1、 編號(hào)：天津市市政公路管理局科技項(xiàng)目開(kāi)題報(bào)告書(shū) 項(xiàng) 目 名 稱(chēng) 津?yàn)I高速公路改擴(kuò)建工程耐久性路面 結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究 承擔(dān)單位（蓋章） 天津市市政工程研究院 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 魏如喜 王桂英 起 止 日 期 2009年10月2011年6月 天津市市政公路管理局二零一零年 三 月二十五日填 報(bào) 說(shuō) 明一、 報(bào)告書(shū)以A4紙書(shū)寫(xiě)，以提供的封面、封底進(jìn)行裝訂。二、 本申報(bào)書(shū)一式二份，由第一承擔(dān)單位報(bào)局科技處一份。三、 報(bào)告書(shū)主要內(nèi)容：1、 研究的目的和意義，國(guó)內(nèi)外研究概況及水平。2、 研究的主要內(nèi)容（技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)、重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)、預(yù)期成果應(yīng)用情況、效益情況等）3、 采取的研究方

2、法、技術(shù)路線(xiàn)4、 進(jìn)度計(jì)劃5、 本課題已具備的條件（已具備的研究工作基礎(chǔ)、設(shè)備情況、專(zhuān)業(yè)人員情況、經(jīng)費(fèi)來(lái)源情況等）6、 直接參加研究人員情況（姓名、工作單位、年齡、專(zhuān)業(yè)、職稱(chēng)等）7、 經(jīng)費(fèi)計(jì)劃（總額、自籌、申請(qǐng)補(bǔ)助額及用款計(jì)劃明細(xì)）8、 其它一、研究目的和意義，國(guó)內(nèi)外研究概況及水平1.研究目的和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，早期建設(shè)的高等級(jí)公路的運(yùn)輸功能已很難滿(mǎn)足現(xiàn)狀交通發(fā)展的需要，工程擴(kuò)建或拓寬改造成為必然；道路工作者對(duì)公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)水平的提高，建設(shè)更加耐久的路面結(jié)構(gòu)已成為可能；隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，各種先進(jìn)的試驗(yàn)儀器和施工設(shè)備，為修建更加耐久的路面提供了必要的保障。修建使用功

3、能更耐久的路面是工程拓寬建設(shè)的需要，也是投資效益最大化的基本要求。應(yīng)對(duì)天津市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為連接濱海新區(qū)與市區(qū)重要紐帶的津?yàn)I高速公路的運(yùn)輸功能已很難滿(mǎn)足現(xiàn)狀交通發(fā)展的需要，工程擴(kuò)建或拓寬改造勢(shì)在必行。津?yàn)I高速公路建成通車(chē)于2000年底，通車(chē)使用8年多（設(shè)計(jì)使用壽命應(yīng)為15年），路面破損已較為嚴(yán)重，在拓寬改造后,保證新舊路面結(jié)構(gòu)都具有足夠的耐久性,是我們必須面對(duì)的新課題。路面各結(jié)構(gòu)層材料的使用壽命首先來(lái)源于合理的材料設(shè)計(jì)方法，其次取決于結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量（特別是施工技術(shù)水平是達(dá)到施工質(zhì)量的根本保障）。另外，津?yàn)I高速公路在拓寬改造過(guò)程將產(chǎn)生大量的廢料，如何在保障路面結(jié)構(gòu)耐久性的前提下，循環(huán)利用舊

4、路面材料，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少資源浪費(fèi)，也需要進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)耐久性及施工技術(shù)的研究?？傊?，津?yàn)I高速公路的拓寬改造工程，在天津地區(qū)尚屬首次，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量直接關(guān)系到工程建設(shè)完成后的路面功能和服務(wù)水平，必須認(rèn)真對(duì)待、認(rèn)真研究，確定合理的設(shè)計(jì)方案和施工方法。因此，結(jié)合國(guó)內(nèi)其他高速公路拓寬改造工程的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展“津?yàn)I高速公路拓寬工程耐久性路面結(jié)構(gòu)及施工技術(shù)研究”，力爭(zhēng)做到結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)、方案合理、資源重復(fù)再利用，對(duì)又好又快的進(jìn)行津?yàn)I高速公路拓寬改造工程建設(shè)是十分必要的，對(duì)天津地區(qū)乃至國(guó)內(nèi)其它高等級(jí)公路的拓寬改造也具有十分重要的指導(dǎo)意義。2. 國(guó)內(nèi)外研究概況及水平耐久性路面是一種永久性瀝青路

