1、 南京林业大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名 张望月 学 号 080606225 专 业 土木工程（交通土建工程）指导教师姓名 王大明 职 称 副教授 所在学院 土木工程学院选题来源 科研课题 生产实践 其它 选题类型 毕业设计 毕业论文 选题名称 影响沥青混凝土路面平整度原因分析研究的目的及意义随着我国经济的飞速发展，高等级公路和城市道路建设方兴未艾，人们对路面行车的安全性、舒适性以及路面的耐久性都提出了更高的要求。而沥青混凝土路面平整度是评定路面质量的主要技术指标之一，它关系到行车的安全、舒适以及路面所受冲击力的大小和使用寿命。通过对影响公路沥青混凝土路面平整度的原因进行分析，并提出相应
2、的对策，采取有效措施，进而使高速公路的平整度达到理想的效果，从而保证路面工程质量，改善道路的使用性能.。国内外同类研究概况见文献综述研究内容及计划计划进度（1）2 月 13 日2 月 19 日 结合论文题目，查阅相关文献；（2）2 月 20 日2 月 26 日 撰写开题报告，了解相关领域国内外研究情况；（3）2 月 27 日3 月 5 日 搜集论文所需参考文献，撰写文献综述；（4）3 月 6 日4 月 30 日 查阅文献，实习，了解与题目相关的知识，形成论文提纲；（5）5 月 1 日5 月 7 日 根据任务书对相关问题进行归纳总结，撰写论文初稿；（6）5 月 8 日5 月 25 日 撰写论文；
3、（7）5 月 26 日5 月 30 日 修改答辩。特色与创新指导教师意 见指导教师签名：年 月 日影响沥青混凝土路面平整度原因分析文献综述摘要：近年来我国沥青混凝土路面不同程度地出现了凹陷、波浪、碾压车辙、跳车等路面不平整现象。而影响沥青混凝土路面平整度的原因是多方面的，针对路面平整度存在的问题，本文从基层施工质量，沥青混合料，摊铺机基准线，摊铺机作业，压路机作业等方面分别介绍了影响沥青混凝土路面平整度的原因，并提出了相应的防治措施，以提高沥青混凝土路面平整度，保证路面工程质量，改善道路的使用性能.。关键词：沥青混凝土路面；平整度；影响因素；防治措施1 前言路面平整度是评定路面质量的主要技术指
4、标之一，它关系到行车的安全、舒适以及路面所受冲击力的大小和使用寿命，不平整的路表面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用。目前，高速公路建设中路面广为采用沥青混凝土路面，沥青混凝土路面平整度已成为衡量施工单位施工能力和水平以及工程质量优劣的重要指标之一。沥青混凝土路面平整度的优劣受多种因素影响，本文分析其影响因素并提出了相应的防治措施。2 国外研究背景及现状许多发达国家在经历了大规模的公路建设之后，自 20 世纪 80 年代开始进入了一个大规模翻修和重建的新时期，如何保证重建和改建的公路适应未来日益增长的交通强度(重载、高速)的需要，使之保持良好的路况。改善路面的平整度已成为国外 20 世
5、纪 80 年代以来公路科技进步的一项研究重点，美国著名的 SHRP 计划就是在这样的背景下提出来并取得了一系列重要的研究成果。美国材料试验协会(ASTM)对平整度的定义为路面表面相对于理想平面的竖向偏差，其影响车辆的动力性能、行驶质量、动态荷载和排水，例如，纵断面、横断面和横坡 1。这个定义包括了影响路面平整度的因素，明确了路面平整度测量的参照面，避免了由于采用不同仪器测量而引起的基准面差异所造成的平整度测量结果的差异，利于测定；更重要的是，该定义给出了区分平整度与粗糙度、平整度与道路纵坡的标准，综合考虑了粗糙度和纵坡不能明显表现的交通系统中人、车、路三大方面，更全面、更人性化，为制定合理的路
