本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，具體地說是一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國交通運輸業(yè)的發(fā)展，公路交通量不斷增加，我國一些早期修建的重要高速公路逐步面臨著改擴建的問題。在改擴建工程中，原路面的路面改造和拼接是高速公路改擴建的重點和難點，也是高速公路改擴建成敗的關(guān)鍵所在。

我國早期修建的高速公路大都采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，這種路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是半剛性材料剛度大、板體性較好，缺點是路面結(jié)構(gòu)使用期末半剛性材料層反射裂縫比較密集。在改擴建工程中為了充分利用老路半剛性基層殘余承載力，減少大規(guī)模挖除重建，對部分路況較好路段通常僅進行簡單病害處理保留原結(jié)構(gòu)層使用。為了保持與原路面結(jié)構(gòu)組合一致，傳統(tǒng)擴建路面結(jié)構(gòu)拓寬拼接方法是采用同樣結(jié)構(gòu)形式的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)進行拓寬拼接。采用傳統(tǒng)拼接方法時，沒有考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)部和結(jié)構(gòu)層間排水預(yù)留通道，導(dǎo)致老路面結(jié)構(gòu)和拼接接縫處很快出現(xiàn)開裂、唧漿、松散和坑槽等病害。另外，由于在長期反復(fù)荷載作用下，老路半剛性基層模量已經(jīng)衰減，與新路半剛性基層模量差別很大，如果采用相同結(jié)構(gòu)勢必會造成彎沉不一致，由此增加了接縫縱向開裂的風(fēng)險。近年來，有改造工程開始采用排水抗裂式大粒徑瀝青碎石路面拼接結(jié)構(gòu)，雖然能較好解決上述問題，但其造價比傳統(tǒng)方法高出很多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有確保結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水、提高老路及拓寬路面結(jié)構(gòu)承載力、增強接縫整體性及改造成本低等優(yōu)點。

同時還提供該半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)施工方法。

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的：

拓寬路面采用級配碎石層與半剛性基層形成的半柔性復(fù)合結(jié)構(gòu)，與原老路半剛性上基層對應(yīng)的擴建拼接路面結(jié)構(gòu)上基層采用透水級配碎石結(jié)構(gòu)層，與原老路半剛性下基層與底基層對應(yīng)的擴建拼接路面結(jié)構(gòu)層采用抗裂半剛性材料層，半剛性基層拼接處臺階頂面設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，增強新老半剛性材料層的整體性和抗拉、抗剪效果。

一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)側(cè)的半剛性老路，所述老路結(jié)構(gòu)從上至下包括上瀝青面層、中瀝青面層、下瀝青面層、半剛性材料上基層、半剛性材料下基層、半剛性材料底基層、土基；其特征在于：在老路的外側(cè)有拓寬的新路，所述新路為半剛半柔性復(fù)合路面結(jié)構(gòu)，所述新路與老路對應(yīng)的結(jié)構(gòu)層為包括瀝青表面層、瀝青中面層、瀝青下面層、透水級配碎石結(jié)構(gòu)層、抗裂半剛性材料下基層、抗裂半剛性材料底基層、土基，所述新路與老路最上面層統(tǒng)一加鋪一層表面層瀝青混合料；新路與老路的拼接處為拼接臺階結(jié)構(gòu)，所述新路中透水級配碎石層、抗裂半剛性材料下基層、抗裂半剛性材料底基層的底標(biāo)高比對應(yīng)老路結(jié)構(gòu)層的層底標(biāo)高要低，并在拼接臺階頂面設(shè)置鋼筋網(wǎng)片。

所述透水級配碎石層采用開級配骨架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層厚度15～20cm，其級配以各粒徑礦料通過標(biāo)準(zhǔn)尺寸篩孔百分率計，其級配范圍為：

31.5mm，85％～100％；26.5mm，60％～80％；16mm，40％～60％；9.5mm，30％～40％；4.75mm，15％～25％；1.18mm，12％～18％；0.6mm，10％～17％；0.075mm，1％～4％。

