济青高速公路改扩建工程路面拼接技术研究

作     者：贾志超 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王林;韦金城

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：改扩建工程 病害处理 路面搭接 不均匀沉降 界面处理剂 劈裂强度 模拟仿真 

摘      要：随着国民经济快速发展,高速公路交通量急剧增加,导致原双向四车道高速公路不能满足迅速增长的交通量的需求,通过高速公路改扩建的方式是提高通行能力的重要手段。本文依托济青高速公路改扩建实体工程,对旧路使用状况、交通组成及轴载谱特征、拼接路面纵向裂缝开裂机理、新老路基搭接技术、新旧路面搭接技术等方面开展研究,为解决高速公路改扩建关键技术问题提供参考。主要研究内容及成果有:(1)对既有沥青路面使用状况进行调研,分析了老路路面结构病害特点、路面承载力(弯沉)状况,反演了老路结构参数,老路主要病害为裂缝及车辙,路面结构层模量不同轮迹带差异明显,重载车道路面结构层模量较低。(2)对交通量和轴载谱进行分析,基于2017版新沥青路面设计规范车辆和轴型分类方法,对济青高速公路典型断面交通量、车辆类型分类、轴数系数、交通量分布系数、轴载谱等交通参数进行了统计,总结了交通组成和轴载谱特征。(3)通过理论计算研究拼接沥青路面自顶向下开裂的机理。针对高速公路常见的纵向裂缝问题,根据轮载接地形状和胎纹的接地压力,建立轮载与拓宽拼接沥青路面结构的三维结构有限元模型,计算不同荷载工况条件下拼接路面结构的最大剪应力和拉应力及其发生位置。研究表明,高速公路改扩建工程沥青路面结构与材料破坏的关键源是在超载情况下,拓宽拼接沥青面层自顶向下扩展的裂缝是由路表剪应力引起的。(4)针对新旧路基间差异沉降问题,通过分析路基沉降机理,针对粉质黏土、软土和桥头路段分别采用不同处治方案。其中,粉质黏土介绍四种拼接方式;软土路段根据软基深度阐述了换填法和复合地基处理方式;桥头路段利用开挖纵横向台阶并回填透水性材料的处理方式。路基拼接根据填高和土质不同采取不同的拼接处理措施。(5)结合实体工程施工,研究了既有沥青路面病害处治技术、新旧沥青路面拼接技术和加强新旧界面连接的施工工艺。为加强半刚性基层新旧界面衔接,通过拉拔试验选择界面处理剂,通过劈裂试验和冻融劈裂试验,确定界面处理剂的最佳涂刷厚度和涂刷量,总结了路面拼接和界面施工工艺。