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美国沥青路面建设经验谈
 
发布日期:2014年07月22日  

 

 

美国约200万英里路面为沥青路面,占全美公路总里程的96%左右。每年全美国生产的热拌沥青混合料近5亿吨,价值超过200亿美元,直接或间接地为60万人提供工作机会。如此数额巨大的沥青路面里程数和沥青混合料生产量,为美国公路科技人员积累了丰富的设计和施工经验。现将美国沥青路面建设的基本情况介绍如下,希望对中国公路界有些借鉴和帮助作用。
    关于道路规划与建设在美国,高速公路建设规划由各州交通部和联邦公路局共同负责,在统筹兼顾的基础上,各州交通部自己决定其州内高速公路建设的时间表和技术标准。很显然,相邻的州要进行充分地协调和合作,以确保各州修建的公路能连成一个四通八达的全国公路网。
    一般来说,修建一条高速公路,联邦公路局和各州交通部都会提供资金支持。通常情况下,联邦公路局出资80%,各州交通部出资20%。当然,联邦公路局的资金也用来修建各州的连接线等。道路建设完毕后,各州交通部负责当地公路的养护工作。
    各州的道路设计与建设由各州自己负责。沥青路面一般按照美国AASHTO(美国各州公路运输工作者协会)现行路面设计方法进行设计,各州根据州内实际情况再做一些调整。采取什么样的路面结构,也全由各州自己决定,有的州喜欢采用开级配沥青磨耗层(OGFC)结构,有的州喜欢采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)结构,有的州喜欢用密级配结构,不一而足。不过,所有的公路设计与建设工作都必须接受联邦公路局的监督和检查,以确保道路设计的质量最高,而花费又最小。
    关于道路使用寿命,美国大部分高速公路是在1955年到1980年这段时间建成的,主要是用来连接各州大、中型城市,以便连成全国性的高速公路网。
    美国高速公路沥青路面设计寿命是20年,如今,上个世纪修建的沥青路面基本上都过了设计寿命年限,普遍进入大、中修期。许多道路产生破坏后,都是通过罩面来恢复这些路面的使用性能的。沥青路面罩面维修非常重要,它可使道路结构始终处于一个完好的状态。损坏的道路如果不及时进行罩面,时间一久就必须重建了。
    美国沥青路面出现结构性损坏的主要原因是道路局部疲劳损坏和结构性车辙,虽然清除整个路面结构层可以彻底解上述决问题,但这种办法通常造价昂贵,而且耗时非常长。不管是州际公路,还是各州内普通公路,现在美国道路维修采取最多的办法是先铣刨,然后再罩面。当然,罩面混合料的设计也非常关键,这样可以增加罩面沥青层的寿命。
    关于Superpave,美国许多州都采取Superpave系统进行路面结构设计,几乎所有的州都在采用PG分级方法来评价胶结料的性能,而且,这种胶结料的评价方法也慢慢发展成Superpave系统不可分割的一部分。
    近年来,美国采取Superpave设计沥青混合料也面临一些问题,如采用Superpave设计出来的粗级配型沥青混合料,施工时很难达到压实度要求,而且,还存在透水性高等问题,很多州已开始改用Superpave设计细级配型沥青混合料。
    Superpave还有一个缺陷,那就是缺乏一套完善的路用性能检测系统。许多检测方法和检测系统仍在实验和实践之中,但到目前为止,还没有一个非常成功,足可以在全美各州推荐使用的。美国许多州已经研究出一些路面性能检测方法,如车轮跟踪检测等,不过还不能在全美推荐使用。
    关于沥青路面再生,在美国,沥青路面现场热再生应用得比较多,但厂拌热再生的应用则更为广泛。厂拌热再生能精确控制沥青混合料中各成分的配比,再生混合料可变性比较小,质量有保证,因此,这种再生技术是美国沥青路面热再生的主流。
    现场热再生除了再生沥青混合料稳定性无法精确控制之外,还存在一定的环境污染问题。在环境保护要求较高的美国,这种技术只是在一些非常特殊的情况下或在一些特殊路段中应用。
    关于长寿沥青路面,长寿沥青路面在美国是一个被广泛关注和讨论的问题,为实现沥青路面“长寿命”的愿望,我们尽最大努力去设计好的沥青混合料和路面结构。长寿沥青路面路面结构底部的应变不能超过70微米,只有达到这种应变水平,路面结构才能始终处于完好的状态,路面也才有“长寿命”的可能。经常对沥青路面进行罩面,可以保证沥青路面结构的完整性,能大大地延长沥青路面的使用寿命。
    沥青混合料的性能是沥青路面能否长久使用的一个重要因素,在美国,修建长寿命沥青路面的一个技术措施就是采用高质量的沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)。美国公路工程界普遍认为,与常规热拌沥青混合料相比,SMA混合料具有更好的路用性能。过去几年里,美国公路界也开始添加一些聚合物纤维及一些高质量的骨料来增强路用性能。
     在建设长寿命沥青路面时,建设过程中的每一个细节都应充分注意,不然,沥青路面的寿命就会大大地降低。适当的预防性养护也至关重要,否则沥青路面就会产生裂缝,进而影响沥青路面的使用寿命。
    关于车辆超载,超载能引起沥青路面早期损坏,这是确切无疑,而且教训也是深刻的。实践经验证明,即使是很小量的车辆超载也会引起沥青路面的早期损坏,因此,在公路上限制车辆超载非常必要,而且,也必须强制执行。
    美国所有的公路设计都有车辆荷载限制的要求,不过有时候,单个车辆的超载是允许的,但要对这些车辆进行评估,其通行费用、承重轴的个数和距离就有一定特殊的要求。如果能知道一条路将来所要承担的交通荷载,我们就可以设计出相应结构的路面来。不过,这是不可能的,因此,各州公路设计都有自己相应的荷载和疲劳次数要求。
    现在,美国各州都建有自己的计重站,并采取动态称重技术,以确保车辆超载不会很严重。在美国某些州,交通部门在一年中的某段时间也会放弃对超载车辆的检查。如在霜冻季节,因为道路材料都冻结了,超载的影响就比较小。不过,在路面开始化冻时,车辆超载对路面的影响就相当大,对超载车辆的从严控制也就非常有必要了。
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