公路瀝青路面病害原因及處置措施
2015-05-13
1、前言
隨著公路瀝青路面的里程的快速增長,公路管養(yǎng)部門的管理與養(yǎng)護工作任務(wù)的壓力越來越重,如何確正確、合理地采取養(yǎng)護維修措施養(yǎng)好瀝青路面,確保瀝青路面養(yǎng)護質(zhì)量,降低管養(yǎng)成本,節(jié)約養(yǎng)護費用,提高資金的投資效益,成為公路養(yǎng)護管部門重要的研究課題。下面就針對公路瀝青路面早期產(chǎn)生的病害進行分析及如何采取預(yù)防性措施進行探討。
2、公路瀝青路面早期病害產(chǎn)生的原因分析
公路瀝青路面早期病害主要有裂縫、坑槽等病害。
2.1 裂縫
形成裂縫的原因主要是路面結(jié)構(gòu)、路面材料和底基層以及路基填土強度等缺陷引起的。
橫向裂縫的主要原因是公路路面基層多采用高強度、高密度的半剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計,雖然強度高、變形小、整體性能好,但溫差漲縮路面的影響十分明顯,容易造成橫向反射裂縫。當(dāng)路面鋪筑材料級配控制不嚴(yán),混合料中存在含水量、粉塵含量、骨料的針片狀等含量超標(biāo)的情況下,通車后在車輛荷載、車輛變速(加速、剎車)、交變輪荷的剪切沖擊作用下,容易產(chǎn)生橫向裂縫。
縱向裂縫的產(chǎn)生的原因主要是在路基部分,高填方路段路基壓實度不夠不密實。在路基土自重和車輛荷載作用下產(chǎn)生不均勻沉落,路基發(fā)生滑動,特別是在半挖半填路基填方部分壓實不密實,在路基土自重和車輛作用下產(chǎn)生不均勻沉落。老路加寬改善路段,加寬部分的路基強度不足也是產(chǎn)生縱向裂縫的原因之一。
2.2 坑槽、沉陷
龜裂、網(wǎng)裂出現(xiàn)之后,未及時加以養(yǎng)護處理,路面逐步松散形成裂塊脫落,被行駛的車輪帶走,從而形成坑槽。沉陷是由于部分施工段落控制不嚴(yán),路基壓實度達(dá)不到要求在反復(fù)行車荷載的作用下形成的病害。根據(jù)調(diào)查,目前公路瀝青路面出現(xiàn)的早期病害主要表現(xiàn)為水損害坑槽、沉陷,損害主要發(fā)生在雨季,特別是梅雨和暴雨季節(jié);行車道比超車道嚴(yán)重:下坡車道剎車水的侵蝕比上坡車道嚴(yán)重。發(fā)生水害的地方一般在排水不暢的部位,并且路面透水性較為嚴(yán)重,挖開路面面層,可見基層有積水;路面破壞之處一般先有小塊的網(wǎng)裂。初步分析原因主要是:
a. 該路段的結(jié)構(gòu)層沒有設(shè)置排水系統(tǒng),造成水分長期滯留在面層中。
b. 在彎道路段超高排水是通過中央分隔帶的開口,使到路面水從路面高的一幅排到低的一幅。水經(jīng)常會滯留在路面,特別是中央分隔帶的周圍,造成路面積水。
c. 重車在下坡路段時頻頻剎車,剎車片靠源源不斷的淋水來降溫,大量的剎車水不斷的流向路面,特別是超載超限車輛更是明顯。交通量大的路段,即使是烈日的晴天,下坡路段的一幅都是潮濕的,瀝青路面長時間的處于潮濕狀態(tài),加劇瀝青路面的損壞出現(xiàn)坑槽。
d. 隨著行車的作用和自然條件(風(fēng)、雨、雪、陽光)的侵襲,出現(xiàn)路面露骨泛白,瀝青路面的老化。隨著時間的延長路面中的瀝青逐漸變脆,抗剝落性逐漸變?nèi)?路面集合料之間的沾結(jié)力減弱,面層顆粒松動逐漸分離脫離原路面形成坑槽。
e. 油石比、級配不合要求。路面施工時瀝青混合料中瀝青用量偏小,出現(xiàn)花白料,導(dǎo)致顆粒間的沾結(jié)力不強,粒料在車的作用下容易與路面松動分離脫落,造成路面早期損壞。級配不合要求,粗集料過多導(dǎo)致瀝青混合了碾壓不密實,封水性不強,路表水浸入路面。細(xì)集料過多,路面強度不足在車作用下會產(chǎn)生推移形成波浪、車轍。
f. 路面穩(wěn)定基層材料拌合不均或有離析現(xiàn)象導(dǎo)致路面基層強度不均,在車輛長時間的作用下產(chǎn)生不均勻沉陷,出現(xiàn)路面積水而龜裂破壞。
