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黑龙江省主要城市的路面结构类型和主要病害形式与路面结构组合的关系

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沥青路面结构设计的目的是“使路面在设计年限内满足各级道路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求,确保工程质量,降低工程造价”。在我省道路建设取得了很大成绩的同时,也暴露了出了一些问题,特别是在已建成的城市道路中,沥青路面结构出现了较多的早期损坏,达到设计使用年限15年的沥青路面结构并不多见,明显表现出沥青路面结构长期使用性能的不足。由于半刚性基层沥青路面结构己成为我省高等级道路最典型的结构形式,而现行道路沥青路面设计规范实际已经变成了半刚性基层沥青路面设计规范,助长了沥青路面早期损坏的发生。尽管在“六五”“七五”和“八五”科技攻关的基础上形成了半刚性基层沥青路面成套技术,但过去十几年的使用经验证明,半刚性基层沥青路面结构在不同条件下的适用性并没有得到充分考察与检验,表现在在我省已建成的城市道路中,使用3~5年左右的沥青路面发生损坏则和沥青路面结构设计有一定必然的联系。

沥青路面损坏现象基本可以分为两类和两种类型。一种是功能性损坏,一种是结构性损坏。功能性损坏主要表现为沥青路面的泛油、抗滑性能的衰减、沥青混合料的松散剥落等,这种损坏严重多是由于沥青混合料配合比设计、施工不好等原因造成的,通过改善沥青混合料设计和施工应该可以得到解决。结构性损坏则表现为沥青面层的温度收缩裂缝、网裂和半刚性基层的反射裂缝等。之所以把沥青面层的温度收缩裂缝也归类于路面结构性损坏是因为这类开裂对路面结构的损害是直接的。

一、我省主要城市道路结构现状与存在的问题

道路交通是城市的“血脉”,它的畅通,直接关系城市的整体布局和结构,直接影响着城市的形象与发展,更影响着在城市里生活的每一个市民的生活质量,骨架不成,血脉不通,城市就无活力。

1、黑龙江省主要城市典型结构现状

去年我们对我省主要城市道路结构组合做了调查, 看到道路结构面层大多采用沥青混凝土柔性材料,基层大多采用半刚性材料,除了哈尔滨市面层采用3层较厚15-16厘米外,其他城市均采用2层10-13厘米,基层除了哈尔滨市采用三灰碎石双层结构36-40厘米其他城市均采用水泥稳定砂砾结构30-45厘米,垫层在哈尔滨和牡丹江市采用10%石灰土结构20厘米,其它城市均采用天然砂垫层结构20厘米,详见表1。

2、道路主要病害形式

目前我国对道路进行的调查,主要依据《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2-2001),破损的调查主要是为了计算综合破损率(DR)和路面状况指数(PCI);采用的方法是按路面的病害类型和严重程度分别丈量和记录路面的破损面积;丈量的方法一般采用人工法。我们对哈尔滨市的新阳路、建国街、征仪路、珠江路,齐齐哈尔市的卜奎大街、秀水公园西岸道路,佳木斯市的东安街、光复西路,牡丹江市的海浪河路、玄武湖路等10条主干路道路进行了路况调查。

通过调查,四城市道路的主要损坏类型为裂缝类损坏(龟裂、不规则裂缝、横向裂缝、纵向裂缝),松散类损坏(脱皮、坑槽)及个别的其他类损坏(翻浆)等属于局部问题,不具有普遍性。

3、病害分析

沥青路面损坏的原因常是多因素的综合,这些因素包括内因(材料的、结构的、工艺的)与外因(荷载的、自然的)。内外两个方面的多种因素,在不同的条件下,不同程度的交叉组合,相互制约,构成一个错综复杂的局面。本文主要是从道路结构组合的性能上来做分析和判断。

从调查的资料来看,哈尔滨市近年来改造维修后路况好于其它城市,哈尔滨市道路结构采用的3层面层、2层基层、1层垫层结构,它的优势在于面层较厚,因为面层直接同车轮和大气相接触,它承受行车荷载(竖直力、水平力和冲击力)的直接作用,同时还受到降雨的侵蚀和气温变化的不利影响,对路面的使用品质有较大影响,即,面层厚度对路面行驶质量有较大影响。一定厚度的面层还是基层和土基正常工作的必要保证。面层厚度的增加延缓早期损坏的发生和发展,进而有效地延长了道路的使用寿命。

基层主要承受由面层传递下来的车辆竖向荷载,并把它扩散到垫层或土基中,具有足够强度和刚度的基层是高水平行驶质量的必要保证。半刚性基层由于掺加了水硬性材料,刚度和强度提高,改善了基层材料的无粘结性,提高了基层的水稳定性,可以提供较高的承载能力,良好的抗疲惫性能,路面结构在使用期间保持良好的整体性。因此,半刚性基层具有较高的行驶质量就不以为奇了,并且历时愈久愈能显示出承受繁重交通的能力。

交通荷载是影响路面使用性能的外在决定因素,在交通荷载的重复作用下,路面的总体结构性能减弱。

4、结论

不同结构组合路面性能表现为不同发展趋势,面层厚、结构强度高的路面行驶质量变化较为缓慢,厚面层路面的早期性能较好而薄面层高强度路面的后期性能较好。面层厚度对早期行驶质量影响较大,而结构强度决定了使用后期行驶质量的发展状况。