河北省高速公路沥青路面技术发展实践

1河北省高速公路沥青路面技术发展实践2006年1月倪立宾[e-mail]简介•通过大量的调查研究和试验分析，对河北省高速公路沥青路面技术发展历程和实践经验进行总结•结合我国高速公路沥青路面整体发展过程进行对比分析，对技术方面存在的一些问题进行了探讨。•通过吸收国内外目前路面技术研究的最新成果和最新理念，从外部环境、结构设计、原材料、混合料组成设计、施工等各个环节进行总结评价分析并提出建议。主要内容一、我国及河北省高速公路发展概况●我国高速公路的各发展阶段及特点●河北省高速公路的发展阶段及特点二、河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析三、河北省高速公路沥青路面技术发展过程及主要技术总结●其它部分省份高速公路的代表性路面结构类型汇总及技术实践评价●河北省高速公路沥青路面结构●河北高速公路沥青路面结构方案的演变、技术发展分析及建议四、结语及参考文献2.0我国及河北省高速公路发展概况•改革开放以来的20年,是中国的公路发展速度最快，规模最大，最具活力的时期。我国高速公路如图所示通车里程正以惊人的速度增长，自1998年以来，中国已经连续4年每年将超过2000亿元的投资用于公路建设，2002年达到公路建设3211.73亿元。•高速公路通车里程，1989年全国仅为271公里，1999年全国高速公路通车里程突破1万公里，2002年突破2万公里，2004年达到3.42万公里，到2005年年底有望突破4万公里。居世界第二。我们用短短的十多年时间走完了发达国家半个多世纪的发展历程。预计2010年将达到55000公里。中国高速公路通车里程050001000015000200002500030000350004000019901992199419961998200020022004年通车里程,km22004年底国务院审议通过了我国的《国家高速公路网规划》。国家高速公路网规划由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称为“7918网”，总规模约8.5万公里。因此，我国高速公路发展速度之快和建设规模之大，在世界公路史上都是前所未有的，目前高速公路已经成为支撑我国经济发展的重要交通设施。《国家高速公路网规划》2.1我国高速公路的各发展阶段及特点•第一阶段，大体在96、97年以前•1988年沪嘉高速公路建成通车，结束了我国大陆没有高速公路的历史；1992年，交通部制定了“五纵七横”国道主干线规划并付诸实施，从而为我国高速公路持续、快速、健康发展奠定了基础。•这个阶段的实践总体上比较成功，路面上的主要问题以及人们研究的重点是防止半刚性基层引起的反射裂缝。我国高速公路的发展大体上经历了3个阶段：•第二阶段，大体上是97、98－2002年•高速公路建设进入了快速发展时期，年均通车里程超过4000公里，年均完成投资1400亿元。2002年年底，我国高速公路通车里程一举突破2.5万公里，位居世界第二位。•这个阶段高速公路逐渐成网，交通量激增，加上人们片面地追求路面平整度，造成路面压实度不足，空隙率过大，产生了大量被称为“水损坏”初期损坏现象，研究的重点是治水。我国高速公路的发展大体上经历了3个阶段：•第三阶段大致是2002年至今•这个阶段的特点是超载普遍存在；人们为了减少水损坏而采用了不同类型的密实型混合料，同时大大提高了路面的整体强度，而出现的路面问题则主要是车辙。我国高速公路的发展大体上经历了3个阶段：32.2河北省高速公路的发展阶段及特点河北省高速公路的发展阶段及特点1、河北省高速公路通车时间表工程项目建设分期通车时间备注京津唐（河北段）I1990.4京石（河北段）I/II1992/1995.11石太（河北段）I/II1995.11石黄高速公路I/II1998.12/2000.12宣大（河北段）I/II/III1999.9/2000.9/2001.2唐津（河北段）I/II1996.12/1998.11津保（河北段）I/II/III1998/1999/2000唐港高速公路I/II/III1998.7/2000.9/2002.12石安（河北段）I1997.11京秦（宝山段）I1999.9京秦（廊坊段）I1999.12河北省高速公路的发展阶段及特点2、河北省在建高速公路包括：张石、青红(青岛至红其拉甫)、津汕(天津至汕头)、保沧、石黄、沿海、承唐高速公路等，约850km。