《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第三部分 基础设施篇《重载交通长寿命复合式路面建养关键技术及应用示范》

发布时间:2023-01-18 来源:国铁路网 浏览量:7675 发布者:

获奖项目名称:重载交通长寿命复合式路面建养关键技术及应用示范

完成单位:招商局重庆交通科研设计院有限公司

主要完成人:王火明、徐周聪、伍杰、陈飞、王全磊、李鹏程、李菁若、熊潮波、张东长、唐智伦、辛顺超、任传亭、吴光曦、周浩南、龙丽琴

项目简介

(一)项目背景

  广东、重庆等地处高温多雨地区,重载和特重交通量较大,对路面性能提出了更高的要求。长期以来,上述两地区基本为半刚性基层沥青路面,并不能满足实际需求,导致结构承载力差,坑槽等水损害。

  相比半刚性基层沥青路面结构,新建水泥混凝土基层沥青路面结构具有较高的承载力、耐久性和较优的经济性,既符合重载交通条件对路面整体承载力的高要求也符合绿色节约的高速公路建设理念。但是由于其独特的结构特点,也存在一些技术难题:

  (1)结构力学行为复杂,传统的结构设计方法均不完全适用;

  (2)现有技术难以形成良好的层间粘结强度和抗剪强度,导致易于发生刚柔层间滑移等病害;

  (3)混凝土基层切缝处应力集中明显,易形成反射裂缝;

  (4)现有沥青面层功能性恢复技术施工时间较长,对交通通行干扰较大。

  虽然国内在路面结构方面已取得不少成果,并应用于实体工程建设,但在复合式路面结构方面,还没有相关针对性的研究,此项目属于首次研究。本次研究结合新建复合式路面结构特点,在旧路“白加黑”、水泥混凝土路面、半刚性沥青路面及其养护等相关技术成果的基础上,研究出新的技术成果来指导复合式路面的建设,提出沥青功能层快速维修养护技术。研究成果可在重载高温多雨地区推广使用,可延长复合式路面使用寿命、节约建造和养护成本。

(二)技术概况

  项目主要针对复合式路面的建设与养护关键技术进行研究,在分析复合式路面结构和界面特性的基础上,考虑刚柔层间容易产生滑移、反射裂缝等问题,开展了CC+AC复合式路面的结构及设计方法、刚柔复合式路面的界面处理技术、刚柔界面层的防反射裂缝技术、新型防反材料的研发与评价等研究,在此基础上铺筑了实体试验路。还针对在役复合式路面沥青面层抗滑性能衰减、坑槽和基层脱空等病害研究快速修复技术及施工工艺,并对各技术和工艺的社会经济性进行了分析。

(三)适用范围

  适用于新建道路复合式路面建设,包括结构设计及界面处置,及既有道路的养护维修,包括抗滑功能恢复、坑槽修补和路基病害非开挖修复。

(四)获奖情况

  1.交通运输重大科技创新成果库入库证书:科技成果推广项目

  2.2021年度中国交通运输协会科学技术奖一等奖

 

项目创新点

  (一)提出1种刚柔复合式路面结构设计方法

  系统地提出了复合式路面结构设计的方法与设计流程,将层间抗剪强度τV和粘结强度σT确定为复合式路面结构设计和验算指标,并确定不同界面处理方式下τV和σT的取值范围,作为沥青层厚度计算依据。

  (二)研发了1种新建复合式路面混凝土界面处理材料及技术

  研发了1种基于缓凝技术的环保低成本混凝土露石剂,建立其施工工艺与技术标准,并形成复合式路面界面处理技术,该技术处理后的层间粘结强度和抗剪强度比目前常用的抛丸技术提高了21%,材料成本仅为市场同类产品50%左右。

  (三)研发了1种高效的复合式路面防反射裂缝处治材料及技术

  研发了1种集“强加筋+应力吸收+防腐蚀”三大功能于一体的高抗拉复合防反新材料,提出其施工工艺与技术要求,形成1套反射裂缝处治技术,能有效延缓沥青面层反射裂缝的产生和发展,防反效果较传统防反材料性能提升50%以上。

  (四)形成3种复合式路面快速维修养护技术

  基于高性能的高分子胶凝材料,研发了复合式路面坑槽修补、抗滑性能修复和非开挖裂缝修补技术,并制定了相应施工工艺与技术要求;3种维修养护技术均为常温施工,节能环保,且固化速度快,可大大缩短占道修复时间,缓解占道施工对交通的干扰。

 

