一种湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构及施工方法与流程

本发明涉及公路工程建设，具体是一种湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构及施工方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展和人口的增长，交通需求不断增加，高速公路的交通量也在迅速增长，这就需要对高速公路进行改扩建，提高其通行能力和服务水平。在湿热地区，由于气候条件的影响，高速公路路面容易受到水损害、车辙、裂缝等问题的影响，道路状况损害速度较快。因此对湿热地区高速公路的改扩建，必须优化拼接道路结构，提高道路的承载能力和耐久性，减少路面的损坏和维修成本，从而提升道路的通行能力和安全性。

2、目前，湿热地区高速公路改扩建拼接道路存在很多问题。

3、路基沉降差异：新老路基的沉降差异是改扩建过程中面临的主要问题之一。由于新老路基的填筑材料、施工方法和地质条件可能存在差异，导致沉降量不同，容易在拼接处产生裂缝、错台等质量问题。

4、排水设计不合理：在湿热地区，降水量较大，如果排水设计不合理，积水可能渗透到路基中，导致路基损坏、路面下沉等问题。

5、环境因素复杂：高温和高湿度环境可能导致道路材料老化、性能退化，导致沥青路面出现车辙、泛油、裂缝、拥包等病害。例如，沥青材料在高温下容易软化，加上车辆的碾压，容易导致车辙的出现，特别是在交通量较大的路段，车辙问题尤为明显，而在高湿度环境下可能受到水损害，导致沥青路面出现裂缝、松散等问题。高温天气可能导致道路表面的水分蒸发加速，使得路面材料变软，降低路面的抗车辙性能。高湿度环境则可能引发路基的湿度变化，影响路基的稳定性和耐久性。

6、综上所述，湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构的难点和挑战主要集中在沉降差异控制、排水设计、环境因素复杂等方面。这些问题的研究和解决对于提高高速公路的通行能力、安全性以及使用寿命具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构及施工方法，解决湿热地区高速公路改扩建工程传统拼接结构内部排水不畅、高温下易出现车辙病害、反射裂缝严重、新老路结构受力不协调等问题，大大提升了高速公路改扩建拼接道路结构的整体耐久性。

2、为实现上述技术效果，本发明采用下述技术方案：

3、一种湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构，包括旧路面、新路面和排水设施，旧路面和新路面的交界处呈阶梯状，

4、旧路面自上至下依次为旧面层、旧水稳基层、旧水稳底基层和旧路基，新路面自上至下依次为新面层、抗疲劳层、新水稳基层、新水稳底基层和级配碎石垫层；

5、所述新面层包括微渗透抗车辙上面层、微渗透抗车辙中面层和微渗透抗车辙下面层，

6、微渗透抗车辙下面层和抗疲劳层与旧面层齐平，新水稳基层与旧水稳基层齐平，新水稳底基层和旧水稳底基层齐平，

7、微渗透抗车辙上面层和微渗透抗车辙中面层位于旧面层和微渗透抗车辙下面层上方，

8、所述排水设施设置在旧水稳基层与新水稳基层交界处的顶面和旧水稳底基层与新水稳底基层交界处的顶面，排水设施上连接有延伸至新路面外侧的排水管。

9、优选的，相邻的排水管之间间隔40-60m，排水管的内径为8-12cm。

10、优选的，湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构还包括橡胶沥青碎石上封层和橡胶沥青碎石下封层，所述橡胶沥青碎石上封层位于微渗透抗车辙中面层下方，且橡胶沥青碎石上封层位于旧面层和微渗透抗车辙下面层上方，所述橡胶沥青碎石下封层位于抗疲劳层和新水稳基层之间。