g.路面基層碾壓局部(或邊緣)不密實,強度不符合要求。在車輛荷載多次重復(fù)作用下形成車轍,行車道比超車到明顯,特別行車道比較嚴(yán)重。對瀝青路面出現(xiàn)的坑槽,采取事后進行修補,目前大多有冷補,但效果不理想,耐久性差;也有熱補方式(如熱再生),且效率低,經(jīng)濟效益較差。上述的傳統(tǒng)方法都不能根本上解決瀝青路面的早期損壞的問題。
3、早期病害處理的措施
瀝青路面早期病害的處理主要突出預(yù)防性養(yǎng)護。預(yù)防性養(yǎng)護是指瀝青路面產(chǎn)生輕微病害尚未破損之前,采取前瞻性、預(yù)見性的對策和切實可行的保養(yǎng)措施,把公路病害及造成的病害因素發(fā)現(xiàn)在先,處置在前,防止病害的發(fā)展,最大限度地延長公路的使用壽命,提高養(yǎng)護資金的使用效益。預(yù)防性養(yǎng)護的前提是路面基層強度充足,其實質(zhì)是在適當(dāng)?shù)臅r間,對路面相應(yīng)病害采取相應(yīng)的技術(shù)措施。其核心是強調(diào)養(yǎng)護的主動性、計劃性、合理性。其目的是達(dá)到養(yǎng)護的最佳成本效益。可根據(jù)不同的早期病害和公路的等級采取不同的預(yù)防性養(yǎng)護措施:
3.1 灌縫、封縫
灌縫、封縫是為了阻止地表水進入出現(xiàn)的裂縫中,灌縫、封縫適用于處理不活動的已經(jīng)相對穩(wěn)定的裂縫和正在溫度及車輛荷載下發(fā)展的裂縫。
3.1.1 灌縫:由于路面基層結(jié)構(gòu)采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu),因而路面出現(xiàn)了不同程度的反射裂縫,為防止雨水沖刷作用下裂縫的繼續(xù)擴展,及時對反射裂縫進行灌縫處理。目前,我國常采用灌縫方法有:普通熱瀝青灌縫、SBR改性乳化瀝青灌縫、路面裂縫密封膠修補裂縫和壓漿法修補裂縫。
3.1.2 “壓縫帶”封縫:裂縫是瀝青路面常見的早期病害之一,道路早期裂縫多以橫向裂縫和縱向裂縫為主。對瀝青路面采用“壓縫帶”處理是一種較好的處理瀝青路面裂縫的措施,對延長路面的使用壽命有著非常重要的作用。2005年在鹽(津)水(富)公路k48+000——k50+000路段油路預(yù)防性養(yǎng)護中就開始試用了“魁道”壓縫帶,經(jīng)過兩年多的使用觀察效果較好。無需任何機械設(shè)備的投入,在不改變裂縫原有結(jié)構(gòu)的情況下可直接沿裂縫貼上去,施工完成后,立即可開放交通。
3.1.3 增設(shè)聚酯玻纖布:為了有效根除基層反射裂縫所產(chǎn)生的拉應(yīng)力對路面的影響,對有病害但基層強度較好地段,采取將路面銑刨,在基層表面噴灑熱瀝青,貼聚酯玻纖布,再在上面鋪筑瀝青面層。在威(信)敘(永)二級公路k2+000——k6+000養(yǎng)護中證明效果較好。
3.2 坑槽修補
由于油路面基層施工過程中局部質(zhì)量控制不嚴(yán),路面會出現(xiàn)局部龜裂逐步形成松散、坑槽,針對路面出現(xiàn)的局部破壞如坑槽、松散等,常采用的修補方法是:熱補法、就地?zé)嵩偕?、熱拌冷補法和冷拌冷補法。
3.2.1 路面基層結(jié)構(gòu)未變形、強度充足路段時:過去常采用熱補法,通常的做法是將破壞區(qū)域內(nèi)的舊瀝青料全部清除,然后再用新熱瀝青混合料填補,這種方法可以保證修補質(zhì)量,但大量的舊瀝青混合料被廢棄,造成極大的資源浪費和環(huán)境污染。為了避免資源的浪費,許多段進行了廢料回收研究,將廢舊瀝青混合料回收集中堆放,到一定數(shù)量后應(yīng)運瀝青再生拌和技術(shù)進行再生利用。有的段進行了冷補材料的開發(fā)和應(yīng)用,使用冷補添加劑、稀釋劑(柴油)、瀝青、集料組成的混合料修補路面。有的總段還購買了“就地?zé)嵩偕鷻C械”等進行路面修補。
3.2.2 路面基層結(jié)構(gòu)強度不足或已破壞路段時:將已破壞的路面基層清除到基層底,整平。根據(jù)坑槽面積大小采取不同的壓實機械(壓路機或沖擊夯、平板夯)壓實,根據(jù)原有的基層厚度確定攤鋪兩層或三層水穩(wěn)碎石與原基層高度一致,分層壓石密實達(dá)到壓實度要求,水穩(wěn)基層養(yǎng)生7天。噴灑粘層油后鋪筑油面層。
