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超载车辆对高速公路沥青路面破坏原因的分析及对策

时间:2007-1-29栏目:交通运输论文

摘要:过量超载的车辆是造成高速公路沥青路面开裂、凹陷、唧泥
、使用寿命骤减的主要原因。以厦漳高速公路厦门路段为例,对该路段
沥青路面进行路况调查、钻芯取样试验、实际交通量分析、路面各层弯
拉应力、剪应力验算,并提出修补方案以及防止损坏的措施。
关键词:超载;高速公路;路面;损坏;分析
  厦漳高速公路于1997年12月建成通车,使用一年后部分路段发现路
面出现开裂现象,为此,1999年5月至2000年4月对损坏的情况进行了全
面的检查、钻芯取样观察、弯沉测定、理论分析计算和修补方法的探索
。认为造成路面局部开裂、凹陷、唧泥的原因主要来源于运输煤炭、水
泥的车辆过量超载(载重5t车装运13t~18t),使沥青路面所承受的剪
应力过大而破坏。
1 厦漳高速公路路面设计情况
厦漳高速公路路面设计交通量,依据1993年OD调查结果推算,竣工第一
年的标准轴载BZZ-100型日平均当量轴次为1300次?日,交通量增长率
为9.8%,使用年限15年,一个车道累计当量轴次为742万轴次,设计
容许弯沉值Lr=0.359mm。路面设计以交通部JTJ014—86《公路柔性路
面设计规范》的有关规定为依据。
沥青路面结构从下到上为:20cm厚水泥石灰综合稳定土基层,33cm厚5
%水泥稳定碎石基层,1cm沥青表处下封层,6cmAC-25Ⅱ下面层,4cm
AC-16Ⅰ中面层,4cm多碎石SAC-16抗滑表面。2 路况调查结果
厦门至漳州(称下行线)通车一年半来,路况基本保持完好,裂缝很少
。而漳州至厦门(称上行线)部分路段出现横向裂缝、网状裂缝、局部
出现车辙和凹陷、唧泥。病害的主要特征:横向裂缝集中在行车道,一
般没有伸入超车道;纵向裂缝主要集中在行车道,以及超车道右侧附近
;网状裂缝主要集中在行车道及超车道右划线附近区域,呈现细小分布
较广;主车道局部路段有较明显车辙和凹陷。主车道这种车辙是由于行车荷载作
用、路表开裂后的渗水引起的不可恢复的永久变形,而不是常见的高温
引起的车辙。凹陷、唧泥是在车辙的位置,经荷载反复作用,雨水浸入
造成。
从路况调查表明:因上行线和下行线车辆载重的差异,行车一年半后的
路况不同,病害状况也不同。从而同一断面或同一地段下行线没有横向
、纵向裂缝,上行线有横向、纵向裂缝的情况分析,可以排除因路基不
均匀沉陷,半刚性基层裂缝往上反射的可能性。
3 钻芯取样试验结果
厦门高速公路有限公司委托长沙交通学院交通设计研究所(以下称长沙
交研所)对出现病害的路段进行钻芯取样观察和芯样试验。
长沙交研所对上行线网裂和凹陷部位的钻芯试样10个,停车道和路面完
好部位的钻芯样4个,开裂处钻芯样2个,并同时对严重凹陷的挖孔进行
了观察。
3.1 对芯样和挖孔观测
(1)网裂和凹陷的部位钻取的芯样,表面层和中面层层间粘接良好,
中面层与底面层易分开;底面层AC-25-Ⅱ混合料水损害严重,中面层
与底面层之间几乎已没有沥青;半刚性基层表层的1cm~2cm有软化现象;
(2)凹陷严重部位挖开观察,33cm分二次摊铺的半刚性基层,上层16
cm已完全松散,下层17cm完好。这是面层开裂后地表水渗入半刚性基层
表面并在行车冲击作用下引起的;
(3)紧急停车道和路面完好部位钻孔表明半刚性基层板结良好。
3.2 芯样实测孔隙率及抽提筛分试验
(1)表面层混合料在紧急停车道上钻孔试件孔隙率明显比行车道上大;
(2)中面层混合料空隙率对比表明,紧急停车道和行车道混合料差异
不太显著,但有明显追密趋势;
(3)抽提筛分试验表明,混合料级配均未发现任何异常,而其中一组
油石比较低,是由于面层开裂,地表水渗透、冲刷及车载冲击作用,使
部分集料表面的沥青被水剥落,唧泥时带走,使得下面层AC-25-Ⅱ混
合料油石比偏底。在停车道和完好路面钻芯样试验,证实油石比正常,
未发现明显异常。
从上述取芯试验调查分析,各面层混合料配合比设计、施工配合比控制
及现场压实情况基本正常,可以排除因施工质量造成路面损坏的疑问。
4 标准轴载计算及分析
4.1 交通量调查和分析
根据收费车辆流量分析。2000年4月和5月二个月通过该路段日平均交通
量一类车(载重2500kg以下)4875辆次;二类车(载重2500kg~7000kg)5940辆次;
三类车(载重7000kg~15000kg)1248辆次;四类车(载重15000kg~20000kg)615辆次。
经现场对超载车辆调查,超载的主要是二类车,且二类车以东风牌超载
居多,核定载重5000kg,一般都载重10000kg至15000kg,甚至18000kg
。夜间超载比率高,上行线占重载车80%,下行线占重载车10%。本文
分析时,设定三类车按黄河JN-150标准载重换算,四类车按日野ZM44
0标准载重换算,二类车按东风EQ140换算,按上行线60%重载,40%空
载,其中重载车30%按标准载荷,40%载荷10000kg,20%载荷13000k
g,10%载荷15000kg,一般情况下80%行驶在行车道,20%行驶在超车
道;下行线空载60%,重载40%,超载10%按载重

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