11、优选的，新面层由微渗透抗车辙沥青混合料制得，所述微渗透抗车辙沥青混合料由第一沥青胶结料、第一集料、第一填料和纤维组成，

12、第一沥青胶结料为复合改性橡胶沥青或高模量沥青，

13、第一集料为钢渣、玄武岩或石灰岩中的一种，

14、第一填料为由矿粉和石灰粉组成的混合物料，

15、纤维为聚酯纤维或矿物纤维。

16、进一步优选的，第一集料选用钢渣。

17、优选的，所述微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为13.2mm、19mm或26.5mm，空隙率范围为8％-12％，渗透系数≥0.07cm/s，融劈裂试验残留强度比(tsr)大于90％，70℃下动稳定度大于6000次/mm，-10℃下低温弯曲破坏应变大于3200με，50℃、20000次下汉堡轮辙试验的最大变形为小于4.0mm。

18、进一步优选的，当微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为13.2mm时，级配范围为：标准筛孔19mm通过率范围为100％，标准筛孔13.2mm通过率范围为68～90％，标准筛孔9.5mm通过率范围为48～65％，标准筛孔4.75mm通过率范围为27～42％，标准筛孔2.36mm通过率范围为16～26％，标准筛孔1.18mm通过率范围为10～18％，标准筛孔0.6mm通过率范围为6～10％，标准筛孔0.3mm通过率范围为4～8％，标准筛孔0.15mm通过率范围为3～6％，标准筛孔0.075mm通过率范围为2～4％。

19、进一步优选的，当微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为19mm时，级配范围为：标准筛孔26.5mm通过率范围为100％，标准筛孔19mm通过率范围为75～95％，标准筛孔13.2mm通过率范围为52～72％，标准筛孔9.5mm通过率范围为40～58％，标准筛孔4.75mm通过率范围为24～38％，标准筛孔2.36mm通过率范围为14～24％，标准筛孔1.18mm通过率范围为9～17％，标准筛孔0.6mm通过率范围为6～10％，标准筛孔0.3mm通过率范围为4～8％，标准筛孔0.15mm通过率范围为3～6％，标准筛孔0.075mm通过率范围为2～4％。

20、进一步优选的，当微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为26.5mm时，级配范围为：标准筛孔31.5mm通过率范围为100％，26.5mm通过率范围为78～96％，标准筛孔19mm通过率范围为68～86％，标准筛孔13.2mm通过率范围为50～70％，标准筛孔9.5mm通过率范围为35～53％，标准筛孔4.75mm通过率范围为22～36％，标准筛孔2.36mm通过率范围为13～23％，标准筛孔1.18mm通过率范围为8～16％，标准筛孔0.6mm通过率范围为6～10％，标准筛孔0.3mm通过率范围为4～8％，标准筛孔0.15mm通过率范围为3～6％，标准筛孔0.075mm通过率范围为2～4％。

21、进一步优选的，制备微渗透抗车辙上面层的微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为13.2mm；

22、制备微渗透抗车辙中面层的微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为19mm；

23、制备微渗透抗车辙下面层的微渗透抗车辙沥青混合料的最大公称粒径为26.5mm。

24、优选的，抗疲劳层由抗疲劳沥青混合料制成，所述抗疲劳沥青混合料由第二沥青胶结料、第二集料和第二填料组成；

25、第二沥青胶结料为高黏弹改性沥青，

26、第二集料为石灰岩，

27、第二填料为矿粉。

28、进一步优选的，抗疲劳沥青混合料的最大公称粒径为9.5mm，级配范围为：标准筛孔13.2mm通过率范围为100％，标准筛孔9.5mm通过率范围为95～100％，标准筛孔4.75mm通过率范围为45～65％，标准筛孔2.36mm通过率范围为30～52％，标准筛孔1.18mm通过率范围为20～36％，标准筛孔0.6mm通过率范围为15～28％，标准筛孔0.3mm通过率范围为12～21％，标准筛孔0.15mm通过率范围为10～16％，标准筛孔0.075mm通过率范围为8～12％。

