【正文】 i 建設(shè)部科技示范工程 項目編號： 多場耦合因素下多功能長壽命城市瀝青路面結(jié)構(gòu)功能匹配一體化研究 中期 研究 報告 宜 昌 市 建 委 城 市 建 設(shè) 重 點 工 程 管 理 辦 公 室 宜昌市虹源公路工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司 武 漢 理 工 大 學(xué) 湖北益通建設(shè)工程有限責(zé)任公司 二 〇 一 三 年 三 月 ii 目 錄 報告之一 項目簡介 ..................................................................................................... 1 工程背景 .................................................................................................................. 1 研究 目的與意義 ..................................................................................................... 1 研究內(nèi)容與技術(shù)路線 ............................................................................................. 2 報告之二 研究報告 ..................................................................................................... 4 示范工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................... 4 、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合主要設(shè)計參數(shù) ........................................................... 4 、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計結(jié)果 ................................................................... 7 2 高抗車轍瀝青混凝土面層材料研究 ..................................................................... 9 原材料選擇與準(zhǔn)備 ............................................................................................. 9 配合比設(shè)計 ....................................................................................................... 11 3 抗裂性柔性基層瀝青混凝土配合比設(shè)計 ........................................................... 16 原材料選擇 ....................................................................................................... 16 配合比設(shè)計 ....................................................................................................... 17 4 拌和式水泥乳化瀝青混凝土材料研究 ............................................................... 19 水泥乳化瀝青混凝土強度形成機理 ............................................................... 19 基本配合比設(shè)計 ............................................................................................... 21 路面組合疲勞試驗 .............................................................錯誤 !未定義書簽。 5 水泥乳化瀝青混凝土中試 ................................................................................... 28 施工組織機構(gòu) ................................................................................................... 28 技術(shù)準(zhǔn)備工作 ................................................................................................... 28 施 工工藝 ............................................................................................................ 33 施工質(zhì)量控制 .................................................................................................... 38 1 報告之一 項目簡介 工程背景 20xx 年 3 月，宜昌市住建委城市建設(shè)重點工程管理辦公室、宜昌市虹源公路工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司、武漢理工大學(xué)和湖北益通建設(shè)工程有限責(zé)任公司向住房與城鄉(xiāng)建部提交了聯(lián)合申請市政工程類科技示范工程的項目申報書，并于20xx 年 3 月 22 日順利 通過了住建部組織的專家評審答辯會， 20xx 年 6 月獲得正式立項批文，項目名稱為“宜昌市多功能長壽命市政路面工程”。 