公路瀝青路面早期病害原因分析及處置措施
2012-01-17 來源：網(wǎng)絡(luò)
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(hù)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(hù)維修措施養(yǎng)好瀝青路面,確保瀝青路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量,降低管養(yǎng)成本,節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,提高資金的投資效益,成為公路養(yǎng)護(hù)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(jìn)行分析及如何采取預(yù)防性措施進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度、高密度的半剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計,雖然強(qiáng)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(qiáng)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(hù)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(qiáng),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(qiáng),路表水浸入路面。細(xì)集料過多,路面強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行修補(bǔ),目前大多有冷補(bǔ),但效果不理想,耐久性差;也有熱補(bǔ)方式（如熱再生）,且效率低,經(jīng)濟(jì)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(hù)。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)資金的使用效益。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提是路面基層強(qiáng)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(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)的主動性、計劃性、合理性。其目的是達(dá)到養(yǎng)護(hù)的最佳成本效益?？筛鶕?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(hù)措施:
3.1 灌縫、封縫
灌縫、封縫是為了阻止地表水進(jìn)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(kuò)展,及時對反射裂縫進(jìn)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(bǔ)裂縫和壓漿法修補(bǔ)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(hù)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(jī)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(qiáng)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(hù)中證明效果較好。
3.2 坑槽修補(bǔ)
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(bǔ)方法是:熱補(bǔ)法、就地?zé)嵩偕ā岚枥溲a(bǔ)法和冷拌冷補(bǔ)法。
3.2.1 路面基層結(jié)構(gòu)未變形、強(qiáng)度充足路段時:過去常采用熱補(bǔ)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(bǔ),這種方法可以保證修補(bǔ)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(fèi)和環(huán)境污染。為了避免資源的浪費(fèi),許多段進(jìn)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(yùn)瀝青再生拌和技術(shù)進(jìn)行再生利用。有的段進(jìn)行了冷補(bǔ)材料的開發(fā)和應(yīng)用,使用冷補(bǔ)添加劑、稀釋劑（柴油）、瀝青、集料組成的混合料修補(bǔ)路面。有的總段還購買了“就地?zé)嵩偕鷻C(jī)械”等進(jìn)行路面修補(bǔ)。
3.2.2 路面基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)械（壓路機(jī)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(hù)生產(chǎn)過程中除對坑槽進(jìn)行規(guī)范的修補(bǔ)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(jìn)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(jì)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)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(qiáng)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(jìn)行處理,車轍較深路段可先進(jìn)行車轍修補(bǔ)。稀漿封層預(yù)防養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(yùn)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(jìn)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(jī)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(hù)。
4、結(jié)束語
總之,瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)管理人員要經(jīng)常對管養(yǎng)的路段進(jìn)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(hù)技術(shù)措施及時進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù),確保路面質(zhì)量,延長路面使用壽命,提高資金的使用效率。
