以新疆S215線三莎高速公路建設(shè)為依托,總結(jié)了南疆地區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)研究情況,主要內(nèi)容包括南疆地區(qū)道路建設(shè)環(huán)境、風(fēng)積沙作為高速公路填料的研究、南疆地區(qū)瀝青混合料設(shè)計(jì)方法及指標(biāo)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(cè)定方法研究、Thiopave瀝青混合料溫拌改性技術(shù)、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(guò)對(duì)地區(qū)原材和氣候條件,國(guó)內(nèi)外資料與實(shí)際工程調(diào)研、室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論與數(shù)值分析、試驗(yàn)與工程應(yīng)用相結(jié)合等技術(shù)手段,通過(guò)風(fēng)積沙路基的應(yīng)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(shè)風(fēng)積沙路基應(yīng)用的成功實(shí)踐,有效地解決沙漠地區(qū)路基材料,以及材料運(yùn)輸和工程質(zhì)量、進(jìn)度與成本的難題。本系列叢書(shū)系統(tǒng)地從風(fēng)積沙公路路基性能研究,風(fēng)積沙公路路基設(shè)計(jì)與施工以及風(fēng)積沙路基關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用,把多年來(lái)研究、試驗(yàn)和施工的過(guò)程中,積累的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料,縝密研究,把掌握的先進(jìn)技術(shù)與施工經(jīng)驗(yàn)科學(xué)總結(jié),對(duì)指導(dǎo)西部地區(qū)就地取材公路建設(shè)提供全方面的指導(dǎo),也為絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略連接西部與中亞國(guó)家提供可復(fù)制可推廣重要依據(jù)。
2013年9月和10月,國(guó)家主席習(xí)近平在出訪中亞和東南亞國(guó)家期間,先后提出共建“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”和“21世紀(jì)海上絲綢之路”(以下簡(jiǎn)稱“一帶一路”)的重大倡議,得到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。李克強(qiáng)總理在參加2013年中國(guó)東盟博覽會(huì)時(shí)強(qiáng)調(diào),鋪就面向東盟的海上絲綢之路,打造帶動(dòng)腹地發(fā)展的戰(zhàn)略支點(diǎn)。加快“一帶一路”建設(shè),有利于促進(jìn)沿線各國(guó)經(jīng)濟(jì)繁榮與區(qū)域經(jīng)濟(jì)合作,加強(qiáng)不同文明交流互鑒,促進(jìn)世界和平發(fā)展,是一項(xiàng)造福世界各國(guó)人民的偉大事業(yè)。
2015年3月,國(guó)家發(fā)改委、外交部、商務(wù)部經(jīng)國(guó)務(wù)院授權(quán)發(fā)布了《推動(dòng)共建絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的愿景與行動(dòng)》。要求發(fā)揮新疆獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和向西開(kāi)放重要窗口作用,深化與中亞、南亞、西亞等國(guó)家交流合作,形成絲綢之路經(jīng)濟(jì)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(jì)帶核心區(qū)。提出了基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通是“一帶一路”建設(shè)的優(yōu)先領(lǐng)域。抓住交通基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵通道、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重點(diǎn)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(hù)設(shè)施和交通管理設(shè)施設(shè)備,提升道路通達(dá)水平。
對(duì)于新疆而言,通過(guò)參與絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè),推進(jìn)一大批交通、能源通道等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,將為新疆區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇,必將破除新疆區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的難題,實(shí)現(xiàn)南北疆協(xié)調(diào)發(fā)展,尤其是帶動(dòng)南疆等少數(shù)民族人口集中地區(qū)的發(fā)展。近年來(lái),新疆投入數(shù)百億元加快國(guó)際道路運(yùn)輸通道建設(shè),“十二五”是新疆交通運(yùn)輸發(fā)展歷史上投資規(guī)模最大、增長(zhǎng)速度最快、社會(huì)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(dá)到17.6萬(wàn)km,較“十一五”末增加23萬(wàn)km。高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到4316km,達(dá)到了“十一五”末的5.1倍。普通公路技術(shù)狀況顯著改善,自治區(qū)縣城、兵團(tuán)團(tuán)場(chǎng)通二級(jí)公路比例由“十一五”末的45%和20%增加到92%和82%,普通國(guó)道二級(jí)及以上比重達(dá)到50%。15個(gè)陸路口岸公路全部實(shí)現(xiàn)黑色化,新藏公路等重要國(guó)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(dá)到88%,較“十一五”末提高了28個(gè)百分點(diǎn)。
“十三五”期間,新疆交通建設(shè)計(jì)劃投資1800億元以上,建設(shè)總里程4萬(wàn)km,通車總里程達(dá)到20萬(wàn)km(含兵團(tuán)),其中高速公路達(dá)到5500km、農(nóng)村公路達(dá)到13萬(wàn)km。
綜合運(yùn)輸大通道由兩種或兩種以上運(yùn)輸方式線路組成,承擔(dān)主要客貨運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸走廊,構(gòu)成綜合交通網(wǎng)的主骨架,是國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略、全面向西開(kāi)放的運(yùn)輸大動(dòng)脈。主要包括以高速公路、國(guó)道為主體的干線公路,含客運(yùn)專線在內(nèi)的干線鐵路,通道內(nèi)各運(yùn)輸方式功能互補(bǔ)、布局協(xié)調(diào),充分體現(xiàn)大運(yùn)量、高效率、多樣性和集約性特征。
