[分享]日本新东名高速公路路面结构

发表于2019-04-17     353人浏览     1人跟帖     总热度:332  

为了确保重载交通高速公路路面具有安全、快速行驶的功能,并能长期保持路面结构的耐久性,新东名(东京- 名古屋)高速公路71% 的路基段和所有的隧道内均采用了复合式路面。

由连续配筋混凝土板与高性能沥青铺装层组成的复合式路面,以往曾在多条路段采用,通过对这些路段的长期使用情况调查得知,复合式路面车辙的发展,不到通常沥青路面的一半,证明复合式结构提高了路面的耐久性;

复合式路面裂缝发展较沥青路面慢,裂缝率达到20% 的时间:沥青路面为15年,而复合式路面为25年;复合式路面的维修周期是沥青路面的1.5倍,对重载交通的路面,若考虑维修因素,复合式路面是一种经济的路面结构。

此外,由于维修周期的延长,减少了沥青路面废料的产生,可减少对环境的影响。

1新东名(东京-名古屋)高速公路


新东名(东京-名古屋)高速公路的御殿场-三日间于2012年4月14 日开通,为了确保重载交通高速公路路面具有安全、快速行驶的功能,并能长期保持路面结构的耐久性,在新开通的路段中,71%的路基段和所有的隧道内均采用了复合式路面。

1.1   新交通大动脉的诞生

老的东名高速公路于1969年(昭和44年)5月26日开通了大井松田到御殿场段,后又开通了东京- 小牧段,全线共长347km。东名高速公路作为交通的大动脉,对日本的产业、文化、经济做出了非常大的贡献。

但通车43年后,随着交通量增加、车辆大型化等环境变化,道路拥堵、老化问题急需解决。

新东名高速公路(以下简称新东名)在解决上述问题的同时,能和老的东名高速公路形成复线网络,作  为日本新的交通大动脉,期望能对国家的产业、文化、经济起到振兴作用。

作为新东名的一部分,2012 年4月14日 迎来了御殿场- 三日间162km路段的开通,这是日本高速公路建设史上一次开通最长的路段。

1.2   新东名高速公路的特点

新东名高速公路设计的弯道和坡度较缓,使汽车安全、快速行驶成为可能。在高速公路建设过程中,除采用了各种新技术、新工艺外,还努力建造一条环境优美的道路。

期待新东名的改建有以下效果:
1)解决老东名的交通拥堵,从根本上改善车辆运行条件;
2)提高复线路网的可靠性;
3)作为日本交通的大动脉,强化三大都市圈的功能作用。

1.3   高速公路路面功能要求

高速公路的路面对保证车辆通行的安全性、快适性承担了重要的作用,为此要求能长期保持路面结构的耐久性。

高速公路路面结构类型的选定,要求在充分掌握各种路面特性的基础上,不仅考虑建设期的问题,而且还要从长期使用的角度考虑维修养护因素,选择耐久性好、经济合理的路面结构,同时要充分考虑环保、防止地球升温等环境因素。

2新东名高速公路的路面设计


近年来,常见将两种不同性能技术组合,形成新的所谓综合(Hybrid)功能技术。

新东名建设过程中就采用了将混凝土与钢材的优点组合形成的混合结构技术,如波形钢腹板的预应力箱梁桁架桥,钢材与混凝土复合桥墩等各种构造物, 路面中也采用了复合式路面结构。

复合式路面就是上面层或上、下面层采用沥青混合料,下层采用水泥类板(连续配筋混凝土)的路面。因此复合式路面就是既具有水泥类路面的耐久性,也具有沥青路面行驶舒适、容易维修性能的路面。

新东名采用的复合式路面里程如表1所列,在开通的161.9km路段中,路基段71%、隧道内全部采用了复合式路面。

路基段中一部分未采用复合式路面的原因,是因为有些路段为软弱地基或受土质影响,存在路基下沉可能,而复合式路面适应变形能力较差。

日本新东名高速公路路面结构_1

由连续配筋混凝土板与高性能沥青铺装层组成的复合式路面,以往曾在山阳高速公路河内- 西条段(1990年),馆山高速公路千叶- 市原段(1995 年)、山阳高速公路三本小野- 三本东段(1996年)采用,通过对这些路段的长期使用调查得知,复合式路面的流动 性车辙的发展,不到通常沥青路面的一半。

