電廠運(yùn)煤道路破壞調(diào)查

韓冬冬 郭欽生

(河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007)

電廠運(yùn)煤道路破壞調(diào)查

韓冬冬 郭欽生

(河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州 450007)

對(duì)河南省內(nèi)近5年投運(yùn)電廠的運(yùn)煤道路進(jìn)行了調(diào)查，總結(jié)了路面破壞的類型及破壞產(chǎn)生的機(jī)理，分析了道路提前破壞的主要原因，并針對(duì)運(yùn)煤道路中存在的問題提出了設(shè)計(jì)建議，以保證路面結(jié)構(gòu)的合理性。

水泥混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)，損壞分析，超載

1 概述

作為燃料的重要運(yùn)輸方式之一，汽車運(yùn)煤在短距離運(yùn)輸中運(yùn)輸成本低，因此在火力發(fā)電廠中占有重要比重。隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，目前的運(yùn)煤車輛型式和軸重與以往規(guī)范設(shè)計(jì)假定有較大區(qū)別，導(dǎo)致電廠運(yùn)煤道路提前出現(xiàn)破壞。通過對(duì)河南省內(nèi)近5年投運(yùn)的電廠運(yùn)煤道路調(diào)查，運(yùn)煤道路普遍存在不同程度破壞，因此，有必要對(duì)路面破壞類型調(diào)查分析，并找出路面破壞的原因，為改進(jìn)電廠運(yùn)煤道路設(shè)計(jì)提供參考。

2 路面裂縫調(diào)查

筆者對(duì)河南省內(nèi)近5年投運(yùn)的燃煤電廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，調(diào)查的電廠信息見表1。

表1 調(diào)查電廠一覽表

調(diào)查結(jié)果顯示，各電廠運(yùn)煤道路路面均不同程度出現(xiàn)裂縫，其中漯河熱電廠、駐馬店熱電廠和滎陽電廠路面裂縫較為嚴(yán)重。典型的裂縫主要出現(xiàn)在以下幾個(gè)位置：

1)板中部的通長(zhǎng)裂縫(見圖1)。

這種類型裂縫出現(xiàn)在混凝土面層板的中部位置，裂縫方向基本平行或垂直于道路分縫方向。

2)板分縫處的角部裂縫(見圖2)。

這類裂縫出現(xiàn)在混凝土面層板的接縫處，裂縫方向一般呈圓弧狀，破壞輕微的部位一般只有一道裂縫，破壞較嚴(yán)重部位在第一道裂縫的基礎(chǔ)上又發(fā)展許多分支裂縫。

3)道路轉(zhuǎn)彎處裂縫(見圖3)。

這種裂縫出現(xiàn)在道路轉(zhuǎn)彎處，由于道路轉(zhuǎn)角處路面板形狀不規(guī)則,分縫比直線段多，因此在轉(zhuǎn)彎處更容易產(chǎn)生道路裂縫。這種裂縫一般首先出現(xiàn)在分縫垂直方向，然后逐漸開展，越來越密，最后發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。

4)垂直道路雨水口(檢查井)裂縫(見圖4)。

這種裂縫出現(xiàn)在道路雨水口和檢查井附近，由于雨水口和檢查井附近路基剛度突變，且路面板邊界條件發(fā)生變化，在重載作用下極易產(chǎn)生裂縫。這種裂縫一般首先垂直于道路雨水口和檢查井出現(xiàn)，然后逐漸延伸至道路分縫或裂縫處，破壞嚴(yán)重后會(huì)發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。

3 裂縫產(chǎn)生的機(jī)理

從破壞機(jī)理上說，混凝土路面板出現(xiàn)裂縫主要是由于在重載和溫度作用下路面板出現(xiàn)疲勞斷裂，或是由于水的滲入引起的沖刷破壞。水的沖刷作用是指由于道路路面積水或路面雨水沒有及時(shí)排出，導(dǎo)致雨水沿路面縫隙滲入路基，從而造成路面出現(xiàn)唧泥進(jìn)而引發(fā)板底脫空和斷板，這是道路分縫和雨水口處產(chǎn)生裂縫的主要原因。板中部的通長(zhǎng)裂縫及角隅處裂縫則主要與重載作用下板的疲勞斷裂有關(guān)。

道路裂縫的最終形成是疲勞斷裂和水的沖刷作用綜合作用的的結(jié)果，路面雨水的滲入導(dǎo)致路基剛度和強(qiáng)度的降低，加大了路面板的彎折應(yīng)力，加速了板的疲勞斷裂。而板的疲勞斷裂產(chǎn)生的裂縫導(dǎo)致更多的雨水滲入，加快了水的沖刷破壞。因此，路面板的疲勞斷裂和水的沖刷作用對(duì)板的裂縫產(chǎn)生起到相互促進(jìn)的作用。一旦道路裂縫出現(xiàn)，在反復(fù)的荷載作用和沖刷破壞下裂縫會(huì)越來越多，且越發(fā)展越快，最終形成網(wǎng)狀斷裂破壞(見圖5)。

4 破壞原因分析

從引起道路破壞的原因說，運(yùn)煤道路破壞主要基于以下幾個(gè)原因：

1)車輛荷載與設(shè)計(jì)假定不符。

通過對(duì)各電廠運(yùn)煤車型調(diào)查和對(duì)汽車衡稱重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，目前運(yùn)煤車輛主要有兩種車型：車型一為四軸自卸車，該車型車頭為兩個(gè)單軸單輪組，車身為一個(gè)雙軸雙輪組；車型二為六軸半掛自卸車，車頭由單軸單輪組+雙軸雙輪組構(gòu)成，車身為一個(gè)三軸雙輪組。兩種車型見圖6。