应用案例

  (一)重载交通长寿命复合式路面修筑技术

  本项目的重载交通长寿命刚柔复合式路面结构及界面处理技术研究成果在广东、重庆、广西等省份进行了示范应用,应用效果良好。

  (1)刚柔复合式路面结构及界面处理技术研究成果在二广新建高速公路上进行了30余公里实体工程的应用。

  项目组于2015年9月对实体工程使用情况进行了现场调查与观测:①复合式路面在投入营运近两年多后,无结构性病害,根据现场观察,重载交通较多,试验路新建刚柔复合式路面结构在经济成本同等的条件下表现出了比较好的承载力;②新建混凝土基层切缝处的裂缝无明显的反射裂缝情况和层间滑移以及沥青面层永久变形等病害,工程应用效果良好。

  (2)复合式路面研究成果在重庆县道X713凤回路改造工程中的应用情况:2017年10,在X713凤回路改造工程中采用“混泥土基层+沥青面层”的复合式结构进行旧路改造升级,实施约4.2公里,实现产值约410万元。经过2年的通车应用,项目组于2020年2月进行了回访观察,发现实体工程无结构性病害,沥青面层无推移拥抱等病害现象,复合式路面表现出良好的承载力,应用效果良好。

 

  (二)重载交通长寿命复合式路面快速维修养护技术

  1.坑槽修补技术应用情况举例

  (1)坑槽修补技术于2018年3月在涪丰石高速预防性养护项目进行了工程应用,坑槽修补路段约5公里,使用坑槽修补材料约200吨,实现产值约20万元。

  (2)坑槽修复材料于2017年1月在重庆市公路养护管理段的小修养护工程进行了工程应用,此次坑槽修补路段约10公里,实现产值约150万元。

  (3)基于树脂复合的沥青坑槽修补材料于2017年10月在重庆茶园渣场路与玉马路平交口沥青路面坑槽修补中进行了示范应用。该坑槽修补材料常温拌和、常温施工,施工后1~2小时可开放交通。此次坑槽修补路段面积大约742m2。

  2.抗滑性能修复技术应用情况举例

  (1)项目研发的抗滑性能修复材料于2016年9月~11月在重庆中梁镇茅山峡公路预防性养护项目中进行了应用,用于沥青路面抗滑性能的快速修复,实施路段长度约5公路,实现产值约100万元。

  (2)抗滑性能修复材料于2017年5月在沙坪坝S107省道改造工程中进行了示范应用,用于沥青路面抗滑性能的快速修复,实施路段长度约0.5公里,实现产值约50万元。

  (3)复合式路面沥青面层抗滑性能修复材料(渗透式抗滑薄层)于2017年6月在重庆黄桷湾立交沥青路面进行了应用,主要用于转弯和纵坡路段沥青面层的抗滑性能提升。此次抗滑薄层材料累计实施约500m2。该材料常温施工,施工后大约2~4小时可开放交通。

  (4)复合式路面沥青面层抗滑性能修复材料(彩色渗透式抗滑薄层)于2018年1月在重庆北碚金刀峡道路升级改造工程路面维修养护项目进行了应用,用于长大纵坡路段沥青面层抗滑性能的快速修复,此次抗滑薄层材料累计实施约700m2。该材料常温施工,施工后大约2~4小时可开放交通。

  3.非开挖裂缝修补技术应用情况举例

  非开挖裂缝修补技术成果铺设了2段示范路:分别于2017年9月在重庆弹广路维修养护工程、2017年10月在陕西包茂高速榆林-陕蒙界段路面维修养护项目各铺筑100米,该修补材料在施工后12小时可开放交通,与原开挖式修补技术(施工周期3-5天)相比,可明显缩短修补施工周期。

 

社会效益与经济效益

  (一)经济效益

  以广东二广高速怀集先行段30余公里的示范工程为例,用复合式路面结构与常规半刚性沥青路面结构作对比,进行经济效益计算,示范工程项目采用复合式路面结构(7cm改性沥青GAC-20+30cmC40水泥砼)进行铺筑,相较于常规半刚性沥青路面结构(4cm改性沥青AC-13+6cmAC-20+8cmAC-25),可节约工程造价约2336万,即新增利润2336万。

  (二)社会效益

  重载交通长寿命复合式路面建养关键技术具有显著的社会经济效益:反射裂缝防治材料具有比同类材料更好的性能优势;混凝土露石剂可显著提高刚柔界面的抗剪和粘结强度,且成本远低于同类产品;抗滑性能、坑槽修复和非开挖裂缝修补养护技术具有快速开放交通的特点,能解决现有技术占道修复时间较长的难题,能提高行车安全性和舒适性。综上,本项目研究成果可延长复合式路面使用寿命、节约建设造价和养护成本,具有明显的社会经济效益。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。