以新疆S215線三莎高速公路建設為依托,總結(jié)了南疆地區(qū)高速公路建設的關鍵技術研究情況,主要內(nèi)容包括南疆地區(qū)道路建設環(huán)境、風積沙作為高速公路填料的研究、南疆地區(qū)瀝青混合料設計方法及指標研究、南疆地產(chǎn)集料與瀝青的粘附性研究、土中易溶鹽含量快速測定方法研究、Thiopave瀝青混合料溫拌改性技術、南疆地區(qū)瀝青路面施工工藝及施工質(zhì)量控制研究等。
通過對地區(qū)原材和氣候條件,國內(nèi)外資料與實際工程調(diào)研、室內(nèi)與現(xiàn)場試驗、理論與數(shù)值分析、試驗與工程應用相結(jié)合等技術手段,通過風積沙路基的應用,S215線“三莎高速公路”節(jié)約概算近20億元,是新疆迄今為止投資規(guī)模較大的交通工程之一,為沙漠高速公路建設風積沙路基應用的成功實踐,有效地解決沙漠地區(qū)路基材料,以及材料運輸和工程質(zhì)量、進度與成本的難題。本系列叢書系統(tǒng)地從風積沙公路路基性能研究,風積沙公路路基設計與施工以及風積沙路基關鍵技術與應用,把多年來研究、試驗和施工的過程中,積累的大量試驗數(shù)據(jù)和資料,縝密研究,把掌握的先進技術與施工經(jīng)驗科學總結(jié),對指導西部地區(qū)就地取材公路建設提供全方面的指導,也為絲綢之路經(jīng)濟帶建設國家戰(zhàn)略連接西部與中亞國家提供可復制可推廣重要依據(jù)。
2013年9月和10月,國家主席習近平在出訪中亞和東南亞國家期間,先后提出共建“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”(以下簡稱“一帶一路”)的重大倡議,得到國際社會的高度關注。李克強總理在參加2013年中國東盟博覽會時強調(diào),鋪就面向東盟的海上絲綢之路,打造帶動腹地發(fā)展的戰(zhàn)略支點。加快“一帶一路”建設,有利于促進沿線各國經(jīng)濟繁榮與區(qū)域經(jīng)濟合作,加強不同文明交流互鑒,促進世界和平發(fā)展,是一項造福世界各國人民的偉大事業(yè)。
2015年3月,國家發(fā)改委、外交部、商務部經(jīng)國務院授權發(fā)布了《推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》。要求發(fā)揮新疆獨特的區(qū)位優(yōu)勢和向西開放重要窗口作用,深化與中亞、南亞、西亞等國家交流合作,形成絲綢之路經(jīng)濟帶上重要的交通樞紐、商貿(mào)物流和文化科教中心,打造絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)。提出了基礎設施互聯(lián)互通是“一帶一路”建設的優(yōu)先領域。抓住交通基礎設施的關鍵通道、關鍵節(jié)點和重點工程,優(yōu)先打通缺失路段,暢通瓶頸路段,配套完善道路安全防護設施和交通管理設施設備,提升道路通達水平。
對于新疆而言,通過參與絲綢之路經(jīng)濟帶建設,推進一大批交通、能源通道等重大基礎設施建設項目,將為新疆區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展帶來重大機遇,必將破除新疆區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展不平衡的難題,實現(xiàn)南北疆協(xié)調(diào)發(fā)展,尤其是帶動南疆等少數(shù)民族人口集中地區(qū)的發(fā)展。近年來,新疆投入數(shù)百億元加快國際道路運輸通道建設,“十二五”是新疆交通運輸發(fā)展歷史上投資規(guī)模最大、增長速度最快、社會效益最好、取得成效最顯著的五年。截至2015年底,全疆公路總里程達到17.6萬km,較“十一五”末增加23萬km。高速公路通車里程達到4316km,達到了“十一五”末的5.1倍。普通公路技術狀況顯著改善,自治區(qū)縣城、兵團團場通二級公路比例由“十一五”末的45%和20%增加到92%和82%,普通國道二級及以上比重達到50%。15個陸路口岸公路全部實現(xiàn)黑色化,新藏公路等重要國邊防公路整治全面完成。農(nóng)村交通條件顯著改善,全疆建制村(連)通硬化路率達到88%,較“十一五”末提高了28個百分點。
