电厂运煤道路破坏调查

韩冬冬 郭钦生

(河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450007)

电厂运煤道路破坏调查

韩冬冬 郭钦生

(河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450007)

对河南省内近5年投运电厂的运煤道路进行了调查，总结了路面破坏的类型及破坏产生的机理，分析了道路提前破坏的主要原因，并针对运煤道路中存在的问题提出了设计建议，以保证路面结构的合理性。

水泥混凝土路面，路面结构，损坏分析，超载

1 概述

作为燃料的重要运输方式之一，汽车运煤在短距离运输中运输成本低，因此在火力发电厂中占有重要比重。随着我国交通运输业的快速发展，目前的运煤车辆型式和轴重与以往规范设计假定有较大区别，导致电厂运煤道路提前出现破坏。通过对河南省内近5年投运的电厂运煤道路调查，运煤道路普遍存在不同程度破坏，因此，有必要对路面破坏类型调查分析，并找出路面破坏的原因，为改进电厂运煤道路设计提供参考。

2 路面裂缝调查

笔者对河南省内近5年投运的燃煤电厂进行了现场调查，调查的电厂信息见表1。

表1 调查电厂一览表

调查结果显示，各电厂运煤道路路面均不同程度出现裂缝，其中漯河热电厂、驻马店热电厂和荥阳电厂路面裂缝较为严重。典型的裂缝主要出现在以下几个位置：

1)板中部的通长裂缝(见图1)。

这种类型裂缝出现在混凝土面层板的中部位置，裂缝方向基本平行或垂直于道路分缝方向。

2)板分缝处的角部裂缝(见图2)。

这类裂缝出现在混凝土面层板的接缝处，裂缝方向一般呈圆弧状，破坏轻微的部位一般只有一道裂缝，破坏较严重部位在第一道裂缝的基础上又发展许多分支裂缝。

3)道路转弯处裂缝(见图3)。

这种裂缝出现在道路转弯处，由于道路转角处路面板形状不规则,分缝比直线段多，因此在转弯处更容易产生道路裂缝。这种裂缝一般首先出现在分缝垂直方向，然后逐渐开展，越来越密，最后发展成网状裂缝。

4)垂直道路雨水口(检查井)裂缝(见图4)。

这种裂缝出现在道路雨水口和检查井附近，由于雨水口和检查井附近路基刚度突变，且路面板边界条件发生变化，在重载作用下极易产生裂缝。这种裂缝一般首先垂直于道路雨水口和检查井出现，然后逐渐延伸至道路分缝或裂缝处，破坏严重后会发展成网状裂缝。

3 裂缝产生的机理

从破坏机理上说，混凝土路面板出现裂缝主要是由于在重载和温度作用下路面板出现疲劳断裂，或是由于水的渗入引起的冲刷破坏。水的冲刷作用是指由于道路路面积水或路面雨水没有及时排出，导致雨水沿路面缝隙渗入路基，从而造成路面出现唧泥进而引发板底脱空和断板，这是道路分缝和雨水口处产生裂缝的主要原因。板中部的通长裂缝及角隅处裂缝则主要与重载作用下板的疲劳断裂有关。

道路裂缝的最终形成是疲劳断裂和水的冲刷作用综合作用的的结果，路面雨水的渗入导致路基刚度和强度的降低，加大了路面板的弯折应力，加速了板的疲劳断裂。而板的疲劳断裂产生的裂缝导致更多的雨水渗入，加快了水的冲刷破坏。因此，路面板的疲劳断裂和水的冲刷作用对板的裂缝产生起到相互促进的作用。一旦道路裂缝出现，在反复的荷载作用和冲刷破坏下裂缝会越来越多，且越发展越快，最终形成网状断裂破坏(见图5)。