所述抗裂半剛性材料下基層和底基層采用骨架密實結(jié)構(gòu)，厚度范圍分別為15cm～20cm，其級配以各粒徑礦料通過標(biāo)準(zhǔn)尺寸篩孔百分率計，其級配范圍為：

31.5mm,100％；19mm，76％～86％；9.5mm，43％～55％；4.75mm，26％～36％；2.36mm，16％～26％；0.6mm，8％～16％；0.075mm，0％～3％。

所述鋼筋網(wǎng)片為1.8～2.2m寬。

所述鋼筋網(wǎng)片中的鋼筋直徑為12mm，鋼筋間距5cm×5cm。

所述新路中透水級配碎石層、抗裂半剛性材料下基層、抗裂半剛性材料底基層的底標(biāo)高比對應(yīng)老路結(jié)構(gòu)層的層底標(biāo)高要低0.5～2cm。

半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟：

(1)從拼接接縫處向外側(cè)依次對老路各結(jié)構(gòu)層拼接臺階的寬度進行分層銑刨，

(2)新建拓寬車道采用半剛半柔性復(fù)合路面結(jié)構(gòu)，自上而下包括瀝青表面層、瀝青中面層、瀝青下面層、透水級配碎石層、抗裂半剛性材料下基層、抗裂半剛性材料底基層及路基，

(3)新路與老路最上面層統(tǒng)一加鋪一層表面層瀝青混合料

所述新老路面結(jié)構(gòu)彎沉差要求小于4(0.01mm)。

新老路面結(jié)構(gòu)彎沉采用雙圓均布荷載作用下連續(xù)彈性層狀理論計算，老路面結(jié)構(gòu)加鋪前的當(dāng)量模量通過實測彎沉計算確定，擴建路面各結(jié)構(gòu)層模量通過試驗實測確定，計算采用模量及泊松比參考取值范圍如下：

路基：100～300mpa，泊松比0.4；

半剛性材料層：12000mpa～18000mpa，泊松比0.25；

級配碎石層：200～400mpa，泊松比0.25；

瀝青混合料層：13000～15000mpa，泊松比0.35。

所述老路路面在延鋪瀝青表面層之前進行病害處理后，撒布高粘彈瀝青封層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)及方法具有以下突出地有益效果：

(一)該結(jié)構(gòu)方法針對老路結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷及排水特性，采用透水級配碎石層與半剛性基層形成的半柔性復(fù)合擴建拼接結(jié)構(gòu)，結(jié)合層間采用高差設(shè)置，確保老路結(jié)構(gòu)內(nèi)部及接縫處橫向排水問題，有效避免老路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部積水及結(jié)構(gòu)性水損害；

(二)該結(jié)構(gòu)方法針對老路結(jié)構(gòu)層使用期末模量衰減的特點，采用級配碎石層與半剛性基層形成的半柔性復(fù)合擴建拼接結(jié)構(gòu)，使拓寬路面結(jié)構(gòu)整體模量與老路病害處理及加鋪后的整體模量一致，解決了變形不協(xié)調(diào)的問題，極大提高拓寬新老路面結(jié)構(gòu)的整體性能；

(三)該結(jié)構(gòu)方法半剛性基層拼接處臺階頂面設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，增強新老半剛性材料層的整體性和抗拉、抗剪效果，提高了新老路面拼接結(jié)構(gòu)的整體承載能力。

附圖說明

圖1一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)

具體實施方式

參照說明書附圖以具體實施例對本發(fā)明的一種半剛性半柔性高速公路擴建路面結(jié)構(gòu)作以下詳細(xì)地說明。

本實施例是四車道高速公路改八車道擴建，兩則加寬，需要進行車道拓寬拼接。

老路具體結(jié)構(gòu)為4cmsma-13(上瀝青面層1)+6cmac-20c(中瀝青面層2)+8cmac-25c(下瀝青面層3)+18cm半剛性材料上基層4+18cm半剛性材料下基層5+18cm半剛性材料底基層6+土基。