5、面或長(zhǎng)壽命瀝青路面，是在影響路面結(jié)構(gòu)耐久性的內(nèi)、外因素作用下，瀝青路面在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)，無(wú)須花費(fèi)大量資金維修與養(yǎng)護(hù)就能滿(mǎn)足道路的使用功能的路面結(jié)構(gòu)。美國(guó)習(xí)慣上稱(chēng)長(zhǎng)壽命路面為永久性路面。美國(guó)永久性路面的概念最早由美國(guó)瀝青路面聯(lián)盟APA提出，實(shí)際是歐洲長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)理念的發(fā)展。美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)（APA）關(guān)于永久性路面的定義為：路面使用年限至少為35年，并且在使用年限內(nèi)確保路面不發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，只需進(jìn)行周期性養(yǎng)護(hù)，平均罩面時(shí)間不小于12年。歐美的長(zhǎng)壽命路面通常采用柔性結(jié)構(gòu)，路基強(qiáng)度較高時(shí)可以采用全厚式；路基強(qiáng)度不足時(shí)，加鋪粒料基層或?yàn)r青碎石基層。除全厚式路面外瀝青層總厚度在170mm350mm之間。面

6、層結(jié)構(gòu)組合是長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，面層結(jié)構(gòu)必須結(jié)合各部分功能特點(diǎn)進(jìn)行組合。美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)提出面層分為3層：上面層厚度為4075mm，要求具有良好的抗車(chē)轍能力、抗老化性能、低溫性能和良好的表面特性；中面層厚度為75100mm，要求具有較高的模量和抗車(chē)轍性能；下面層厚度為100175mm，要求具有抗疲勞能力和抗水損壞能力。在日本，長(zhǎng)期使用的路面簡(jiǎn)稱(chēng)LSP，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是擁有2倍于現(xiàn)行路面的使用性能，因功能破壞而維修的周期在15年以上，結(jié)構(gòu)性壽命在4060年。在日本，認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期使用的路面形式有以下幾種復(fù)合式路面：（1）50mm低噪聲面層+250mm連續(xù)鋼筋混凝土基層+400mm水泥穩(wěn)定處理底

7、基層。（2） 50mm低噪聲面層+250mm碾壓混凝土基層+400mm水泥穩(wěn)定處理底基層。（3）50mm低噪聲面層+50mm高粘度改性瀝青聯(lián)結(jié)層+300mm預(yù)制鋼筋混凝土板+300mm水泥穩(wěn)定處理底基層。（4）50mm低噪聲面層+150mm改性瀝青II型半剛性聯(lián)結(jié)層+200mm高強(qiáng)度水泥處理混合料+300mm水泥穩(wěn)定處理底基層。（5）50mm低噪聲面層+150mm大粒徑改性瀝青II型混合料+200mm瀝青穩(wěn)定處理上基層+300mm水泥穩(wěn)定處理底基層。雖然上述材料中未見(jiàn)有路面拓寬或擴(kuò)建方面的論述，但其關(guān)于耐久性瀝青路面的設(shè)計(jì)理念和路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型是值得我國(guó)在建或擴(kuò)建高等級(jí)公路借鑒的。借鑒耐久性路面結(jié)

8、構(gòu)設(shè)計(jì)理念，國(guó)內(nèi)在高等級(jí)公路拓寬或擴(kuò)建工程中已取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。如滬寧高速在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中參照“耐久性瀝青路面”的思路進(jìn)行了4.0cm改性瀝青SMA一13+8cm改性瀝青suP一20+8cm普通瀝青SuP一25+20cm普通瀝青LSM+20cm干壓二灰碎石廢料、5cm改性瀝青SMA一13+16cm改性瀝青SuP一加+16cm普通瀝青SuP一25+22cm級(jí)配碎石+20cm干壓二灰碎石廢料的柔性甚層路面結(jié)構(gòu)和4cmSMA一13+8cmSuP一19+7.5cmSuP一25+7.5cmSuP一25+36cm水泥穩(wěn)定碎石+15cm石灰土的半剛性甚層加厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)方案的試驗(yàn)工程研究，上述三種結(jié)