(1) 絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶北通道。
(2) 絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶中通道。
(3) 絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶南通道。
。4) 中巴經(jīng)濟(jì)走廊通道。
(5) 沿邊開(kāi)發(fā)開(kāi)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(chǔ)設(shè)施欠發(fā)達(dá),阻礙了當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。沿途地質(zhì)情況復(fù)雜,也使得筑造材料運(yùn)輸難度大,一般材料不適應(yīng)當(dāng)?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(shí)又能夠經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)地滿足建設(shè)要求,就使得風(fēng)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(yuǎn)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(shí)可達(dá)40℃以上,瀝青路面溫度可達(dá)60℃;冬季長(zhǎng)而嚴(yán)寒,極端低溫時(shí)可達(dá)-20℃以下,同一地方冬夏溫差可達(dá)50~60℃,晝夜溫差達(dá)15~20℃。氣溫變化劇烈,降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)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(guó)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(duì)閉塞、經(jīng)濟(jì)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(guò)國(guó)內(nèi)外資料調(diào)研與實(shí)際工程調(diào)研相結(jié)合、室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合、理論分析與數(shù)值分析相結(jié)合、試驗(yàn)與工程應(yīng)用相結(jié)合等技術(shù)手段,作者團(tuán)隊(duì)以南疆地區(qū)S215高速公路項(xiàng)目為依托,開(kāi)展了以下關(guān)鍵技術(shù)研究: ① 風(fēng)積沙填筑高速公路施工技術(shù);② 礫石土中易溶鹽總鹽含量測(cè)定方法研究;③ 瀝青混合料設(shè)計(jì)方法與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究;④ 瀝青與南疆碎石集料的黏附性試驗(yàn)研究;⑤ Thiopave瀝青混合料溫拌改性技術(shù);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(guó)內(nèi)高等級(jí)公路建設(shè)史上首條大量使用風(fēng)積沙填筑的沙漠高速公路,S215三莎高速公路全線80%線路應(yīng)用風(fēng)積沙填筑,途經(jīng)塔克拉瑪干沙漠區(qū)、鹽漬土等復(fù)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(shè)風(fēng)積沙路基應(yīng)用的成功實(shí)踐,成為新疆首條達(dá)到六通標(biāo)準(zhǔn)的代建公路,工程歷時(shí)4年,節(jié)約概算近20億元,是上海對(duì)口支援新疆工作項(xiàng)目?jī)?nèi)容,上海派出的代建指揮部帶領(lǐng)全線參建單位經(jīng)受住了建設(shè)環(huán)境復(fù)雜、管理跨度大、施工環(huán)境苦、技術(shù)難度高等嚴(yán)峻考驗(yàn),以管理出效益,發(fā)揮代建引領(lǐng)作用,體現(xiàn)“上!惫芾硖厣愿哔|(zhì)量完成了各項(xiàng)建設(shè)任務(wù),創(chuàng)出了上海品牌。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)把研究、試驗(yàn)、施工和檢測(cè)過(guò)程中積累的大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料,進(jìn)行了縝密分析研究,把掌握的先進(jìn)技術(shù)與施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了整理,為絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)連接西部與中亞國(guó)家提供可復(fù)制可推廣重要依據(jù)。
本書(shū)即是由這些研究成果整理而成,同時(shí)也歸納總結(jié)了風(fēng)積沙路基公路建設(shè)過(guò)程中料場(chǎng)選擇、材料控制、施工機(jī)械組合和組織設(shè)計(jì)等方面的成功經(jīng)驗(yàn)。書(shū)中不當(dāng)之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
過(guò)震文,上海市市政規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng),教授級(jí)高級(jí)工程師,國(guó)務(wù)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(hào)。長(zhǎng)期從事高速公路建設(shè)管理,工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)豐富,先后參與世界第二長(zhǎng)跨海大橋上海東海大橋;國(guó)家重點(diǎn)公路建設(shè)規(guī)劃上海長(zhǎng)江大橋、上海長(zhǎng)江隧道工程指揮部指揮長(zhǎng);崇啟通道項(xiàng)目;S215線高速公路項(xiàng)目上海代建指揮部指揮長(zhǎng),其中“東海大橋工程關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”榮獲2007年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2006和2010年兩次獲上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng),2011年獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
第1章南疆地區(qū)道路建設(shè)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(píng)價(jià)3
1.1.3阿和沙漠公路路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)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(shè)經(jīng)驗(yàn)31
1.3.1加強(qiáng)水泥質(zhì)量控制的措施31
1.3.2對(duì)混凝土表面氣泡問(wèn)題的研究和對(duì)策32
1.3.3關(guān)于原材料堿含量問(wèn)題的對(duì)策36
1.3.4關(guān)于不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋安裝和保護(hù)層厚度允許誤差的比較分析38