“十三五”期間,新疆交通建設計劃投資1800億元以上,建設總里程4萬km,通車總里程達到20萬km(含兵團),其中高速公路達到5500km、農(nóng)村公路達到13萬km。
綜合運輸大通道由兩種或兩種以上運輸方式線路組成,承擔主要客貨運輸任務的運輸走廊,構成綜合交通網(wǎng)的主骨架,是國家“一帶一路”戰(zhàn)略、全面向西開放的運輸大動脈。主要包括以高速公路、國道為主體的干線公路,含客運專線在內(nèi)的干線鐵路,通道內(nèi)各運輸方式功能互補、布局協(xié)調(diào),充分體現(xiàn)大運量、高效率、多樣性和集約性特征。
。1) 絲綢之路經(jīng)濟帶北通道。
。2) 絲綢之路經(jīng)濟帶中通道。
(3) 絲綢之路經(jīng)濟帶南通道。
(4) 中巴經(jīng)濟走廊通道。
。5) 沿邊開發(fā)開放戰(zhàn)略通道。
新疆地區(qū)以及中亞地區(qū)多沙漠,公路等基礎設施欠發(fā)達,阻礙了當?shù)氐陌l(fā)展。沿途地質(zhì)情況復雜,也使得筑造材料運輸難度大,一般材料不適應當?shù)丨h(huán)境氣候情況等,為解決種種矛盾,如何就地取材,趨利避害,同時又能夠經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)地滿足建設要求,就使得風積沙路基的研究尤為必要。
新疆深居亞歐大陸腹地,是地球上距海洋最遠的一塊陸地,屬于典型的大陸性氣候特征,晝夜溫差和季節(jié)變化很大,夏季短而炎熱,極端高溫時可達40℃以上,瀝青路面溫度可達60℃;冬季長而嚴寒,極端低溫時可達-20℃以下,同一地方冬夏溫差可達50~60℃,晝夜溫差達15~20℃。氣溫變化劇烈,降水稀少,蒸發(fā)強烈,氣候極為干燥。植被稀疏,人口分布極不均衡,沙漠面積占全國沙漠面積的近60%,境內(nèi)有40%的土地是不毛之地,42%的荒漠有植被覆蓋,但覆蓋率很低,北疆地區(qū)覆蓋率為5%~10%,南疆地區(qū)僅為5%左右。該地區(qū)特別是沙漠地區(qū)的突出特征是地域廣闊、人口稀少、交通相對閉塞、經(jīng)濟發(fā)展水平較為落后。
結(jié)合上述特殊的原材和氣候條件,通過國內(nèi)外資料調(diào)研與實際工程調(diào)研相結(jié)合、室內(nèi)試驗與現(xiàn)場試驗相結(jié)合、理論分析與數(shù)值分析相結(jié)合、試驗與工程應用相結(jié)合等技術手段,作者團隊以南疆地區(qū)S215高速公路項目為依托,開展了以下關鍵技術研究: ① 風積沙填筑高速公路施工技術;② 礫石土中易溶鹽總鹽含量測定方法研究;③ 瀝青混合料設計方法與技術標準研究;④ 瀝青與南疆碎石集料的黏附性試驗研究;⑤ Thiopave瀝青混合料溫拌改性技術;⑥ 南疆地區(qū)瀝青路面施工工藝及質(zhì)量控制研究。
作為國內(nèi)高等級公路建設史上首條大量使用風積沙填筑的沙漠高速公路,S215三莎高速公路全線80%線路應用風積沙填筑,途經(jīng)塔克拉瑪干沙漠區(qū)、鹽漬土等復雜地質(zhì),是新疆迄今為止投資規(guī)模最大的交通工程之一,為沙漠高速公路建設風積沙路基應用的成功實踐,成為新疆首條達到六通標準的代建公路,工程歷時4年,節(jié)約概算近20億元,是上海對口支援新疆工作項目內(nèi)容,上海派出的代建指揮部帶領全線參建單位經(jīng)受住了建設環(huán)境復雜、管理跨度大、施工環(huán)境苦、技術難度高等嚴峻考驗,以管理出效益,發(fā)揮代建引領作用,體現(xiàn)“上!惫芾硖厣愿哔|(zhì)量完成了各項建設任務,創(chuàng)出了上海品牌。項目團隊把研究、試驗、施工和檢測過程中積累的大量的試驗數(shù)據(jù)和資料,進行了縝密分析研究,把掌握的先進技術與施工經(jīng)驗進行了整理,為絲綢之路經(jīng)濟帶建設連接西部與中亞國家提供可復制可推廣重要依據(jù)。
