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1、西部交通建设科技项目 多年冻土地区路面设计与施工技术研究研究报告（简本） 西部交通建设科技项目西藏干线公路修筑技术分题多年冻土地区路面基层修筑技术研究西藏自治区交通科学研究所长 安 大 学二四年六月目 录研究报告辑要21前言42低温条件下水泥稳定砂砾特性与组成研究53级配碎石抗变形能力与组成设计研究84沥青稳定碎石低温特性与组成研究95沥青结合料低温与老化特性研究106基于低温性能的面层沥青混合料组成设计研究127冻土路基融沉下沥青路面附加应力分析148多年冻土地区沥青路面结构设计方法研究159试验路研究1710多年冻土地区沥青路面施工技术研究1711多年冻土地区水泥混凝土路面使用状况调查研究
2、1812多年冻土地区公路构造物铺装结构与施工技术研究1813研究成果主要创新点1814存在问题与措施建议19项目研究报告辑要中文题名多年冻土地区路面设计与施工技术研究英文题名Study on design and construction technology of pavement for permafrost area交通编号项目来源交通部单位编号合 同 号分 类 号项目起止年限第一完成单位项目负责人报告撰写人 项目主要参加人主 题 词多年冻土，路面，设计，施工关 键 词多年冻土，水泥稳定砂砾，级配碎石，沥青稳定碎石，沥青混合料，配合比设计方法，融沉附加应力，路面结构设计方法，铺装结构，试
3、验路，施工技术 报告摘要（500字以内）：根据多年冻土地区路面特殊条件，从路面基层材料低温特性及配合比设计方法、沥青面层材料低温特性及配合比设计方法、路面结构设计方法、水泥混凝土路面适用性、公路构造物上铺装结构、路面施工技术等方面对多年冻土地区路面设计与施工技术进行了系统研究。通过模拟多年冻土地区实际温度和湿度条件下路面基层混合料试验研究，提出了多年冻土地区路面水泥稳定砂砾、级配碎石和沥青稳定碎石混合料组成设计方法。通过沥青混合料低温特性和抗老化性能试验研究，提出了多年冻土地区沥青混合料配合比设计方法。在多年冻土地区路基的融沉变形状况计算分析的基础上，首次提出了多年冻土地区沥青路面结构融沉附加
4、应力计算方法和基于荷载应力与融沉附加应力的多年冻土地区沥青路面结构方法，提出了推荐路面结构。在青藏公路成功修筑了7km试验路，使用效果良好。总结经验，提出了水泥稳定砂砾、沥青稳定碎石、级配碎石等基层及沥青面层的施工技术。在青藏公路和国道214线水泥混凝土路面使用状况调查分析的基础上，分析了水泥混凝土路面在多年冻土地区的适用性。总结已有研究成果，提出了多年冻土地区公路构造物上铺装结构与施工技术。英文摘要（300个实词以内）：According to the characteristics of the pavement in permafrost area, pavement design an
5、d construction technology for permafrost area is studied from the mixture low-temperature characters and design method of the upper course and the base course, the design method for pavement structure, the applicability of the cement concrete pavement in permafrost area, the pavement structure on to
6、p of the highway structure, the pavement construction technology. By the road-performance testing of the base course mixture in the simulating temperature and moisture condition, the mix design method for the cement stabilized gravel, the graded aggregate and the asphalt stone are brought forward. T
7、esting of low-temperature performance and anti-aging performance of the asphalt mix, the mix design method for the permafrost area is put forward. Based on the analysis of the thaw settlement of the roadbed, the additive stress calculate method arise from the uneven thaw settlement in pavement struc
