高速公路瀝青混凝土路面病害及養(yǎng)護
2015-05-21
高速公路建成通車后，其養(yǎng)護與維修就成為保證其服務(wù)質(zhì)量和使用壽命的重要手段。由于高速公路交通流量大、行駛速度高，其養(yǎng)護工作在保證施工質(zhì)量的前提下，應(yīng)及時、快速、安全且不能中斷交通。同時，應(yīng)最大限度實行機械化養(yǎng)護，加強路上工人的安全保護，盡量避免頻繁調(diào)動機械設(shè)備。太舊高速公路自通車以來，發(fā)生過不同程度各種各樣的病害，我們在對這些病害進行處治的同時，不斷摸索總結(jié)，形成了一套較為完整的做法和經(jīng)驗。
1、高速公路路面病害分類及形成原因
高速公路通車后，在行車載荷和自然因素作用下，路面可能發(fā)生裂縫、車轍、坑槽、推移、擁包、沉陷、橋頭涵頂跳車、橋面瀝青脫落等常見病害。
1.1 裂縫
路面裂縫可分為龜裂（網(wǎng)裂）、縱裂縫、橫裂縫。
（1）龜裂又稱網(wǎng)裂，通常由于路面整體強度不足、基層濕軟、穩(wěn)定性不良等原因引起。瀝青路面老化變脆，也會發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。
（2）縱裂縫通常產(chǎn)生在拓寬的新舊路面交界處或路基半填半挖處，由路面不均勻沉陷引起。；或在瀝青路面施工的縱向接縫處，由施工接茬處理不善引起；在行車載荷作用下，車轍邊緣也易形成縱縫。
?。?）橫裂縫通常是由于溫度、濕度的變化，路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生收縮而弓愧的；半剛性基層的收縮裂縫及其面層的反射裂縫，大多是橫向裂縫。不論什么樣的裂縫，在行車載荷和氣溫、雨雪等自然因素反復(fù)作用下，都有加速和擴展的趨勢。
1.2 車轍
車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生積累永久性的帶狀凹槽。車轍的產(chǎn)生受內(nèi)因和外因的綜影響，內(nèi)因包括路面結(jié)構(gòu)層次及材料組成，外因包括設(shè)計、施工、交通條件和氣象條件。
（1）路面結(jié)構(gòu)及材料組成
瀝青材料在路面結(jié)構(gòu)中厚度越大，在行車作用下發(fā)生永久變形的變形量越大。故路面結(jié)構(gòu)厚度既要有足夠的承載能力，又要有較好的抗車轍能力。采用剛性或半剛性基層，可以大大減少基層和路基的變形，從而減少路面的整體車轍。瀝青混合料具有一定的蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象，在行車載荷作用下，當(dāng)瀝青混合料的受力超過其彈性極限和屈服點，就可能產(chǎn)生塑性變形，不斷積累形成車轍。車轍的形成還與混合料的選擇有一定的關(guān)系。
?。?）設(shè)計與施工
瀝青混合料配合比、基層材料配合比以及路基土壤組成等設(shè)計，都可能影響車轍的產(chǎn)生。施工時路基的壓實度、排水性能、基層壓實度、路面熱穩(wěn)定性等是否達到規(guī)范要求也都會影響車轍的產(chǎn)生。
?。?）道路交通條件
大量重型或超載車輛在路上行駛，由于其單軸載荷加大，從而更容易產(chǎn)生車轍。
同時車輪在不斷地磨損路面，特別是在車輛行駛較多的主車道上，也是產(chǎn)生車轍的原因。
?。?）氣象條件
由于瀝青混合料是彈塑性材料，瀝青路面是黑色路面，吸收熱量能力強，所以在氣溫較高時，路面在行車載荷反復(fù)作用下極易產(chǎn)生車轍。在下雨或下雪時，由于雨水滲透侵蝕了基層材料，使其軟化，從而使車轍擴大。
1.3 坑槽
坑槽是瀝青混凝土路面常見的病害，其產(chǎn)生的原因有：
?。?）施工時混合料溫度太高，使瀝青老化，粘結(jié)力降低，脆性增加，在行車載荷作用下易形成坑槽；混合料溫度太低，使攤鋪不夠均勻，壓實不充分，導(dǎo)致壓實度不夠，也易形成坑槽。