29、进一步优选的，抗疲劳沥青混合料的沥青用量为5.8％～7.0％，空隙率范围为1.5％～3.5％，冻融劈裂试验残留强度比(tsr)大于95％，-10℃下低温弯曲破坏应变大于4000με，15℃、10hz、230με控制应变条件下四点弯曲疲劳试验疲劳寿命为大于200万次。

30、优选的，所述新水稳基层包括新水稳上基层和新水稳下基层，所述新水稳上基层和新水稳下基层通过分层碾压一次养生成型的双层连铺施工工艺制成。

31、优选的，所述级配碎石垫层的厚度为10cm-20cm。

32、优选的，排水设施包括u型排水槽和其上方铺设的反滤土工布，u型排水槽的底面横跨旧路面和新路面。进一步优选的，u型排水槽为钢槽，进一步提高新老路搭接处的结构强度和承载力，能够有效防止新老路搭接处纵向裂缝产生。

33、本发明还提供了上述湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构的施工方法，包括如下步骤：

34、s1.旧路面处理，形成阶梯状拼接面；

35、s2.依次施工级配碎石垫层和新水稳底基层，在新水稳底基层的顶面和新旧路面交界处开槽，埋设排水设施和排水管，其中排水设施内填充碎石；

36、s3.采用分层碾压一次养生成型的双层连铺施工工艺施工新水稳基层，在新水稳上基层的顶面和新旧路面交界处开槽，埋设排水设施和排水管，其中排水设施内填充碎石；

37、s4.依次施工抗疲劳层、微渗透抗车辙下面层、微渗透抗车辙中面层和微渗透抗车辙上面层，即完成湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构的施工。

38、优选的，抗疲劳层和新水稳底基层之间设有橡胶沥青碎石下封层，微渗透抗车辙下面层和微渗透抗车辙中面层之间设有橡胶沥青碎石上封层。

39、优选的，排水设施内填充的碎石粒径范围为9.5mm-19mm。

40、本发明提供的湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构中，

41、(一)微渗透抗车辙沥青混合料

42、微渗透抗车辙沥青混合料通过特殊级配设计，控制沥青混合料空隙率为8％～12％，达到微渗透效果，使水可通过沥青铺装层往路面结构层下部渗透，并最终通过三维架构排水体系排除路面结构，避免湿热地区高速公路因水积聚在路面结构内部造成水损坏；微渗透抗车辙沥青混合料胶结料为复合改性橡胶沥青或高模量沥青、纤维为聚酯纤维或矿物纤维，极大的提高了沥青混合料的高温抗车辙性能、耐久性；并且钢渣作为表面层微渗透抗车辙沥青混合料集料使用，相对于普通石料，具有更好的高强耐磨性能。

43、(二)高黏弹抗疲劳沥青混合料

44、高黏弹抗疲劳沥青混合料通过优化级配设计以及高沥青含量，控制沥青混合料空隙率为1.5％～3.5％，极大的提高了疲劳寿命；高黏弹抗疲劳沥青混合料胶结料为高黏弹改性沥青，使高黏弹抗疲劳沥青混合料具有优秀的高低温性能、密水性能、抗裂性能，防止新水稳基层和新水稳底基层的裂缝反射至上层结构。

45、(三)三维架构排水体系

46、分别在新老路搭接位置设置的抗疲劳层底和新水稳下基层层底设置纵横向排水体系，将老路结构层间积水、新老路搭接处渗透水高效的排除路面结构，防止路面结构出现水损害，提升道路结构耐久性；同时新老路搭接处纵向设置的排水设施可使新老路协同受力，防止新老路搭接位置出现不均匀沉降，提高新老路搭接处的结构强度和承载力，能够有效防止新老路搭接处纵向裂缝产生。

47、本发明的有益效果：

48、本发明提供的湿热地区高速公路改扩建拼接道路结构解决了湿热地区高速公路改扩建工程传统拼接结构内部排水不畅、高温下易出现车辙病害、反射裂缝严重、新老路结构受力不协调等问题，大大提升了高速公路改扩建拼接道路结构的整体耐久性。