3.3 路表(封層)處置
在路面養(yǎng)護生產(chǎn)過程中除對坑槽進行規(guī)范的修補外,對坑槽較多和水損壞比較嚴(yán)重的路段采用路面表面封層處理。常用的路表封層措施有:霧狀封層、稀漿封層、碎石封層、瀝青表處、刮油封層等。
3.3.1 霧狀封層:瀝青路面的很多病害都是由于水滲透的原因造成的,有效的預(yù)防路面進水是非常必要的,而路面霧封層技術(shù)措施是一種很直接、有效和經(jīng)濟的預(yù)防性養(yǎng)護措施。霧封層就是在瀝青面層上噴灑一層薄薄的、高滲透性的高分子改良乳化瀝青,以形成一層嚴(yán)密的防水層將路面封閉,起到隔水防滲、保護路面的功能,最大限度地減少路面的水破壞,增大路面集料間的粘結(jié)力,同時減少由于空氣和水滲透引起的表層瀝青老化問題,延長路面使用壽命以及改善外觀等作用。
3.3.2 稀漿封層:瀝青路面經(jīng)過使用,路面基層基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但隨著通車年限的增加,路面開始出現(xiàn)不同程度的氧化、疲勞龜裂、坑洞等病害。稀漿封層是由良好級配的集料(細(xì)砂和礦粉構(gòu)成)和乳化瀝青構(gòu)成的混合物通過專用噴灑器均勻地噴灑在路面上的一層封層,它具有防水、防滑、耐磨等性能以及延長路面使用壽命的作用。稀漿封層對原路面條件有一定要求,原路面基層必須具有足夠的強度和剛度,施工表面平整且無坑洞等病害。因此為了使稀漿封層能夠取得良好效果必須事先對路面病害進行處理,車轍較深路段可先進行車轍修補。稀漿封層預(yù)防養(yǎng)護措施,還將會使舊路面煥然一新。
3.3.3 同步碎石封層:同步碎石封層由于膠結(jié)料和石料的粘結(jié),使得鋪筑后的封層有良好的抗裂性能,減少了路面的裂縫,對原路的裂縫有一定的修復(fù)作用。同步碎石封層表面粗糙,改善了原路面的抗滑性能,提高公路路面的使用功能及服務(wù)水平。同時可以節(jié)省材料、設(shè)備成本,降低工程造價,提高工作效率,由于同步碎石封層設(shè)備的高精確度,也使得勞動強度大大降低。施工完成后,2小時內(nèi)即可通車,縮短了封閉交通的時間,提高了公路的運輸效益。
3.3.4 瀝青表處:瀝青表處路面簡稱瀝青表處,是由瀝青和細(xì)粒碎石按比例組成的一種不大于3厘米的薄層路面。瀝青表處路面薄、造價低、施工簡便、行車性能好,成為提高低等級公路行車質(zhì)量和通行能力的主要路面處置措施。瀝青表處常用的施工方法有層鋪法和拌和法兩種。層鋪法是一種在路面基層上分層澆油、分層撒布細(xì)粒碎石集料,經(jīng)輾壓成型的瀝青表處施工方法。層鋪法施工的特點是分層施工,常用的有兩層法和三層法。拌合法就是在舊路面上鋪筑一薄層熱拌瀝青混合料,其厚度一般在19--38mm,如原路面有坑洞等病害時應(yīng)先將坑洞等病害進行處理。
3.3.5 刮油封層:用特殊的刮油耙在原有路面表面刮一層熱瀝青,將熱瀝青刮入裂縫和空隙中,再均勻地灑一層細(xì)集料,最后用壓路機碾壓將細(xì)集料壓入瀝青中,集料控制在0.1-5mm之間。它具有路面封裂,阻止路面開裂松散,延緩路面老化,提高路面抗滑性能的作用。刮油封層適用于低等級路的預(yù)防性養(yǎng)護。
4、結(jié)束語
總之,瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護實質(zhì)上是一種預(yù)見性、前瞻性、主動性、合理性的保養(yǎng)措施。它并不考慮路面是否已經(jīng)損壞,養(yǎng)護管理人員要經(jīng)常對管養(yǎng)的路段進行巡查,應(yīng)根據(jù)瀝青路面使用過程中的實際情況,正確、合理地選擇不同的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)措施及時進行保養(yǎng)維護,確保路面質(zhì)量,延長路面使用壽命,提高資金的使用效率。