9、構(gòu)均滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，但考慮到經(jīng)濟(jì)承受能力，雖然也嘗試鋪筑了22km的柔性基層瀝青路面，但最終確定其余全線(xiàn)主體工程采用了半剛性甚層加厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)方案。耐久性瀝青路面的耐久性包括材料耐久性和結(jié)構(gòu)耐久性。材料耐久性是在正常施工、使用和養(yǎng)護(hù)條件下路面材料在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)具有高溫抗車(chē)轍，低溫抗開(kāi)裂，抗水損害能力強(qiáng)及抵抗設(shè)計(jì)預(yù)知交通荷載破壞的能力。結(jié)構(gòu)耐久性則是路面結(jié)構(gòu)具有耐久性，即整個(gè)路面結(jié)構(gòu)在行車(chē)荷載和環(huán)境因素作用下不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞或不滿(mǎn)足使用功能要求。耐久性瀝青路面的使用壽命可根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，如20年、30年、40年，甚至更長(zhǎng)。耐久性瀝青路面的損壞僅限于路面頂部瀝青面層，只要定期對(duì)路面表面進(jìn)行

10、銑刨、罩面修復(fù)就可保證其正常的使用功能。目前，關(guān)于耐久性瀝青路面，國(guó)際上最常用的是全厚式瀝青路面、柔性基層及組合式基層瀝青路面。其中全厚式和柔性基層瀝青路面是國(guó)外長(zhǎng)壽命瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)形式。鑒于我國(guó)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展柔性基層和組合式基層瀝青路面。而又由于我國(guó)對(duì)半剛性基層有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為了有充分的把握，當(dāng)前應(yīng)該首先發(fā)展組合式基層瀝青路面。二、研究的主要內(nèi)容（技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)、重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)、預(yù)期成果應(yīng)用情況、效益情況等）針對(duì)津?yàn)I高速公路拓寬工程，為確保路面結(jié)構(gòu)耐久性，本課題擬開(kāi)展以下內(nèi)容研究： （1）路面結(jié)構(gòu)不同層位功能分析與方案優(yōu)化設(shè)計(jì)；（2）冷再生廢舊二灰碎

11、石、水泥穩(wěn)定碎石材料配合比設(shè)計(jì)方法、路用性能及施工技術(shù)研究；（3）振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)應(yīng)用；（4）泡沫瀝青再生廢舊瀝青面層材料配比優(yōu)化設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究；（5）GTM法改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)應(yīng)用；（6）GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能（高低溫性能、水穩(wěn)定性、疲勞性能等）及施工技術(shù)研究；（7）各路面結(jié)構(gòu)層材料力學(xué)性能（劈裂強(qiáng)度和抗壓回彈模量）試驗(yàn)研究；（8）瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算與壽命分析。1.技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)（1）振動(dòng)成型法冷再生廢舊半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)；（2）GTM法膠粉改性瀝青混合料配比設(shè)計(jì)方法及施工技

12、術(shù)；（3）GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)；（4）各路面結(jié)構(gòu)層材料力學(xué)性能指標(biāo)。2.重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題（1）考慮不同層位功能的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化；（2）振動(dòng)成型法冷再生廢舊半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)方法的可行性及施工技術(shù)；（3）GTM法膠粉改性瀝青混合料配比設(shè)計(jì)方法中瀝青用量的確定方法；（4）GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)；（5）各路面結(jié)構(gòu)層力學(xué)參數(shù)取值范圍的確定。3.要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)（1）振動(dòng)成型法冷再生廢舊半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)指南；（2）抗裂型水泥穩(wěn)定碎石配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)報(bào)告及施工技術(shù)指南；（3）GTM法SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)報(bào)告及

13、施工技術(shù)指南；（4）GTM膠粉改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)指南；（5）GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法及施工技術(shù)指南；（6）各路面結(jié)構(gòu)層力學(xué)參數(shù)選擇范圍。 4.預(yù)期成果應(yīng)用情況預(yù)期成果主要是取得以上主要技術(shù)指標(biāo)，為在建工程提供技術(shù)保障，為后續(xù)工程提供設(shè)計(jì)方案借鑒、結(jié)構(gòu)層使用依據(jù)、施工方法保證等技術(shù)成果。該課題由于是結(jié)合津?yàn)I高速公路實(shí)體工程開(kāi)展研究，成果實(shí)用性和技術(shù)輻射能力較強(qiáng)，應(yīng)用和推廣程度較高，可穩(wěn)定應(yīng)用于各等級(jí)公路拓寬或擴(kuò)建工程，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。由于天津乃至國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的高等級(jí)公路大多為雙向四車(chē)道，且很多已不能滿(mǎn)足當(dāng)?shù)亟煌òl(fā)展的需要，改擴(kuò)建是必然的，因此，課題成果預(yù)期