6、面标准提供理论基础，因此得到了广泛认可。 关于路面平整度检测设备的研究，国外从 20 世纪 20 年代开始，至今已有各式各样的仪器在生产中广泛应用。如英国 TRRL 梁式断面仪、美国 GMR 断面仪、法国 APL 纵断面分析仪、英国 TRRL 改进研制的颠簸累积仪(VBI)、澳大利亚的NAASRA 平整度仪 2。20 世纪 60 年代激光技术发展以来，激光平整度仪发展迅速，如英国工 RRI 激光平整度仪、瑞典的 RST、澳大利亚的 RRDAS、丹麦的DYNATEST RSP 等。国际上常用的路面平整度评价指标比较多，各个国家由于测试设备和方法的不同，采用的评价指标也不同，比如：澳大利亚的 NA
7、ASRA 指数，法国的 APL指数，加拿大的 PSI 指数等。在 70 年代末 80 年代初世界银行为了客观定量分析路面平整度，定义了国际平整度指数 IRI。目前 IRI 已发展成国际路面平整度的通用指标。对于国际平整度指数 IRI，已有一些研究建立了预测模型。如挪威公路局平整度预测模型 3， logistic 模型 4 ， ARIZONA 州模型 5。由于其可以通过最广泛使用的仪器测量得到，其结果可以在世界范围内进行转换，因此，成为目前国际上运用最广泛的平整度指标。 3 国内研究背景及现状由于路面平整度问题本身的复杂性，从不同的角度出发，对路面平整度所下的定义就有多种。交通部标准公路工程名词
8、术语(JTJ00287)及国家标准道路工程术语标准(GBJl2488)将路面平整度定义为：路表面纵向的凹凸量的偏差值 6。该定义只从路的特性出发，对人车方面涉及较少，由于没有设定参照高程，不利于测定。 我国路面平整度仪的研制起步较晚，1978 年以后才有了较大的发展。西安公路研究所于 80 年代研制开发了 XPLYII 型连续式平整度仪，并被采纳为国家标准沥青路面施工及验收规范(GBJ9286)。交通部公路科学研究所在“七五”国家重点科技攻关项目 752403 一 02(11)车载式颠簸累积仪的研制中引进英国技术研制生产了简易式颠簸累积仪，经长期应用改进，研制出车载式颠簸累积仪，已在全国十几个
9、省市级质量监督站广泛应用于各等级公路与城市道路的路面平整度评价测试、施工现场平整度的控制和竣工验收。多年来，在道路工程中一直沿用 3m 直尺抽验的方法来评价路面平整度状况，这种检测方法简便、成本低，但是存在劳动强度高、速度慢、随机性很大、精确度低的缺点。后来，随着 3m 直尺在路面平整度检测中的逐步取消，如今的路面平整度检测设备以高性能检测设备为主，常用检测设备有多轮式平整度仪、响应式平整度仪、手推式断面仪、激光式平整度仪及其它类平整度仪如超声波平整度仪、平板式平整度仪、加速度式平整度仪等。在 20 世纪 80 年代，我国主要的平整度评价指标是 3m 直尺指标最大间隙Lmax和合格率 C，后来
10、随着测试设备的发展，也开始大量采用 (标准差)和IRI(国际平整度指数)，同时各指标之间的相关关系的研究也大量进行。公路工程质量检验评定标准(JTJ07198)中对高速公路、一级公路面层取消了用 3m 直尺作为平整度检测评定指标，要求采用自动化或半自动化检测设备，增列了国际通用的平整度指标 IRI7，扩大了检测频率，要求对每个车道均作连续检测。考虑到个别构造物处可能跳车或路面局部污染等特殊情况，当合格率95时，则不予扣分，但当合格率70时，表明施工控制不严，平整度规定分全部扣除 8。由于路面各结构层的材料和施工工艺的不同，规定了路面结构层自下而上，平整度指标 梯次递减，以促进提高施工质量，控制
11、路面平整度。4 各种因素对沥青混凝土路面平整度的影响4.1 基层施工质量的影响基层的平整度好坏对沥青路面平整度有着重要影响。若基层不平，即使面层摊铺平整，压实后也会因虚铺厚度不同，而产生不平整。以往“基层不平面层调，下层不平上层找”的老方法，对平整度要求很高的高等级公路来说是根本行不通的。如果规范允许基层顶面偏差 10mm，当用沥青混合料将 10mm 低洼处填平时，尽管表面是铺平了，但该处多出的 10mm ，松铺厚度经压实后仍会出现低洼现象。其深度 大约为 10-（10/1.2）=1.7mm（1.2 为沥青混合料平均压实系数） 9。如误差大于 10mm，则深度更大，平整度更差。4.2 沥青混合
