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1、内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）题 目 高速公路的常见病害及修复 系 部 道路桥梁工程系 - 1 -目录选题摘要第01页前言第02页第一章：对于高速公路病害的简介1.1 高速公路的常见病害第05页第二章：高速公路常见病害的原因2.1 高速公路路基的常见病害急原因第07页2.2 高速公路路面的常见病害的原因第12页第三章：对于高速公路常见病害的修复处理办法3.1 高速公路路基常见病害的修复处理办法第15页3.2 高速公路路面常见病害的修复处理办法第29页结论第30页致谢第31页参考文献第32页选题摘要 国内修建高速公路起步较晚，修建高速公路的水平、经验
2、有限，在修建和设计时难免存在不足，在已通车的或正在建设中的高速公路上由于各种因素的影响，大多数或多或少都存在着病害，它直接影响着高速公路的质量或正常运营，有些严重病害，直接威胁着高速公路运行车辆的安全，造成一些不必要的损失同时也给日常养护、维修工作带来许多麻烦。 到目前为止，对于高速公路路面、路基、通道、桥梁等病害的处理方法并不多，多数是沿袭低等级公路的养护经验、设备、方法，这些无法满足高速公路的要求，因而，怎样快速、安全、经济、且不影响正常运行的处理病害的科学方法和研究是高速公路建设、管理、养护的重大难题，也是迫在眉捷需要解决的问题。前言在过去二十年里，我国高速公路发展迅速，路网正在逐步形成
3、，路网的密度也在不断提高。随着路龄的增加，高速公路沥青路面的病害逐渐出现，严重影响了沥青路面的服务水平，高速公路沥青路面养护规划与决策研究也就提上日程。本文在分析总结国内外研究的基础上，分析了高速公路沥青路面养护方案决策方法，研究了养护机械优化配置和养护经济性评价方法，并对部分规划决策模型提出了自己的看法。 (1)综述了高速公路沥青路面数据采集、采集方法和常见采集设备，分析了养护技术规范的四个评价指标。根据规范和部分参考文献，分析了采集数据和评价指标之间的联系，研究了高速公路沥青路面使用性能的评价体系。 (2)高速公路沥青路面养护规划与决策，主要的两个方面是施工养护方案研究和养护机械优化配置研
4、究，本论文把它们作为一个整体，根据养护项目的进行顺序，分别进行了研究。在研究施工养护方案时，分析了目前常用的项目级和网级决策优化方法，提出了更具体的决策方法，针对不足进行了改进，并结合Matlab强大的计算和绘图功能，提出了Matlab辅助规划与决策的思路。进一步补充完善了养护规划与决策方法，补充了养护路段的划分和养护需求分析方法。 (3)分析了养护机械的性能和基本参数，分小修保养机械、中修里面养护机械、翻修补强养护机械和稀浆封层养护机械四个方面，进行了养护机械的配置研究，建立了养护机械优化配置模型，并提出了求解算法。 (4)在研究养护经济性评价时，把施工养护方案和养护机械优化配置看成两个有联
5、系的部分分别进行了研究，并针对养护机械优化配置经济性评价模型不足之处，提出了改进方法。 本论文的研究成果完善了高等级公路沥青路面养护规划与决策理论的具体应用方法，可以为高等级公路养护管理提供参考依据。第一章对于高速公路病害的简介1.1 高速公路的常见病害 根据路基、路面发生裂缝、脱空、沉陷的现象，对于病害路段进行钻孔取样、地质勘探等检测，分析发生病害的原因及病害的主要类型，从而进一步明确注浆加固的原则，综合分析注浆法处理的可行性、可 靠性、稳定性及经济性。 从省内已通车的几条高速公路发生病害的情况来看，病害的类型主要 分为以下几类： 、路基沉陷； 、路面裂缝、脱空； 、桥头、通道台背下沉、错台
