论我国在路面结构设计中存在的问题(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-04
五、国际公路建造经验
国际上在20世纪70年代以前,半刚性基层沥青路面也曾经用得很普遍,并发生了关于基层的“黑白之争”,后来,柔性基层和全厚式路面得到了很大的发展,逐渐成为主流。其原因是半刚性基层在其优点的背后,也有不少缺点,有些无法克服。
1. 半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。在国外普遍采取对裂缝进行封缝,而在交通量繁重或者高速公路上,这种封缝工作十分困难。而在我国,日前根本没有发现裂缝就进行沥青封缝的习惯,因而开裂得不到有效的处理。
2. 半刚性基层非常致密,它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后,不能从基层迅速排走,只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径,除了降雨(尤其是梅雨、雨季集中降雨)、降雪、化雪的表面水外,还有多种来源。可以说,水进入沥青路面是不可避免的,如不能及时排走就将造成危害。所以都称“水”是造成沥青路面损坏的“元凶”,半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。
3. 半刚性基层有很好的整体性,但是在使用过程中,半刚性基层材料的强度、模量会由于干湿和冻融循环、在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减。按照南非的理论,半刚性基层的状态是由整块向大块、小块、碎块变化,按照整体结构设计路面是偏于不安全的。
4. 半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性。重载车换算为标准轴载时,对柔性基层通常是按4次方换算,而对半刚性基层来说,随着基层和沥青层的模量比的增大,换算荷载的次方数将不再是4次方,很可能是12~15次方。轴载加大1倍,对柔性基层的换算轴次是增大16倍,而对半刚性基层可能要变为数十万次。也就是说同样的超载车对半刚性基层沥青路面的影响要比柔性基层沥青路面大得多,对路面的损伤也大得多。
5. 半刚性基层损坏后没有愈合的能力,且无法进行修补。其层一旦破坏,便无可救药,除了挖掉重建,另无他法,这给沥青路面的维修养护造成很大的困难。通常所说进行“补强”实际上是不现实的,也是不可能的,在半刚性基层上加铺基层也不能结合成为整体。
6. 半刚性基层很难跨年度施工,无论是直接暴露还是铺上一层下面层过冬,都避免不了会发生横向收缩裂缝,从而为沥青路面的横向裂缝埋下隐患。甚至在冬天就从缝中进水(融雪)、半刚性基层暴露的还可能冻疏,影响强度的形成。在季节性冰冻地区,半刚性基层的冻融损坏几乎难以避免。
六、永久性路面设计理念
永久性路面的理念是所设计的沥青路面能够使用40~50年以上、采用较厚的沥青层柔性路面,降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙。由于沥青层相对较厚,传统的疲劳开裂可能性大大降低,路面的损坏主要位于面层的顶部(25~100毫),一旦道路表面损坏达到临界水平,其经济性处理方法就是将损坏的顶层或面层铣刨、罩面,或者加铺。沥青面层材料可以再生利用,使得沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重修或重建,并企图无限期地使用下去。
根据以前的室内疲劳方程和力学设计程序,无论沥青结构层多厚,结构都会必然产生疲劳开裂、车辙。而最新的理论发现当沥青层超过一定厚度时,良好施工的路面结构不会产生源于层底的疲劳开裂和结构性车辙。当标准轴次超过一定次数后,沥青层厚度无须增加。也就是说,沥青层的厚度使层底拉应变小于一定的值以后,沥青路面的下部将可以无限期地使用下去。所以永久性路面的最大特点是确保路面各类损坏控制在路面表面层顶部很薄的范围内,如自上向下温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化都努力限制在磨耗层内,防止出现中面层以下的结构性损坏,表面层的损坏只需通过预防性养护得以补救。
这种长寿命路面在美国、英国、澳大利亚都进行了一定的研究和实践,也已经引起了我国学者的注意,有的省正在开展这方面的研究,铺筑试验路,这是件很有意义的工作。
路面早期损坏的技术解决之路半刚性基层沥青路面的在达到设计寿命后发生结构性损坏,需要维修基层,与永久性路面确保只维修表面层的思想是最大的差别,是两个完全相反的设计理念。很明显,为了减小对社会和交通的影响,我们都不愿意每次连基层一起“开膛破肚”式地维修,因此我们必须认真地思考这些问题。
痛定思痛,我们应该清醒,提倡“自力更生”本身并没有什么错,但如果事事都讲自力更生,盲目的排外,将民族自尊心变成了虚荣心,这就很容易产生轻视学习国外先进技术的倾向,对我国的发展是很不利的。
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