14、會(huì)得到廣泛應(yīng)用和推廣。5.效益情況本項(xiàng)目成果的價(jià)值在于提供了一套較為科學(xué)的高等級(jí)公路拓寬工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，其效益主要體現(xiàn)于社會(huì)效益，既體現(xiàn)在可提高路面的使用品質(zhì)、延長(zhǎng)使用壽命，避免因技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致拓寬后路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早期破壞所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。本成果提供的成套技術(shù)對(duì)于促進(jìn)我國(guó)公路路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型的升級(jí)換代，亦將產(chǎn)生積極影響，還可美化城市環(huán)境和提高行車(chē)舒適性。用本成果提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)層材料，由于設(shè)計(jì)最佳水泥劑量、瀝青含量較傳統(tǒng)方法低，而減少了水泥或?yàn)r青的實(shí)際用量，同時(shí)大量使用會(huì)廢舊路面材料等，可顯著減少工程的成本投入，節(jié)約資金。由于該項(xiàng)目為社會(huì)公益型，受益方為

15、使用單位。三、研究方法和技術(shù)路線(xiàn)本課題采用調(diào)研、總結(jié)分析、試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用相結(jié)合的方法。采用的技術(shù)路線(xiàn)框圖如下：交通量調(diào)查、預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)層功能分析結(jié)構(gòu)層應(yīng)力分析結(jié)構(gòu)層材料分析路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案振動(dòng)成型法再生廢舊半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)各路面結(jié)構(gòu)層路面材料力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)研究GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究GTM法改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)泡沫瀝青再生廢舊瀝青面層材料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算與壽命分析編寫(xiě)研究報(bào)告及鑒定 四、進(jìn)度計(jì)劃課題進(jìn)度緊跟工程安排，最大

16、限度的滿(mǎn)足工程實(shí)際需要，達(dá)到指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工的目的。初擬進(jìn)度計(jì)劃如下：12009.10 2009.12：交通量調(diào)查和預(yù)測(cè)，通過(guò)路面結(jié)構(gòu)層功能和應(yīng)力分析，確定路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；2. 2010.1 2010.2：振動(dòng)成型法冷再生廢舊二灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石材料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究；32010.3 2010.6：振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)應(yīng)用；4. 2010.4 2010.8：泡沫瀝青再生廢舊瀝青面層材料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究；5. 2010.6 2010.10：GTM法改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)應(yīng)用；6. 2010.8 20

17、10.11：GTM法溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、路用性能及施工技術(shù)研究；72010.4 2010.12: 各路面結(jié)構(gòu)層材料力學(xué)性能（劈裂強(qiáng)度和抗壓回彈模量）試驗(yàn)研究；82011.1 2011.6：路面使用性能跟蹤檢測(cè)，完成報(bào)告、鑒定。五、本課題已具備的條件主研單位：天津市市政工程研究院具備先進(jìn)的試驗(yàn)儀器、充足的技術(shù)資源和深厚的路面材料設(shè)計(jì)、施工等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。協(xié)作單位：天津市市政工程建設(shè)公司具有多年的建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)。天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院具備完善的設(shè)計(jì)手段和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院具有豐富的泡沫瀝青再生施工材料設(shè)計(jì)和施工指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)；長(zhǎng)安大學(xué)具有深厚的高等級(jí)公路路面材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

18、基礎(chǔ)。以上多家專(zhuān)業(yè)單位精誠(chéng)合作，必將修筑出耐用持久的精品工程。六、直接參加研究人員情況（姓名、工作單位、年齡、專(zhuān)業(yè)、職稱(chēng)等）姓 名性別年齡所 在 單 位專(zhuān)業(yè)職稱(chēng)在本項(xiàng)目中承擔(dān)的任務(wù)魏如喜男天津市市政工程研究院公路與城市道路正高工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人男道路與橋梁高工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人周衛(wèi)峰男天津市市政工程研究院道路工程高工總體把握賀 海男天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院道路與橋梁高工方案設(shè)計(jì)王永成男道路與橋梁高工工程實(shí)施方案付向東男道路工程高工工程實(shí)施負(fù)責(zé)人謝 斌男天津市市政工程建設(shè)公司道路工程高工方案制定陳忠達(dá)男長(zhǎng)安大學(xué)教授方案把握葉奮男同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院副教授方案把握拾方治男同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院高工工程實(shí)施李秀君女同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院副教授工程實(shí)施張朝青女天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院道路工程工程師方案設(shè)計(jì)宋曉燕男天津市市政工程研究院化學(xué)工程高工方案實(shí)施王德群男天津市市政工程研究院公路與城市道路高工方案實(shí)施孫建勇男天津市市政工程研究院道路工程助理工程師方案實(shí)施李正中男