6、； 、路基土中有空洞、洞穴。 路基沉陷路面裂缝,脱空第二章高速公路常见病害的原因2.1 高速公路路基的常见病害2.1.1 路基沉陷 路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落,而这种沉落是不可恢复的。它是路基最常见的病害之一。路基沉陷产生的原因很多,但主要是有路基本身引起的压缩沉陷和由于地基原因引起的沉陷两种。 (1) 路基本身引起的沉陷是因路基填料选择不当、填筑方法不合理、压实度不足、在路基堤身内部形成过湿夹层等因素,在荷载等的综合作用下,引起路基的竖向位移和变形。 (2) 地基的沉陷是由于原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在,土基的承载能力极低,填筑路基前未对原天然地面进行处理,在路
7、基自重的作用下,地基下沉或向两侧挤出,引起的路基下沉。 2.1.2边坡的病害 边坡的病害常见的有：崩塌、落石、滑坡、坡面冲刷、坍塌、剥落和泥石流等。 崩塌是岩体突然而猛烈地从陡峻地斜坡上崩离翻滚跳跃而下的现象。崩塌可能发生在高峻的自然山坡上，也可发生在高陡的人工路堑边坡上。发生崩塌的物体一般为岩石，但某些土坡也会发生崩塌。 落石是岩石碎块的一种剥落现象，其范围较剥落严重。产生原因为：路堑边坡较陡，岩石破碎和分化严重，在振动及水的侵蚀和冲刷下，块状碎屑沿坡面向下滚动。 滑坡是路基山坡山体或岩石，由于长期受到地面水、地下水活动的影响，使其结构破坏，逐渐失去支撑力，在自重作用下，沿着一定的软弱面整体
8、的、缓慢的、有时先缓后急地向下滑移的现象。滑坡成因复杂，种类很多，目前尚无统一的分类办法。根据中国区域地质特点，较常发生的滑坡主要有堆积层滑坡、黄土滑坡、粘土滑坡、岩层滑坡。滑坡是一种危害性很大的公路危害。它不仅会把大量泥石推向路基，甚至会把整段路基、整座建筑物埋没摧毁。 坡面冲刷是是分化的岩层形成一定厚度的残积层。残积层的颗粒组成以细砂、中砂、粗砂为主，含少量粘土颗粒。这些残积物抗冲刷能力很差，易形成密集的鸡爪状冲沟，中下部冲刷形成落水洞，上下落水洞相连，坡面遭到破坏。 剥落是指路堑边坡风化岩层的表面,在大气温度与湿度的交替作用之下,表层岩石从坡面上剥落下来,向下滚落。大块岩石脱离坡面称为崩
9、塌。碎落和剥落物堆集在路堑边沟里,影响边沟排水,路堑地段如果排水不畅,又将引发其它路基路面的病害。 泥石流湿山坡或沟岸泥沙由于重力的作用而不断的坍塌、碎落或滑坡而落入沟道，在暴雨的冲击下形成泥石流。这种形式中最严重的是大型滑坡堵断沟道，水流直接由滑坡体上流过或形成溃决，也有的在暴雨时滑坡体中的饱和水与滑坡体一涌而下，形成强大的泥石流。2.1.3路基水毁公路的水毁的形成主要有以下几方面的原因造成：(1) 对于断裂构造，存在着一定的构造带且分化强烈，为泥石流、塌方、滑坡等提供了充分的固体物质。泥岩、页岩经强烈分化后，又为这些灾害提供了细颗粒物质，从而造成桥涵淤塞、河床抬高，引发路基垮塌等多种病害。
10、（2） 公路的地形高低悬殊，山坡陡峭，在重力和水的作用下，松散及稳定性差的物料易形成垮塌和水土流失，为各种公路水害的产生和发展提供了条件。（3） 雨季降雨集中，一次降雨量大，易为公路水害的形成提供丰富充足的水分条件。持续集中的大雨、暴雨引起山洪暴发和江河漫溢，以及连阴雨的长时期冲刷和浸蚀，松散的固体堆积物在强降雨的作用下，含水量达到饱和时，粘结性、凝聚力迅速下降，在强降雨形成的地面径流冲击而下，固体堆积物很快被冲坏，塌方、滑坡、泥石流等常见水害便随之发生。（4） 不适当的沿河筑坝引起的流向改变和坍岸（5） 桥位附近挖河取沙，修建水中建筑物造成桥下水流紊乱和过度的冲刷。（6） 公路自身排水防护设