12、料的影响4.2.1 沥青混凝土配合比设计的影响沥青混合料集料的粒径如果普遍偏大势必对沥青混凝土路面的施工带来一定的施工难度，如摊铺机的熨平板易拉动大粒径的骨料，尤其比最大粒径大 5%的超粒径骨料；采用细料弥补，易破坏沥青混合料的级配，使面层压实度难以控制，或造成沥青混合料面层孔隙率偏大，渗水严重等。驼峰级配表示为含沙量过多的混合料面层或相对于总砂量来说细砂太多的混合料，这种级配的混合料在施工期间经常存在压实度难以到达设计要求的问题。4.2.2 沥青混凝土拌和温度的影响 沥青混凝土拌和温度的控制，从规范角度控制比较严格，沥青材料加热温度控制在 160170范围内 10。温度过高可能导致沥青变质、
13、没有粘性，使沥青混凝土松散；温度过低，沥青混合料拌和不匀，平整度差，机械摊铺出现麻面、条绒现象。4.2.3 沥青混合料离析的影响混合料离析使沥青混凝土不均匀，它将导致面层沥青混凝土的空气率增加，透水性增大。自由水进入沥青面层后，滞留在表面层、中面层、下面层和基层顶面等位置，在大量快速行车的作用下，局部混凝土变松散，形成一个个孤立的水破坏的坑洞、网裂、形变和唧浆，产生网裂和形变后，最终导致路面破坏。4.3 摊铺机基准线的影响摊铺机基准线的控制，也影响着路面平整度。目前使用的摊铺机大都有自动找平装置，摊铺是按照预先设定的基准来控制，但施工单位往往不够重视或由于高程的操平误差,形成基准控制不好、 基
14、准线因钢丝放样后在架设钢丝的过程中, 由于钢丝的张拉力不够引起拉不紧或钢丝太细，无法用力张拉以及桩距过大或放样不准引起标高误差等等，将使钢丝产生竖向挠度，使面层出现波浪 11。加上摊铺机一般都是带振动的，在钢丝两支点的跨中产生一定挠度，使摊铺层出现纵向波浪，影响路面的纵向平整度。另外，在施工过程中由于辅助人员及行人不注意而碰落架设的钢丝，或摊铺机在行走过程中传感器脱离钢丝等，都将使基准产生过大误差，从而影响到路面平整度。4.4 摊铺机作业的影响（1）摊铺机参数不稳定或不能满足技术要求。摊铺机参数不稳定，走行机构打滑，摊铺速度快慢不均匀，猛烈起步或紧急制动，供料系统忽快忽慢等，这些都会造成面层形
15、成沉淀或不平整。如果摊铺机参数不能满足施工技术要求，路面也会产生不平整的现象。例如摊铺机摊铺宽度不足，必然增加接缝，也就增加了不平整现象产生的机率。（2）摊铺机操作不正确，致使路面出现波浪、搓板。若摊铺机操作手不熟练、导致摊铺机曲线前进，运料车在倒料时撞击摊铺机，摊铺机不连续行走或行走过程中熨平板高低浮动等不规范作业，都会使路面形成波浪或搓板，即路面不平整 12。4.5 压路机作业的影响 （1）压路机型号的选择上，如采用低频率、 高振幅的压路机时，会产生“跳动”夯击现象而破坏路面的平整度 13。(2) 碾压温度的控制上，初压温度过高，压路机的轮迹明显，沥青混合料前后推移大、不稳定。复压温度过高
16、，会引起压路机粘结沥青细料，小碎片飞溅，表面温度过低,则不易碾压密实平整 14。(3) 碾压速度不均匀，急刹车或突然起动,随意停置和掉头转向，在已碾压成型的路面上停置而不关闭振动装置等都会引起路面推拥，在未冷却的路面上停放机械会出现坑槽。（4）碾压路线不当，不注意错轮碾压，每次在同一横断面上折返，会引起路面不平。 （5） 碾压遍数不够，即压实不足，通车后形成车辙，碾压遍数太多，由于短时间集中重复碾压，会造成已成型路面的推移，形成龟裂和波浪。（6）如果是从动轮在前，由于从动轮本身无驱动力，靠后轮推动。因而。混合料产生推移，倒退时在轮前留下波浪。 5 沥青混凝土路面平整度的防治措施5.1 基层施工
17、质量的防治措施措施5.1.1 重视基层平整，厂拌混合料摊铺机铺筑二灰碎石半刚性基层的施工，过去习惯采用平地机作业，它的缺点是高程 、厚度难以控制，且反复找平表面容易离析，同时混合料浪费也多对设计厚度超过 30cm 者可分二层铺筑，摊铺宽度控制在 68m 时平整度效果较好。5.1.2 控制混合料的最大粒径及含水量为提高基层平整度及方便摊铺机铺筑，基层混合料集料最大粒径宜适当减小。因为集料粒径越大，混合料越易产生离析，且对搅拌、摊铺设备的磨损也大。因此，适当减小集料最大粒径，有利于摊铺机作业和基层顶面平整度的提高 15。另外，混合料施工含水量的控制亦十分重要，含水量过小影响结构的板体形成，含水量过