新老路拼接接縫設(shè)置在老路外車道的外側(cè)標(biāo)線中心線上。從拼接接縫處向外側(cè)對老路結(jié)構(gòu)層進行分層銑刨，與老路路面結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，按規(guī)范規(guī)定及本行業(yè)通常做法銑刨預(yù)留一定寬度的結(jié)構(gòu)層拼接臺階。

拓寬路面采用級配碎石層與半剛性基層形成的半柔性復(fù)合結(jié)構(gòu)。新老路面結(jié)構(gòu)統(tǒng)一加鋪4cmsma-13瀝青瑪蹄脂碎石混合料10，拓寬拼接結(jié)構(gòu)分別與4cmeme-13(上瀝青抗車轍層11)+6cmac-20c(中瀝青面層12)+8cmac-25c(下瀝青面層13)對接，對應(yīng)老路瀝青表層1、中瀝青面層2及下瀝青面層3。

與原老路半剛性材料上基層4對應(yīng)的擴建拼接路面結(jié)構(gòu)上基層采用透水級配碎石結(jié)構(gòu)層14，與原老路半剛性材料下基層5及半剛性材料底基層6對應(yīng)的擴建拼接路面結(jié)構(gòu)層采用抗裂半剛性材料下基層15和抗裂半剛性材料底基層16。

為保證老路結(jié)構(gòu)內(nèi)部及結(jié)構(gòu)層間橫向排水，擴建拼透水級配碎石結(jié)構(gòu)層14、抗裂半剛性材料層15與16的層底標(biāo)高比對應(yīng)老路結(jié)構(gòu)層的層底標(biāo)高低1cm。

新老結(jié)構(gòu)層拼接處臺階8頂面(半剛性材料上基層4和透水級配碎石結(jié)構(gòu)層14、半剛性材料下基層5和抗裂半剛性材料下基層15、半剛性材料底基層6和抗裂半剛性材料底基層16)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片9，增強新老半剛性材料層的整體性和抗拉、抗剪效果。鋼筋網(wǎng)片2m寬，采用￠12鋼筋網(wǎng)片，鋼筋間距5cm×5cm。

為保證瀝青層、基層結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水及新老路面結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)，拼接路面結(jié)構(gòu)上基層透水級配碎石結(jié)構(gòu)層14采用開級配骨架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層厚度18cm，其級配以各粒徑礦料通過標(biāo)準(zhǔn)尺寸篩孔百分率計，其級配為：

31.5mm，90％；26.5mm，71％；16mm，52％；9.5mm，35％；4.75mm，22％；1.18mm，16％；0.6mm，14％；0.075mm，3％。

所述抗裂半剛性材料層采用骨架密實結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層總厚度36cm，分抗裂半剛性材料下基層15和抗裂半剛性材料底基層16，單層厚度范圍18cm，其級配以各粒徑礦料通過標(biāo)準(zhǔn)尺寸篩孔百分率計，其級配為：

31.5mm,100％；19mm，80％；9.5mm，49％；4.75mm，32％；2.36mm，21％；0.6mm，12％；0.075mm，2.5％。

根據(jù)檢測和試驗確定材料參數(shù)，驗算新老路面結(jié)構(gòu)彎沉差是否小于4(0.01mm)。

新老路面結(jié)構(gòu)彎沉差采用雙圓均布荷載作用下連續(xù)彈性層狀理論驗算。老路面結(jié)構(gòu)加鋪前的當(dāng)量模量通過實測確定。通過檢測及試驗，路面結(jié)構(gòu)參數(shù)及泊松比取值如表1所示。通過計算得到老路面結(jié)構(gòu)彎沉：10.8(0.01mm)；擴建半剛性半柔性路面結(jié)構(gòu)彎沉：9.7(0.01mm)；擴建傳統(tǒng)半剛性基層對比結(jié)構(gòu)彎沉：6.0(0.01mm)。由此可知，半剛性半柔性路面拼接結(jié)構(gòu)彎沉與老路面結(jié)構(gòu)彎沉差為1.1(0.01mm)，滿足彎沉差小于4(0.01mm)的要求。

表1路面結(jié)構(gòu)驗算參數(shù)取值及不同結(jié)構(gòu)彎沉對比