11、施不完善，桥涵设计不合理，施工质量差等。2.1.4路基冻胀因路基土冻结、体积膨胀，会引起路面隆起，这种现象是冰冻地区公路病害之一。路基在冻结过程中，路基土的水分发生比原体积大9%的膨胀。此外，由于冰晶的吸附作用和土的毛细上升作用，未冻区的水分不断向冰冻区积聚，形成聚冰和进一步膨胀。均匀的冻胀对道路危害不大，但不均匀的冻胀可以使路面产生不均匀的隆起，平整度变坏；冻胀值超过路面的容许冻胀值时，路面就会出现开裂，严重的课导致破坏。这种现象对高级、次高级路面危害甚大。高速公路对路面技术状况的要求更高。路基产生冻胀、下沉等冻害的影响因素是很复杂的，但主要可以归结为温、土、水和力四个要素。四个要素中温度和
12、压力的变化是外因，而土和水是内因。这四个要素在建筑物的冻害过程中都是存在的。其中值得提出的是水这个要素，路基土体中的素在建筑物的冻害过程中都是存在的。其中值得提出的是水这个要素，路基土体中的水分是形成路基冻害的决定性因素。故其危害主要有以下几种： （1） 冻胀：路基的季节融冻层内，如含水量超过一定限值，土中水冻结时路基 就会发生冻胀。（2） 融化下沉：路基基底土层为富冰、饱冰冻土及含土冰层，由于地表水渗入后的热交换过程，和因保温层厚度不够，以及路基土的压力、列车震动的作用等，使基底一定范围内的原地表和原始多年冻土上限发生相应的下沉、下降变化，形成路基基底融化槽。（3） 热融滑坍：由于自然营力或
13、人为活动，破坏了有厚层地下冰分布的斜坡的热平衡状态后，地表土体在重力作用下，沿融冻界面呈牵引式位移而形成的滑坍。 2.1.5路基翻浆 翻浆是指在冻胀土的路段，在冬季，地下水分连续向上聚集、冻结成冰，导致春融期间土基含水率过大，强度急剧降低，在行车作用下路面发生裂缝、鼓包、冒泥等现象。冬季路面开始冻结，不断向深处发展，上下层形成了温度差，由于气候的变化，零度等温线不断下移，形成一层、两层或多层聚冰层。土基中水分冻结后体积膨胀，由于土质不均匀，使路面冻死或冻胀隆起。春季气温回升，由于路面导热性大，路中的溶解速度比两侧快，水分不易向下及两侧排泄。土基土层便呈现过湿状态，当溶解到聚冰层时，土层的湿度土
14、层的湿度有时会超过液限。土基承载力极低，在车辆通过时稀软的泥浆会沿着路面的裂缝挤出或形成较深的车辙和鼓包。2.1.6雪害 雪崩、风雪流（风吹雪）和集中持续的降雪在公路上形成的积雪和雪滑等危害交通的现象称为雪害。2.1.7 不良地质和水文条件造成的路基破坏公路通过不良地质地段时(如泥石流、冻土、盐渍土、溶洞) 和较大的自然灾害(如大暴雨) 等地区,均可能导致路基的大规模破坏。2.2 高速公路路面的常见病害的原因2.2.1路面不均匀沉降 填土路堤上的路面竣工后以及开放交通后，路基会产生不均匀沉降，导致其上路面顶面产生波浪式的不平整。在未填筑路堤 之前，地基处于平衡状态。 填筑路堤后，地基受到动静荷载的共同作用产生固结形变，直到达到新的平衡状态为止。地基产生固结形变的大小，既与填土高度有关，又与地基内部各层土的压缩系数有关。软土基层沉降是由于软土地基引起路面产生很大的不均匀沉降，使路面纵断面产生大的变形。主要原因是施工期太短，在软基还没有固结沉降达到基稳定时就铺设沥青路面。2.2.2路面产生结构性破坏 所谓路面结构性破坏，是指路面结构的承载能力不能抵抗现有行车荷载的反复作用，而产生的路面结构性整体破坏
