凝土路面平均凿除深度25cm（包括基层松动部分），拟采用12cm厚、C30钢纤维混凝土浇筑路面。3 避免早期破坏的防护措施3.1 沥青路面避免早期破坏的防护措施3.1.1 严格控制沥青混合料的拌和及质量沥青要选用具有良好的高低温性能抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。加强沥青混合料材料配合比的控制，施工单位自检体系要严格控制材料规格、用量和矿料级配组成及沥青用量。混集料的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放，作好防雨防潮措施。3.1.2 要保证控制施工质量严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。施工前检查设备，在沥青路面施工前，施工单位要配合监理对拌和厂、摊铺、压实等施工机械设备的配套情况、性能、计量精度等进行严格检查，对不符合要求的机械设备，应进行更换，直至符合要求。3.1.3 对路面设计要进行综合考虑 路面面层根据当地的气侯、自然条件及当地习惯及经济水平等综合确定。表面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑的需要；中面层应重点考虑抗车辙能力；底面层重点考虑抗疲劳开裂性能、密水性等 。目前世界各国众多的沥青路面设计方法分：一类是以经验、半经验或试验为依据的经验法，一类是以力学分析为基础，综合考虑环境、交通条件及材料特性为依据的理论法。3.2水凝混凝土避免早期破坏的防护措施3.2.1 严格控制水泥混泥土混合料的拌和及质量按试验水泥混凝土配合比准确配料，单位水泥用量要精确称量，在拌合时适当的减少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性。降低水分蒸发速度。不能适用稳定性差的水泥，不同标号，不同厂家、不同种类不同批产的水泥严禁混合使用，采用发热量少，收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。3.2.2 要保证控制施工质量要根据机械性能准确掌握水泥混凝土混合料的拌合时间，最长拌合时间不得超过最短拌合时间的3倍，振捣均匀密实，避免漏振或超振。水泥混凝土拌合时，若集料温度过高，立即采用降温措施后再配料拌合。及时切缝，根据施工现场气温及水泥品种试验确定最早切缝时间。针对施工地区的不利因数影响，要进行覆盖养生。夏季施工时为防止水分过早的蒸发；混凝土强度的增长主要依靠水泥的水化作用，温度高，水化作用迅速完成，强度增长快；温度低，水化作用慢，强度增长慢，并且严重受冻的混凝土可以形成一堆互相作用的混和物。因此，尽可能在气温高于+5时进行施工，并且掺加早强剂。气温低于5时非施工不可时，可采用高标号快凝水泥，或加热水；砼表面覆盖蓄热保温材料等措施。3.2.3 对路面设计要进行综合考虑水凝混凝土路面结构层的组合设计，应根据该路的交通繁重程度，结合当地环境条件和材料供应情况，选择安排混凝土路面的结构层次，它包括土基、垫层、基层和面层的结构组合设计，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。做出技术先进、工程经济合理的路面结构组合设计方案，它应是能给混凝土面层以均匀支承、承受预期交通的作用、提供良好使用性能的混凝土路面结构。现在，很多工程项目一般都由一些有资质、有经验、  能力的施工企业承担，可是在进行这些工程项目施工过程中，往往会出现一些资质低，或者没有资质的队伍参与其中，这就是我们所说的“挂羊头，卖狗肉”的不良现象。现实的例子很多，最终造成的质量问题可想而知，因此建议今后的工程建设一定要严禁转包或分包。4 结 论路面早期破坏，不仅与设计、施工等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护和管理联系紧密。因此，要消灭路面早期破坏这一质量通病，延长路面的使用寿命，提高投资效益，需要设计、施工、养护管理各方面负其责，分头把关，按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能。相信在各方的共同努力下，路面早期破坏这一顽疾会得到根治。致 谢在此我感谢我的老师，三年来对我的细心指导，让我学到了很多关于市政方面的知识，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。最后，谢谢学校对我的栽培。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的。 感谢我的导师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。参 考 文 献1 宋金华.路基路面工程.人民交通出版社.20062 邓学钧.路基路面工程(第二版).人民交通出版社.20003 徐宪江.最新公路工程施工要点与通病防治大全M.兵器工业出版.2001 4 郭晓春.旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面前的病害处理J.山东交通科技.20065 刘新圆.混凝土工程施工方案编制指导与范例精选M机械工业出版社12