序号高速公路名称起讫地点路线全长（Km）1石黄高速沧州市至黄骅港93.32京承高速承德市至冀京界76.63张石高速张北至宣大高速90.24青红高速（鲁界至邯）鲁冀界至邯郸93.75津汕高速津冀界至冀鲁界69.16承唐高速遵化至唐山18.37保沧高速保定至沧州122.58沿海高速秦皇岛至冀津界160.19廊涿高速公路廊坊至涿州旧州58.410张石高速公路（化稍营至张保界）化稍营至张保交界处77河北省高速公路的发展阶段及特点3、拟建项目（“6+3”项目）包括廊涿高速、张石尚未开工路段、长深(长春至深圳)高速承德至唐山段和冀辽界至承德段、青兰(青岛至兰州)高速邯郸至涉县段、大广高速冀京界至冀豫界段、张承高速、保阜高速、邢和高速。目前这些路段有的即将开工建设，有的已进入前期工作。1716km序号高速公路名称起讫地点路线全长（Km)1青兰高速公路邯郸至涉县段邯郸至涉县982大广高速公路冀京界至冀豫界段4073长深高速公路冀辽界至承德段冀辽界至承德1154长深高速公路承德至唐山段承德至唐山南小营1375张石高速公路张保界至石家庄张保界至石家庄3916张承高速公路张家口至承德3757保阜高速公路保定至阜平1278邢和高速公路邢台至和顺66合计1716河北省高速公路的各发展阶段及特点综上所述，河北省高速公路是在我国高速公路整体发展框架内进行，根据我省时间和技术发展自身特点，我省高速公路发展阶段大体上又可分为4个阶段：•第一阶段，起步阶段（1989-1995）•集中修建了京津塘（河北段）、京石、石太高速公路。通车300余公里•这一阶段路面结构特点：1）、面层较薄•2）、基层厚度薄、强度弱，单层设置。•3）、底基层厚度较大。•这个阶段出现的主要问题：唧浆、松散、推移、车辙。河北省高速公路的发展大体上经历了4个阶段：4•第二阶段，探索阶段（1996-1998）。•修建了石安、保津一期、唐津一期等高速公路。通车300余里。•路面结构特点：1）增加了层厚，一般为4+5+6。•2）、基层分上下两层设置，通常上层为18-20cm水稳碎石，下层是20cm二灰碎石（砂砾）。•3）、底基层一般单层设置，厚度多为20cm以下。•4）、表面层采用进口沥青。•5）、进行了试验探索：保津、京沈一些路段使用了SMA面层。•这个阶段路面病害得到很大的控制，个别路段问题仍然不少。出现的主要问题：泛油、车辙、裂缝、桥面唧浆、推移。河北省高速公路的发展大体上经历了4个阶段：•第三阶段，稳定发展阶段（1998-2002）。•修建了宣大、京沪、京沈、京张、石黄等高速公路。宣大、京张为重载交通高速公路。通车里程超过900公里。•这一阶段路面结构特点：1）、沥青材料表面层采用SBS改性沥青；中下面层采用AH-70；2）、重视水损害；3）、对重载交通路面进行专门设计，区分轻重车向分别设计路面面层、基层结构层厚度，用动稳定度控制混合料设计，基层强度明显加大。•这个阶段存在的主要问题：大中桥桥面沥青铺装唧浆、拥包等病害仍旧存在；重载交通半刚性基层反射性裂缝严重。河北省高速公路的发展大体上经历了4个阶段：•第四阶段，快速发展与路面技术迅速提高阶段，大体为2002年至今，乃至今后一定年限内。•修建并通车高速公路为衡德、石黄衡水支线、丹拉、青银、邢临，各种新型路面结构进行了铺筑，从短期检测效果看，路用状况良好。•这一阶段路面结构特点：1）、沥青面层适当加厚，分别采用459、466、468以及369等结构，达到16－18cm；2）、重视各种早期病害，完善半刚性基层沥青路面设计，加强基层顶面以及沥青上中面层防水层设计；3）、进行大量的柔性基层及混合型基层设计。•这个阶段存在的主要问题：试验段路用性能及耐久性尚待进一步检测，各种病害治理技术需要整理总结评价。