本書即是由這些研究成果整理而成,同時也歸納總結(jié)了風積沙路基公路建設過程中料場選擇、材料控制、施工機械組合和組織設計等方面的成功經(jīng)驗。書中不當之處,敬請讀者批評指正。
過震文,上海市市政規(guī)劃設計研究院院長,教授級高級工程師,國務院特殊津貼專家,上海市第七批、第八批援疆干部,2013獲新疆維吾爾自治區(qū)優(yōu)秀援疆干部稱號。長期從事高速公路建設管理,工程建設經(jīng)驗豐富,先后參與世界第二長跨海大橋上海東海大橋;國家重點公路建設規(guī)劃上海長江大橋、上海長江隧道工程指揮部指揮長;崇啟通道項目;S215線高速公路項目上海代建指揮部指揮長,其中“東海大橋工程關鍵技術與應用”榮獲2007年度國家科技進步一等獎。2006和2010年兩次獲上海市科學技術進步一等獎,2011年獲國家科學技術進步二等獎。
第1章南疆地區(qū)道路建設調(diào)研1
1.1南疆地區(qū)路面使用狀況調(diào)研分析1
1.1.1阿和沙漠公路破損調(diào)查1
1.1.2阿和沙漠公路路面破損調(diào)查結(jié)果與評價3
1.1.3阿和沙漠公路路面結(jié)構性能評價3
1.1.4阿和沙漠公路路面行駛質(zhì)量6
1.1.5阿和沙漠公路路面安全使用性能調(diào)查7
1.2南疆地區(qū)路用原材料情況調(diào)研分析7
1.2.1石料質(zhì)量控制措施調(diào)研分析7
1.2.2瀝青質(zhì)量控制措施調(diào)研分析23
1.3高速公路混凝土建設經(jīng)驗31
1.3.1加強水泥質(zhì)量控制的措施31
1.3.2對混凝土表面氣泡問題的研究和對策32
1.3.3關于原材料堿含量問題的對策36
1.3.4關于不同標準對鋼筋安裝和保護層厚度允許誤差的比較分析38
1.4高速公路路面建設經(jīng)驗41
1.4.1封層碎石優(yōu)化41
1.4.2瀝青路面施工接縫處理41
1.4.3金石改性瀝青路面泛黃分析與處理措施42
1.4.4橋頭路面產(chǎn)生裂縫調(diào)查分析與處理措施43
1.4.5無核密度儀快速檢測瀝青路面壓實度44
1.4.6高精度黏結(jié)強度拉拔檢測儀檢測層間和混合料黏結(jié)強度45
第2章風積沙作為高速公路路基填料的研究48
2.1風積沙性能研究50
2.1.1礦巖組成50
2.1.2化學成分50
2.1.3顆粒級配50
2.1.4擊實特征51
2.1.5承載比52
2.2風積沙路基設計技術53
2.2.1南疆地區(qū)自然地理特征53
2.2.2風積沙路基設計方案55
2.3風積沙路基施工技術58
2.3.1施工方案的確定59
2.3.2試驗參數(shù)及碾壓工藝的確定68
2.3.3灑水方式的確定74
2.3.4壓實系數(shù)的確定75
2.3.5施工區(qū)段長度的確定76
2.3.6檢測時間的確定77
2.3.7施工總結(jié)78
2.4風積沙填筑路基施工作業(yè)指導意見78
2.4.1一般規(guī)定78
2.4.2施工準備79
2.4.3路基壓實標準及填料強度要求80
2.4.4施工工藝及技術要求81
第3章土壤中易溶鹽含量測定方法研究85
3.1土壤中易溶鹽含量測定研究85
3.1.1研究背景與必要性85
3.1.2研究現(xiàn)狀86
3.1.3研究內(nèi)容89
3.2實驗方案89
3.2.1儀器及試劑89
3.2.2檢測依據(jù)90
3.2.3實驗方案91
3.3實驗結(jié)果與分析92
3.3.1土樣浸提液制備過程的影響因素控制92
3.3.2各影響因素對電導率影響力的重要程度分析94
3.3.3分類方法及線性回歸模型的建立107
3.4方法可行性驗證109
3.4.1實驗耗時比對109
3.4.2實驗室間比對110
3.4.3方法間精準度比較111
第4章南疆地區(qū)瀝青混合料設計方法與技術標準研究113
4.1瀝青混合料的研究背景和內(nèi)容113
4.1.1研究背景113
4.1.2研究內(nèi)容115
4.2不同設計方法下瀝青混合料性能對比研究116
4.2.1高溫穩(wěn)定性室內(nèi)試驗研究117
4.2.2低溫抗裂性能試驗研究118
4.2.3混合料水穩(wěn)定性能試驗研究119
4.2.4力學性能試驗研究121