证明复合式结构提高了路面的耐久性;通过对馆山高速公路裂缝调查,复合式路面裂缝发展较沥青路面慢,裂缝率达到20%的时间:沥青路面为15年,而复合式路面为25年;

复合式路面的维修周期是沥青路面的1.5倍,对重载交通的路面,若考虑维修因素,复合式路面是一种经 济的路面结构。此外,由于维修周期的延长,减少了沥 青路面废料的产生,可减少对环境的影响。

NEXCO规划中的日本,要推行百年道路的长寿命道路计划,作为能让使用者安全放心利用的百年道路,为了应对道路构造物老化和车辆大型化、交通量增加等环境变化,要推进能保持良好路况,确保道路功能的保全对策。

新东名依据百年道路的理念,在路基段大规模采用以往未用过的复合式路面,以提高路面的耐久性并达到容易维修的目的。

3新东名高速公路的路面结构


(1)复合式路面结构

以往采用的沥青路面和新东名路基段的复合式路面结构对比如图1所示。

日本新东名高速公路路面结构_2
复合式路面结构为4cm高性能表层(日本高性能表层为透水式上面层)、中间层(相当于中国下面层)为4cm沥青玛蹄脂碎石、上基层为连续配筋混凝土板, 路基段板厚28cm,隧道内板厚24cm,下基层为20cm水泥稳定碎石。

连续配筋混凝土板宽8.75~12.25m,采用滑模施工,横向无接缝,形成了相同断面的连续混凝土板,避免了路面在接缝处产生反射裂缝,保证了车辆行驶的快适性。

新东名复合路面中连续配筋混凝土板施工如图2所示,完成后的复合式路面如图3所示。

日本新东名高速公路路面结构_3
(2)桥面铺装结构

新东名”桥面沥青铺装层的结构为4cm高性能表层,整平层采用4cm沥青玛蹄脂碎石,沥青铺装层 和混凝土桥面间,设桥面防水层,为降低使用周期成本,防水层采用能长期保持要求性能的Ⅱ型防水工艺。

(3)沥青路面结构

表层高性能铺装层,基于 NEXCO设计规范采用高粘度改性沥青,碎石最大粒径13mm,混合料目标空隙率20%。

路基段、隧道内的沥青玛蹄脂碎石中间层,采用Ⅱ 型改性沥青,碎石最大粒径13mm,混合料目标空隙率2%~3%。

桥面整平层的沥青玛蹄脂碎石配合比设计时,混合料中减少了粗集料用量,增加沥青用量,和原采用的混合料相比,在改善施工性能的同时提高了密水性。

(4)采用建设ICT信息化施工

在沥青混合料的摊铺、压实管理中,采用了建设ICT(Information and Communications Technology)进行信息化管理施工。

沥青混合料摊铺时,采用激光找平装置自动量测铺装层高度、厚度;根据摊铺机熨平板高度改善了铺装层的平整度;在碾压过程中设置 GPS装置或棱镜装置掌控压路机的位置,依据碾压画面确认碾压次数。

特别是采用碾压过程中非接触式温度检测设备,使压路机驾驶员能在碾压过程中确认铺装层温度,以便进行适当的碾压控制。

根据这些技术,就能依据试验路施工中确定的碾压次数、温度进行有效的管理,以满足设计要求的压实度、空隙率指标。

连续配筋混凝土板施工中,依据精确定位自动控制滑模摊铺机,自动控制混凝土摊铺高度,提高了平整度等竣工外形指标。

日本新东名高速公路路面结构_4

4结语


东名、名神(译注:名古屋- 神户)高速公路开通, 通过维修管理,不断继承了老一辈的工程管理经验,技 术传承已是当今高速公路建设、管理的基本依据。特 别是路面,作为高速公路运营者应用的重要构造物,其品质直接关连到行车的安全、安心、快适,长期保持路面优良的路况是重要的。

不光传承老的知识,还要有新的认识,技术革新是必要的,在路面技术中也期待不同技术的再组合、复合类技术的应用和发展。
 
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