典型路面结构及路面结构设计理论需要研究、完善。严重。河北省高速公路的发展大体上经历了4个阶段：•至2005年底，河北省高速公路通车里程突破２０００公里，业已达到２０７１公里。•总之，河北省高速公路的发展是在我国总体规划内而进行，也有着自身的特点，下面就病害情况以及路面技术发展进行具体分析。河北省高速公路的发展大体上经历了4个阶段：3.0河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析从我国高速公路快速发展，总体质量上看，大部分路面的使用状况是比较好的。但是，由于我国高速公路的建设起步晚，技术力量储备较少，经济基础较差，以及气候、交通荷载车辆超载严重等原因，在高速公路飞速发展的同时，路面结构还存在这样或那样问题，一些路段产生了车辙、开裂、泛油、坑槽等早期损坏现象，不得不进行大面积维修。不仅对社会、交通造成了很坏的影响，也在经济上造成了很大的损失。总体评价5在2005年7月在南京召开了全国沥青路面技术研讨会上，交通部公路司张剑飞司长做了重要讲话，指出“以科学的发展观为指导，用全寿命周期成本理念选择路面建设方案”，并对病害的原因进行了整体性总结，对解决高速公路沥青路面早期破损也提出了重要的对策措施，这些都有着积极的指导意义。河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析在2004年4月河北省路面会议上，对于病害达成的共识为，我省主要病害从破坏类型分，主要有三类：车辙、开裂和水损害2个特征：1、路面在施工完成并通车后2年—3年或3年—5年内即发生功能性损坏或结构性损坏；2、所有损坏都是在未达到设计使用年限（15年）内发生的损坏，造成路面中修和大修的提前。河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析沥青路面的早期损坏主要为――功能性损坏和结构性损坏。损坏的原因内外因素兼有，比较复杂，既和公路建设、管理有关，也和路面结构设计、施工质量控制以及原材料选用有关，同时与运营期的合理养护措施、交通荷载以及自然环境作用有关。河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析目前我省高速公路交通量基本情况是：交通量增长快、超载车辆多。交通量的增长是很迅猛的，尤其高速公路对周边交通的吸引与工可中10％以内的增长率相差很大。前几年高速公路重载、超载现象严重。高速公路车辆轴重一般都在13t以上，有的达到了18t～20t。轴重的增加，直接导致轮胎胎压的相应提高，胎压的变化直接影响到轮载作用于路面的压力分布。1、交通量、气候等外在原因：河北省高速公路沥青路面早期损害现状及原因分析交通量交通量情况（石安）NEXT交通量情况727895901099912112153031361405000100001500020000199819992000200120022003年辆／日交通量情况201002004交通量情况（2）下行车型组成小型车,42.75%大型车,49.95%中型车,7.3%大型车中型车小型车上行车型组成70.36%21.93%7.71%大型车中型车小型车6河北省交通量增长情况分析京秦高速公路廊坊段交通量增长情况示意图050001000015000200002000年2001年2002年2003年2004年辆/昼夜河北省交通量增长情况分析1、石安。交通量增长率分别为32％、15％、10％、12％、12％。2、京秦高速公路（廊坊段数据）00年～04年增长比例分别为34％、25％、28％、49％。3、京沪高速公路（青县主线站数据）01～03年增长比例分别为41％、17％。石安2004年10月最新调查达到了2万量。京秦高速公路日交通量达到了3万量。。。。。，可见交通量的增长是很迅猛的，尤其高速公路对周边交通的吸引与设计预测10％以内的增长率相差很大。前几年高速公路重载、超载现象严重。高速公路车辆轴重一般都在13t以上，有的达到了18t～20t。轴