8、ture and the pavement structure design method found on the loading stress and the additive stress are brought forward. The recommended pavement structure is recommended for the permafrost area highway. The test project that is 7km long, is successfully constructed in the Qinghai-Tibet highway, and i
9、s running in better state. Summarizing the success experiences, the constructing technology of the pavement for the permafrost area is put forward. Based on the investigation of the cement concrete pavement employing status in the Qinghai-Tibet highway and the No.214 national highway, the applicabil
10、ity of the cement concrete pavement in permafrost area is analyzed. Summarizing the exit research results, the pavement structure on top of the highway structure is put forward.1 前言多年冻土在全球分布较广，约占陆地面积的25%，而在我国的青藏高原、东北大小兴安岭和西部高山等地分布约215万平方公里多年冻土，位居世界第三。多年冻土地区特殊的气候条件和地质条件，给道路设计、施工及使用带来了巨大困难，使多年冻土地区道路修筑
11、一直被视为世界性难题。 多年冻土地区公路路面设计与施工有其特殊性，存在着许多技术难点。虽经数十年建设和科研探索，仍有大量问题需要解决，已建公路广泛存在和不断出现各种病害。多年冻土地区最常见路面病害主要有：波浪、坑槽、松散和局部沉陷、纵裂和横裂等。各类病害在青藏高原109国道、214国道、内蒙301国道多年冻土区段均有分布。109国道多年冻土段地处青藏高原腹地，多年冻土分布广，属中低纬度高海拔多年冻土，类型上既有连续多年冻土，也有岛状多年冻土。特殊的自然环境和冻土条件造成沿线道路病害发生强烈。本项目的前期调查研究表明，水泥稳定基层在低温条件下不易形成板体，在35个路面钻孔芯样中，未形成板体的有2
12、5个，松散率为71.4%。沥青路面在强烈紫外线照射和长期低温作用下，老化加剧，龟裂、网裂占11.8%，松散16.8%，路面波浪26.4%，路面横向反射裂缝十分严重，裂缝间距48m，有些路段横裂间距不足1m。水泥混凝土路面因气候条件恶劣，施工和养护困难，强度较难形成，沿线6km的水泥混凝土和钢纤维水泥混凝土路面，断板、断角、破碎严重，完好板极少。青海214国道沿线313.3km多年冻土位于青藏高原多年冻土带边缘，属退化性多年冻土，冻土分布条件复杂，稳定性极差，受公路影响多年冻土极易产生变化，进而对工程带来不利影响，病害发生广泛。沿线路基路面沉陷、波浪变形严重，路面纵横向裂缝和龟裂、网裂破坏明显。
13、内蒙古301国道所经地区的岛状多年冻土属低海拔、高纬度多年冻土，目前处于退化阶段，公路建设面临巨大困难。301国道东起绥汾河西至满洲里，全长1500km，而现有路面为砂石，路况差、车速低、运营成本高。为改善运输条件，降低运输成本，提高运输效益，内蒙古自治区将301国道全线黑色化列为重点工程。然而多年冻土地区特有的道路病害，沿线路基路面沉陷、波浪和冻胀变形明显，涎流冰、冰椎、冰丘分布广泛，路基翻浆严重，桥涵基础冻胀、冻拔、桥（涵）头跳车等病害普遍发生。西部大开发，公路交通必须先行，而多年冻土地区的公路交通基础设施建设是重中之重，任重道远。由于冻土工程的特殊性及交通发展的要求（交通量增大，重车增加
14、），特别是青藏铁路建设，使青藏公路面临更加严峻的重载交通挑战。多年冻土地区公路路面设计与施工中仍有许多深层次问题尚未解决，不同时期对多年冻土地区路面设计与施工的研究，都只是阶段性成果。因此，组织力量，投入资金，在已有成果基础上，针对多年冻土地区特殊的自然条件和对公路路面材料、结构的特殊要求，从路面材料低温特性、混合料配合比设计方法、路面合理结构、施工技术等方面，深入系统地开展多年冻土地区路面设计与施工技术研究，对西部大开发和利用冻土地区国土资源、实现可持续发展有重要意义，尤其在政治、军事、经济和科学技术上都有着极其重大而深远的意义。 “多年冻土地区路面设计与施工技术研究”是2002年度交通部西部交通建设科技项目（合同编号：200231881205），是“多年冻土地区公路修筑成套技术研究”九个组成课题之一。项目主持单位为长安大学，参加单位为青藏公路整治改建项目办公室和青藏公路管理分局。项目根据多年冻土地区特殊自然条件对公路路面的影响，以及路面实际使用过程中所出现