18、大碾压成型困难，且易形成路面大波浪，致使基层平整度降低，甚至导致结构层收缩开裂。实践表明，提高沥青路面平整度必须从基层抓起，而提高基层施工质量的关键在于采用精良的施工机械，如好的稳定粒料厂拌设备与进口摊铺机。5.2 沥青混合料质量的防治措施5.2.1 统一集料的规格和质量（1）集料的规格和质量。集料中针、片状料含量及压碎值等必须达到设计要求。规格料的入斗初级配应符合要求。（2）沥青混凝土的拌和。刚开机时料温低，会产生压实不均匀现象，引起平整度降低或集料含水量大,出现料温不匀现象。 料温低、 拌合时间短、 出现花白料， 影响摊铺质量。而料温过高则会造成沥青老化，影响沥青混凝土质量，路面会出现早期
19、松散、 损坏。这在生产控制环节中只要引起足够重视就可以克服。(3)拌合设备生产能力不足。在施工设备配置时，应使拌和、运输、摊铺、碾压设备配套和谐。5.2.2 拌合料的温度为了确保摊铺机连续、均匀、不间断地摊铺，每台拌合机产量必须达到一定的数量，否则必须采用多台拌合机联合供料，在联合供料的过程中，每台拌合机的拌合温度不可能完全一致。再加上料源的不一致，使得摊铺后的路面局部在碾压过程中碾压温度发生变化，引起压实效果的变化，影响到整个路面的平整度。解决这一问题的方法是不同拌合机生产的混合料要采取集中摊铺的原则，安排专人负责收料，摊铺机前储存一定数量的混合料后再摊铺，不同拌合机生产的混合料不得互相掺和
20、摊铺 16。 5.2.3 混合料的离析正常拌和期间，汽车接料时前后移动，向摊铺机卸料时，料斗起升(卸料量) 与摊铺机摊铺量和谐一致，拌合量、运输量、摊铺量和谐一致。摊铺机操作手不应经常翻起两翼。另外，除特殊场合外,尽量避免超宽幅全铺。即避免加宽螺旋输送器引起的沥青混凝土离析。5.3 摊铺机基准线的防治措施摊铺机一般具有自动调节厚度和找平装置，沥青混凝土路面摊铺前需要为摊铺机的自动找平装置确定一个准确的基准线，在确定这个基准线时，首先确定下承层表面高程与设计高程的差值，再通过设定基准线保证摊铺厚度。目前常用的基准线控制方法有：基准线钢绞线法、悬浮式基准梁(走雪橇法)、非接触式平衡梁法。一般路面基
21、层和下面层须严格控制路面标高，基层和路面下面层摊铺采用基准线钢绞线法；中下面层路面平整度为主要控制因素，高层控制相对次要。中、上面层路面摊铺采用悬浮式基准梁(走雪橇法)或非接触式平衡梁法能提高路面的平整度。基准线钢绞线法对平整度的防治措施：采用钢丝绳引导的高程控制方式，一般采用直径 225mm 的钢丝绳，200m 为一段，立杆间距 10m，张紧力需8001000N 17。假设钢丝绳的张紧力无限大，测量设定的铁立杆下标高绝对准确，则由路线两侧钢丝绳提供的基准面将是下一面层的绝对标准面。但实际施工过程中，钢丝绳上所受的张紧力不可能无限大，而且因两侧路缘带。悬浮式基准梁法(走雪撬)对平整度的防治措施
22、：采用以雪撬式控制摊铺厚度的方式，是以下一面层为基准面，在沥青摊铺机行走过程中，尽量减小其传递到上一面层的波动及突变误差。以达到上一面层良好的平整度的目的。其原理类似于杠杆，即将杠杆的支点安置于受外界因素影响较小的新摊铺层上，而下一层次的许多不平整因素被粱体结构分解、缩小若干倍，使传感器得到一个相对稳定或波动幅度较小的控制信号。与钢绞线法比较，在下一层次的平整度良好的前提下，走雪撬的方法平整度显然优于钢丝绳控制方法。5.4 摊铺机作业的防治措施(1)根据路面等级,选择性能优良，结构参数稳定，找平装置自动化程度高，与拌合机能力匹配的摊铺机。(2)摊铺速度要均匀。一般应控制在 2 m/ min6