車型一額定總質(zhì)量30 t～32 t，車型二準(zhǔn)牽引質(zhì)量40 t，由此反算兩種車型的單軸荷載均在100 kN左右。以上電廠運(yùn)煤道路設(shè)計(jì)時(shí)軸載按照DL/T 5032-2005火力發(fā)電廠總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(簡(jiǎn)稱《總規(guī)》，下同)選用，采用汽—20作為運(yùn)煤車型，設(shè)計(jì)單軸荷載為130 kN。該設(shè)計(jì)值比兩種車型的規(guī)定軸載大，道路設(shè)計(jì)偏于安全。

然而各電廠燃料部汽車衡稱重結(jié)果顯示，車型一煤車總質(zhì)量70 t～90 t，六軸半掛自卸車總質(zhì)量一般120 t～150 t。若四軸自卸車后部雙軸雙輪組承擔(dān)荷載60%考慮，則每個(gè)單軸荷載210 kN～270 kN；六軸半掛自卸車扣除車頭單軸荷載10 t，后5軸平均單軸荷載為220 kN～280 kN。由此可見，運(yùn)煤車輛超載非常普遍且嚴(yán)重，實(shí)際軸載比設(shè)計(jì)軸載大得多，這是導(dǎo)致路面破壞的主要原因。

2)設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算結(jié)果差別大。

目前水泥混凝土運(yùn)煤道路設(shè)計(jì)可以參照的規(guī)范主要有《總規(guī)》、GBJ 22-87廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范(簡(jiǎn)稱《廠規(guī)》，下同)、JTG D40-2011公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(簡(jiǎn)稱《公規(guī)》，下同)。這三本規(guī)范時(shí)間跨度大，關(guān)于道路車輛軸載的規(guī)定雖然都引用的是JTG B01公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱《公標(biāo)》，下同)，但規(guī)定不盡相同。其中《廠規(guī)》和《公規(guī)》規(guī)定的汽車設(shè)計(jì)荷載為汽—20或超汽—20，采用掛—100驗(yàn)算，現(xiàn)行的《公標(biāo)》中已經(jīng)改變了對(duì)汽車荷載的分級(jí)，取而代之的是統(tǒng)一的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)，該車輛荷載統(tǒng)一采用55 t五軸車型作為荷載標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于以前的超汽車—20級(jí)，其最大單軸荷載140 kN。而從上文現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果可看出，不管哪一本規(guī)范的車輛荷載值，都與實(shí)際軸載差別較大。

此外，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，《廠規(guī)》和《公規(guī)》的計(jì)算公式存在明顯不同?！稄S規(guī)》計(jì)算時(shí)以重載作用下板的計(jì)算荷載應(yīng)力不超過水泥混凝土的抗折疲勞強(qiáng)度為控制條件，而《公規(guī)》計(jì)算時(shí)采用了雙重控制條件：一個(gè)是路面在行車荷載和溫度梯度綜合作用下，不產(chǎn)生疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)則以最重軸載和最大溫度梯度綜合作用下，不產(chǎn)生極限斷裂作為驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)。筆者根據(jù)各電廠道路參數(shù)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，若采用相同的路基參數(shù)和基層做法，按照190 kN軸載計(jì)算，各電廠運(yùn)煤道路結(jié)構(gòu)可滿足《廠規(guī)》公式的計(jì)算，但按照《公規(guī)》驗(yàn)算時(shí)，道路面層疲勞斷裂驗(yàn)算和最大應(yīng)力驗(yàn)算都不滿足要求。由于現(xiàn)行《廠規(guī)》發(fā)布于1987年，版本較老，《公規(guī)》在近30年內(nèi)已多次更新，其計(jì)算公式可能更符合公路設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，故建議路面結(jié)構(gòu)采用《公規(guī)》進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

對(duì)電廠運(yùn)煤道路的路面破壞進(jìn)行了調(diào)查，分析后認(rèn)為實(shí)際車輛軸載與設(shè)計(jì)嚴(yán)重不符，這是導(dǎo)致路面破壞的主要原因。此外，《廠規(guī)》和《公規(guī)》的公式差別對(duì)計(jì)算結(jié)果也有一定影響。

針對(duì)以上問題，筆者建議在今后運(yùn)煤道路中考慮超載問題，并選取運(yùn)煤車輛實(shí)際軸載作為設(shè)計(jì)軸載，充分和業(yè)主溝通，采取措施保證車輛荷載不超過設(shè)計(jì)允許值。另外在路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)采用2011版《公規(guī)》作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以保證路面結(jié)構(gòu)的合理性。

[1] 趙艷玲.重載對(duì)水泥混凝土路面損壞機(jī)理與對(duì)策研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.

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[6] GBJ 22-87，廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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[8] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Investigation on coal-transportation road in power plant

HAN Dong-dong GUO Qin-sheng

(Henan Electric Power Survey & Design Institute， Zhengzhou 450007， China)

An investigation is applied on coal-transportation road of power plant operating in recent five years in Henan province. The types of pavement damage are summarized and the damage mechanism is analyzed. The major causes of road damage are analyzed. Finally the design proposals are put forward to solve the existing problems， in order to ensure the rationality of pavement structure.

cement concrete pavement, pavement structure, damage analysis, overload

1009-6825(2014)31-0160-02

2014-08-25

韓冬冬(1983- )，男，碩士，工程師； 郭欽生(1966- )，男，高級(jí)工程師

U416.06

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