4 破坏原因分析

从引起道路破坏的原因说，运煤道路破坏主要基于以下几个原因：

1)车辆荷载与设计假定不符。

通过对各电厂运煤车型调查和对汽车衡称重数据进行分析发现，目前运煤车辆主要有两种车型：车型一为四轴自卸车，该车型车头为两个单轴单轮组，车身为一个双轴双轮组；车型二为六轴半挂自卸车，车头由单轴单轮组+双轴双轮组构成，车身为一个三轴双轮组。两种车型见图6。

车型一额定总质量30 t～32 t，车型二准牵引质量40 t，由此反算两种车型的单轴荷载均在100 kN左右。以上电厂运煤道路设计时轴载按照DL/T 5032-2005火力发电厂总图运输设计技术规程(简称《总规》，下同)选用，采用汽—20作为运煤车型，设计单轴荷载为130 kN。该设计值比两种车型的规定轴载大，道路设计偏于安全。

然而各电厂燃料部汽车衡称重结果显示，车型一煤车总质量70 t～90 t，六轴半挂自卸车总质量一般120 t～150 t。若四轴自卸车后部双轴双轮组承担荷载60%考虑，则每个单轴荷载210 kN～270 kN；六轴半挂自卸车扣除车头单轴荷载10 t，后5轴平均单轴荷载为220 kN～280 kN。由此可见，运煤车辆超载非常普遍且严重，实际轴载比设计轴载大得多，这是导致路面破坏的主要原因。

2)设计规范计算结果差别大。

目前水泥混凝土运煤道路设计可以参照的规范主要有《总规》、GBJ 22-87厂矿道路设计规范(简称《厂规》，下同)、JTG D40-2011公路水泥混凝土路面设计规范(简称《公规》，下同)。这三本规范时间跨度大，关于道路车辆轴载的规定虽然都引用的是JTG B01公路工程技术标准(简称《公标》，下同)，但规定不尽相同。其中《厂规》和《公规》规定的汽车设计荷载为汽—20或超汽—20，采用挂—100验算，现行的《公标》中已经改变了对汽车荷载的分级，取而代之的是统一的车辆荷载标准，该车辆荷载统一采用55 t五轴车型作为荷载标准，相当于以前的超汽车—20级，其最大单轴荷载140 kN。而从上文现场调查结果可看出，不管哪一本规范的车辆荷载值，都与实际轴载差别较大。

此外，在路面结构设计方面，《厂规》和《公规》的计算公式存在明显不同。《厂规》计算时以重载作用下板的计算荷载应力不超过水泥混凝土的抗折疲劳强度为控制条件，而《公规》计算时采用了双重控制条件：一个是路面在行车荷载和温度梯度综合作用下，不产生疲劳断裂作为设计标准，另一个则以最重轴载和最大温度梯度综合作用下，不产生极限断裂作为验算标准。笔者根据各电厂道路参数计算后发现，若采用相同的路基参数和基层做法，按照190 kN轴载计算，各电厂运煤道路结构可满足《厂规》公式的计算，但按照《公规》验算时，道路面层疲劳断裂验算和最大应力验算都不满足要求。由于现行《厂规》发布于1987年，版本较老，《公规》在近30年内已多次更新，其计算公式可能更符合公路设计现状，故建议路面结构采用《公规》进行设计。

5 结语

对电厂运煤道路的路面破坏进行了调查，分析后认为实际车辆轴载与设计严重不符，这是导致路面破坏的主要原因。此外，《厂规》和《公规》的公式差别对计算结果也有一定影响。

针对以上问题，笔者建议在今后运煤道路中考虑超载问题，并选取运煤车辆实际轴载作为设计轴载，充分和业主沟通，采取措施保证车辆荷载不超过设计允许值。另外在路面结构验算时采用2011版《公规》作为设计标准，以保证路面结构的合理性。

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[7] DL/T 5032-2005，火力发电厂总图运输设计技术规程[S].

[8] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[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

韩冬冬(1983- )，男，硕士，工程师； 郭钦生(1966- )，男，高级工程师

U416.06

A