20xx 年 6 月 25 日，由宜昌市住建委牽頭組織項目聯(lián)合申報單位協(xié)商，確定在宜昌市城區(qū)合益路 K0+800～ K1+200 處進行現(xiàn)場鋪筑試驗，長度 400m。 合益路是宜昌市中心城區(qū)重要的橫向主干路，由既有道路和規(guī)劃道路組成，起點東山大道，規(guī)劃終點為東山四路，與城東大道平交，與漢宜高速公路立交，其中東山大道～城東大道為既有道路，城東大道～東山四路為規(guī)劃道路。 道路等級：城市主干路；道路紅線寬 36 米，雙向 六車道，設(shè)計車速 V=50km/h 路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載： BZZ100；結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載：公路 I 級 科技示范段多功能長壽命路面主體結(jié)構(gòu)設(shè)計年限為 20 年；推薦路面結(jié)構(gòu)組合如下： 研究目的與意義 多功能長壽命路面是當(dāng)前路面發(fā)展的新趨勢，近年來已成為世界各國瀝青路面最為熱門的研究內(nèi)容，其核心是要求路面結(jié)構(gòu)的表面層具有排水、降噪、抗滑4 cm抗滑 、 耐磨 SMA 瀝青混凝土上面層8 cm高模量 、 抗車轍水泥乳化瀝青混凝土聯(lián)接層8 cm防裂抗疲勞瀝青碎石過渡基層45 cm水穩(wěn)碎石基層土基2 和耐磨的能力，聯(lián)結(jié)層位于高壓應(yīng)力區(qū)，要求具有良好的承載力、抗車轍和耐久性，整個路面結(jié)構(gòu)體系中最大的拉應(yīng)變產(chǎn)生在基層底部，該區(qū)域最易發(fā)生疲勞破壞，因此基層應(yīng)具備高柔性、抗疲勞、 水穩(wěn)定性好。其結(jié)構(gòu)破壞形式基本上消除了傳統(tǒng)上普遍存在的基層疲勞損壞，路面的損壞往往只發(fā)生在路面的表層。多功能長壽命路面初期修建費用較高，但設(shè)計年限長，日常養(yǎng)護費用較少，全壽命周期費用效益比最大。 另外，以新型多功能長壽命路面結(jié)構(gòu)的全壽命周期成本為目標(biāo)結(jié)合路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析，對路面結(jié)構(gòu)的材料性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)組合形式進行深入研究，探索該型路面疲勞破壞機理，結(jié)合試驗路段對以上研究成果加以驗證和反饋，并在此基礎(chǔ)上提出適合中國國情的多功能長壽命復(fù)合式典型城市路面材料與結(jié)構(gòu)組合型式。本項目研究可為多功能長壽命路面在中國的發(fā) 展和完善奠定一定的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，具有明晰的科研價值和工程應(yīng)用前景。 研究內(nèi)容與 技術(shù)路線 本研究項目擬采用柔性抗疲勞材料 HMA 基層 +冷拌式水泥乳化瀝青混凝土高壓應(yīng)力聯(lián)接層＋ SMA 瀝青混凝土多功能面層的長壽命路面結(jié)構(gòu)，既可顯著提高路面結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性，又可防止高溫下瀝青材料產(chǎn)生過大變形，較好地協(xié)調(diào)了耐久性、功能性和經(jīng)濟性對路面材料和結(jié)構(gòu)相互矛盾的要求；同時通過對多功能長壽命路面的溫度場和溫度應(yīng)力研究，結(jié)合交通荷載分析，系統(tǒng)地探索長壽命路面的破壞損傷模式，并由宏觀力學(xué)尺度過渡到微觀力學(xué)尺度研究長壽命路面材料的破壞機理。 3 交通參數(shù) 環(huán)境因素 土基狀況 材料特性長壽命城市道路厚度組合和材料特性試驗安全系數(shù)長壽命城市道路多尺度損傷模型研究疲 勞 永久變形 溫度影響損傷判別長壽命城市道路結(jié)構(gòu)組合與材料組成優(yōu)化 4 報告之 二 研究報告 示范工程路面結(jié)構(gòu) 設(shè)計 、示范工程路面結(jié)構(gòu)組合主要設(shè)計參數(shù) 計算依據(jù) （ 1）路面工程施工圖 （ 2）《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（ CJJ 37—20xx） （ 3）《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（ JTG D50－ 20xx） （ 4）《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（ JTG F40－ 20xx） 路面設(shè)計計算標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù) 根據(jù)《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》（ JTJ003－ 86）中 公路自然區(qū)劃圖，本項目自然劃分為Ⅳ 3 區(qū)，屬于華中地區(qū)亞熱帶氣候，溫暖潮濕，雨量充沛，一般年平均氣溫 18℃，最冷月份為 1 月，平均氣溫為 5℃左右，極端最低氣溫－ ℃；最熱月份為 7 月底，平均氣溫 29 度，極端最高氣溫 ℃。多年平均降雨量為， 4～ 9 月份為雨季，其雨量占全年的 65％以上；根據(jù)溫度和雨量情況，本氣候區(qū)為 1－ 3－ 1 區(qū)（夏炎熱冬潮濕）；因此對路面高溫抗車轍，低溫抗開裂及水穩(wěn)性有較高要求。本示范路段主要技術(shù)指標(biāo)和如下表 1，示范路段典型路面組合見表 2。 示范路段主要技術(shù)指標(biāo) 表 1 序號 項目名稱 單位 技術(shù)指標(biāo)（規(guī)范值） 1 地形類別 平原微丘 2 公路等級 城市一級快速路 3 行車道寬度 m 2 2 4 路面等級 高等級瀝青路面 5 軸載 標(biāo)準(zhǔn)軸載 BZZ－ 100 6 設(shè)計年限 年 15 示范段路面組合及主要技術(shù)指標(biāo) 表 2 結(jié)構(gòu)組合 結(jié)構(gòu)層 材料 厚度 cm 回彈模量 （ MPa,20 度） 回彈模量 （ MPa,15 度） 劈裂強度 （ MPa） 5 示范段