4.3南疆地區(qū)瀝青混合料設計方法優(yōu)化研究135
4.3.1Superpave配合比設計現(xiàn)狀135
4.3.2設計級配優(yōu)化研究136
4.3.3室內(nèi)設計次數(shù)優(yōu)化研究140
4.3.4限制區(qū)對Superpave性能的影響145
4.3.5設計空隙率優(yōu)化研究149
4.3.6粉膠比選擇優(yōu)化研究151
4.4Thiopave瀝青混合料溫拌改性技術153
4.4.1Thiopave瀝青改性機理及性能研究155
4.4.2Thiopave改性瀝青混合料溫拌特性和降溫效果161
4.4.3Thiopave改性瀝青混合料性能評價168
4.4.4Thiopave改性瀝青混凝土施工工藝188
第5章南疆地產(chǎn)集料與瀝青的黏附性試驗研究191
5.1瀝青混合料抗水損害性能研究概況193
5.1.1水損害機理分析193
5.1.2水敏感性影響因素195
5.1.3最不利空隙率范圍假設196
5.2瀝青混合料水穩(wěn)定性機理分析197
5.2.1瀝青混合料水穩(wěn)定性影響因素分析197
5.2.2適度老化對混合料水穩(wěn)定性的改善機理分析202
5.2.3消石灰(生石灰)對瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善機理分析203
5.2.4非材料因素分析204
5.3瀝青混合料抗水損害性能評價方法的試驗研究207
5.3.1試驗方法的分類208
5.3.2評價方法的設計理論210
5.3.3國內(nèi)外主要評價方法的介紹214
5.4抗剝落劑與南疆地區(qū)石料配伍性研究216
5.4.1瀝青混合料水穩(wěn)定性方案的比較218
5.4.2針片狀顆粒含量對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響220
5.4.3不同添加條件對抗剝落效果的影響221
5.4.4抗剝落劑選擇與應用方案確定221
第6章南疆地區(qū)瀝青路面施工工藝及施工質(zhì)量控制研究223
6.1瀝青混合料離析的原因及防治措施研究224
6.1.1離析的種類224
6.1.2瀝青路面離析的測定及判別225
6.1.3離析的防治措施227
6.2瀝青路面壓實工藝研究229
6.2.1壓實的設備類型229
6.2.2影響路面壓實的因素231
6.2.3碾壓工藝233
6.2.4壓實度的檢查237
6.3瀝青路面質(zhì)量控制的研究237
6.3.1設備和施工要求237
6.3.2動態(tài)質(zhì)量控制圖的應用238
6.3.3瀝青路面的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價242
6.4S215線三莎高速公路底基層施工工藝及施工質(zhì)量控制249
6.4.1施工工藝及方法250
6.4.2質(zhì)量保證措施252
6.4.3安全保證措施252
6.4.4文明施工措施253
6.4.5環(huán)境保護措施253
6.5S215線三莎高速公路路面基層施工工藝及施工質(zhì)量控制253
6.5.1施工準備253
6.5.2施工工藝及方法254
6.5.3質(zhì)量保證措施257
6.5.4安全保證措施258
6.5.5環(huán)境保護措施258
6.6S215線三莎高速公路路面封層、黏層施工工藝及施工質(zhì)量控制259
6.6.1施工準備259
6.6.2施工方案259
6.6.3質(zhì)量控制260
6.6.4安全生產(chǎn)及文明施工261
6.6.5環(huán)保、水保主要措施262
6.6.6其他事項262
6.7S215線三莎高速公路瀝青混凝土面層施工工藝及質(zhì)量262
6.7.1材料262
6.7.2瀝青混合料技術要求266
6.7.3主要工程機械267
6.7.4施工工藝268
6.7.5試驗段鋪筑271
6.7.6質(zhì)檢項目和頻率272
6.7.7施工過程質(zhì)量控制重點環(huán)節(jié)274
附錄Ⅰ南疆地區(qū)高速公路試驗檢測方法研究279
附錄ⅡThiopave改性瀝青混凝土試驗段鋪筑298
參考文獻303