23、m/ min，保持摊铺速度不变（根据拌合机、运输车辆供料情况，以不停机为原则） 。如拌合机稍小，可用储料仓加班生产的沥青混凝土存料保证摊铺机不停机。摊铺机瞬时速度变化，造成铺出的面层粗糙度不均，振捣间隔不均，必然造成平整度下降。所以，摊铺机速度一经选择，应保持均衡，不得经常变换。(3)运料车不得冲撞摊铺机和卸料过猛，也不得在卸料中制动而加大摊铺机运行阻力。否则，会引起摊铺机速度变化，形成“波浪” “搓板”等现象。要求运料车与摊铺机推动轮轻柔接触,运料车卸料时料斗均匀起升。卸料过程挂空挡，靠摊铺机平稳推进。(4)平板振动频率要调整适当，频率过小，预压实度达不到要求,碾压滑移严重。振动频率过大，易
24、引起熨平板共振，特别是铺层较薄时，引起“发白”现象 18。此外，熨平板要充分预热后才能开始工作，但温度不能过高，以免造成熨平板变形或沥青焦化。摊铺机的起步与熨平板的起振应同步，以保证沥青混凝土料在一开始经小振幅振动，均匀分布，使铺层达到较为均匀的密度。若起步、振动两个动作不同步，会导致面层料局部密度不一致，降低平整度。(5)运料车卸料时或其他原因撒落在地上的散料应及时清理。否则，两侧履带因散料影响接地标高与横坡不一致时会产生波浪,影响平整度。5.5 碾压作业的防治措施控制合理的碾压机具组合 、正确的压实工艺不仅是保证沥青路面压实度的关键，也是提高沥青路面的平整度的基本保证。机具组合按照规范要求
25、，初压用一台钢轮压路机碾压一遍，复压采用两台胶轮压路机各压一遍和一台钢轮压路机振压一遍，终压用一台钢轮压路机收面至无明显轮迹。 为保证沥青混合料的压实效果，在高温下紧跟碾压是提高碾压效果的重要手段，整个碾压过程最好在温度下降到“不稳定区 ”或“ 敏感区” （范围约为 93115C）之前完成，且每台压路机均要全幅压实，保证不漏 19。碾压时控制好碾压温度，按照“紧跟、慢压、高频、低幅”碾压八字方针进行碾压。压路机不允许在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置、突然刹车或停机休息。压路机在每一碾压段的起步、折返位置处速度要放慢减少混合料的推移，相邻碾压段间要重叠碾压 510m，以消除碾压时因部分推移
26、产生的路面不平整。其他施工机械也不能在未冷却结硬的路面上停留。6 结语通过上述对影响沥青混凝土路面平整度的探讨，可以得出以下结论，高速公路沥青混凝土路面平整度涉及的面很广，影响因素很多，关系到路基、路面施工的全过程，情况复杂，有的是机械性能引起的，有的是人为操作引起的，还有的是工艺引起以及人为安排失误造成的，只有在充分研究分析产生的原因后才能对症下药，抓好施工的每一个细小环节。沥青混凝土路面平整度是施工机械、人员素质、施工工艺、操作水平、全面质量管理等的综合反映，只有加强施工现场管理，精心组织施工，并有充足的施工设备，合理的施工工艺，才能保证沥青混凝土路面的平整度，提高路面的施工、使用质量。参
27、考文献1 Michael W Sayers，Steven M KaramihasThe Little Book of Profiling：Basic Information about Measuring and Interpreting Road Profiles1998：372 Sayers M W，Gillespie T D，Qneiroz C A VThe international road roughnessexperimentRWashington，USA：World Bank Technical Paper，19863 Hangadegrd T，Johansen JM，Bert
28、elsen Dand Gabestad KNorwegian Public Roads Administration：A Complete Pavement Management System in Operation，Conference Proceeding of the Third International Conference on Managing Pavements，VOLII，National Academy Press，Washington DC，l 9944 Fabricio JMPrediction models of cracking，roughness and raveling