1.4高速公路路面建設(shè)經(jīng)驗(yàn)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(wú)核密度儀快速檢測(cè)瀝青路面壓實(shí)度44
1.4.6高精度黏結(jié)強(qiáng)度拉拔檢測(cè)儀檢測(cè)層間和混合料黏結(jié)強(qiáng)度45
第2章風(fēng)積沙作為高速公路路基填料的研究48
2.1風(fēng)積沙性能研究50
2.1.1礦巖組成50
2.1.2化學(xué)成分50
2.1.3顆粒級(jí)配50
2.1.4擊實(shí)特征51
2.1.5承載比52
2.2風(fēng)積沙路基設(shè)計(jì)技術(shù)53
2.2.1南疆地區(qū)自然地理特征53
2.2.2風(fēng)積沙路基設(shè)計(jì)方案55
2.3風(fēng)積沙路基施工技術(shù)58
2.3.1施工方案的確定59
2.3.2試驗(yàn)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(shí)系數(shù)的確定75
2.3.5施工區(qū)段長(zhǎng)度的確定76
2.3.6檢測(cè)時(shí)間的確定77
2.3.7施工總結(jié)78
2.4風(fēng)積沙填筑路基施工作業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)78
2.4.1一般規(guī)定78
2.4.2施工準(zhǔn)備79
2.4.3路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)及填料強(qiáng)度要求80
2.4.4施工工藝及技術(shù)要求81
第3章土壤中易溶鹽含量測(cè)定方法研究85
3.1土壤中易溶鹽含量測(cè)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?jī)?nèi)容89
3.2實(shí)驗(yàn)方案89
3.2.1儀器及試劑89
3.2.2檢測(cè)依據(jù)90
3.2.3實(shí)驗(yàn)方案91
3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析92
3.3.1土樣浸提液制備過(guò)程的影響因素控制92
3.3.2各影響因素對(duì)電導(dǎo)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(yàn)證109
3.4.1實(shí)驗(yàn)耗時(shí)比對(duì)109
3.4.2實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)110
3.4.3方法間精準(zhǔn)度比較111
第4章南疆地區(qū)瀝青混合料設(shè)計(jì)方法與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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?jī)?nèi)容115
4.2不同設(shè)計(jì)方法下瀝青混合料性能對(duì)比研究116
4.2.1高溫穩(wěn)定性室內(nèi)試驗(yàn)研究117
4.2.2低溫抗裂性能試驗(yàn)研究118
4.2.3混合料水穩(wěn)定性能試驗(yàn)研究119
4.2.4力學(xué)性能試驗(yàn)研究121
4.3南疆地區(qū)瀝青混合料設(shè)計(jì)方法優(yōu)化研究135
4.3.1Superpave配合比設(shè)計(jì)現(xiàn)狀135
4.3.2設(shè)計(jì)級(jí)配優(yōu)化研究136
4.3.3室內(nèi)設(shè)計(jì)次數(shù)優(yōu)化研究140
4.3.4限制區(qū)對(duì)Superpave性能的影響145
4.3.5設(shè)計(jì)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(shù)153
4.4.1Thiopave瀝青改性機(jī)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(píng)價(jià)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(yàn)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(jī)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(shè)196
5.2瀝青混合料水穩(wěn)定性機(jī)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(duì)混合料水穩(wěn)定性的改善機(jī)理分析202
5.2.3消石灰(生石灰)對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善機(jī)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(píng)價(jià)方法的試驗(yàn)研究207
5.3.1試驗(yàn)方法的分類208
5.3.2評(píng)價(jià)方法的設(shè)計(jì)理論210
5.3.3國(guó)內(nèi)外主要評(píng)價(jià)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(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響220
5.4.3不同添加條件對(duì)抗剝落效果的影響221
5.4.4抗剝落劑選擇與應(yīng)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(cè)定及判別225
6.1.3離析的防治措施227
6.2瀝青路面壓實(shí)工藝研究229
6.2.1壓實(shí)的設(shè)備類型229
6.2.2影響路面壓實(shí)的因素231
6.2.3碾壓工藝233
6.2.4壓實(shí)度的檢查237
6.3瀝青路面質(zhì)量控制的研究237
6.3.1設(shè)備和施工要求237
6.3.2動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制圖的應(yīng)用238
6.3.3瀝青路面的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)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(hù)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(zhǔn)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(hù)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(zhǔn)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(xiàng)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(shù)要求266
6.7.3主要工程機(jī)械267
6.7.4施工工藝268
6.7.5試驗(yàn)段鋪筑271
6.7.6質(zhì)檢項(xiàng)目和頻率272
6.7.7施工過(guò)程質(zhì)量控制重點(diǎn)環(huán)節(jié)274
附錄Ⅰ南疆地區(qū)高速公路試驗(yàn)檢測(cè)方法研究279
附錄ⅡThiopave改性瀝青混凝土試驗(yàn)段鋪筑298
參考文獻(xiàn)303