?。?）路面的下面層標(biāo)高控制不嚴(yán)，導(dǎo)致瀝青上面層結(jié)構(gòu)厚度不夠，從而在行車載荷作用下，這部分混合料易被“帶走”，形成坑槽。
?。?）路面裂縫后，水滲到基層，在行車載荷作用下，基層可能發(fā)生松散、沉陷，從而造成面層進一步龜裂。如此反復(fù)循環(huán)，瀝青面層將發(fā)生脫落沉陷，形成坑槽。
1.4 沉陷
路面發(fā)生的沉陷可分為兩類：局部沉陷和大面積的下陷。
?。?）局部小面積沉陷一般是由基層局部成形不足、強度不夠，在行車載荷作用下，路面發(fā)生龜裂，當(dāng)水滲人后，將已經(jīng)損壞的基層進一步軟化，從而使面層形成沉陷。
?。?）大面積下陷一般是由路基不均勻沉降或局部滑移而引起的。
1.5 推移、擁包
推移擁包在高速公路上不是很常見的病害，其形成原因有：
（1）瀝青混合料配合比不合理，瀝青含量偏高，在氣溫較高時，在行車載荷反復(fù)作用下，面層可能發(fā)生推移。
?。?）基層和面層沒有粘結(jié)好，在車輛高速行駛時，面層可能相對于基層發(fā)生移動，從而發(fā)生擁包推移。
1.6 橋頭涵頂跳車
橋臺臺背填土?xí)r壓實不夠而引起路基不均勻沉降，從而使路面產(chǎn)生沉陷，形成跳車。
1.7 橋面脫落
中粗粒式瀝青混凝土封水性能不佳，當(dāng)橋面排水不暢時，容易在瀝青面層與橋面之間存水，冬季易產(chǎn)生凍脹破壞，在行車載荷作用下，路面容易產(chǎn)生龜裂甚至脫落。特別是在冬季降雪或結(jié)冰后，進行撒鹽融化，由于鹽水對水泥混凝土有腐蝕作用，故當(dāng)鹽水滲透到橋面上時，會對橋面產(chǎn)生不同程度的腐蝕，形成灰漿，從裂縫里反滲到路面面層上，在行車載荷作用下，路面面層很快產(chǎn)生龜裂、脫落、坑槽。
高速公路路面病害雖然從理論上分為以上幾種，但實際上往往是一塊損壞的路面多種病害并存，如裂縫、車轍、坑槽、沉陷并存。
2、高速公路路面病害機械化養(yǎng)護方案
在對病害處治之前，要對病害進行實地調(diào)查。然后根據(jù)病害的類型、面積大小、施工的難易程度、交通流量的大小等確定最佳處治方案，保證養(yǎng)護工作快速、高效、安全。
2.1 單根式的縱向或橫向裂縫
一般在冬季進行灌縫處理。太舊高速公路從德國進口了兩臺Breining灌縫機，專門用于灌縫作業(yè)。施工工藝為：用一種手推噴槍把加熱后的壓縮空氣吹向裂縫，這既可以將縫里雜物吹干凈，又可加熱縫兩側(cè)的瀝青混凝土，然后用瀝青噴槍將灌縫機上已加熱熔化的瀝青灌人裂縫，最后將多余或誤灑的縫外的瀝青清除干凈即可。
2.2 局部龜裂、坑槽、小面積沉陷的修補
可統(tǒng)稱為“小坑槽修補”，其機械配置為：切割機、銑刨機、瀝青灑布車、綜合養(yǎng)護車、手扶式壓路機、光輪膠輪壓路機。施工工藝為：用切割機將修補的范圍切割出來；用銑刨機（或人工）將病害的路面挖除，要確保將損壞的混合料都清除干凈，坑底達到堅實面層；在坑內(nèi)灑布透層油，槽壁要涂刷新的瀝青；用綜合養(yǎng)護車（或人工）將混合料鋪滿鋪平坑槽；用光輪膠輪壓路機（手扶式壓路機）碾壓新鋪混合料，直到碾壓密實，新舊混合料結(jié)合緊密、無縫隙。
用綜合養(yǎng)護車進行路面修補，它不切邊、不清除損壞的路面，而是對損壞路面進行高溫加熱，使其與新鋪料結(jié)合到一起，然后用壓路機進行碾壓。
2.3 大面積的龜裂和沉陷、嚴(yán)重的車轍、橋頭涵頂跳車、橋面脫落或局部路面翻修
這些病害的處治可列人“專項工程”，需專門組織立項進行施工。其機械配置為：切割機、銑刨機、瀝青灑布車、自卸汽車、瀝青拌和機、攤鋪機、光輪膠輪壓路機、劃線車。“專項工程”機械化護在其施工之前要對一些不完全是由路面原因引起的病害作前期處治，比如：
?。?）大面積的路面嚴(yán)重破損，要調(diào)查基層情況，如發(fā)現(xiàn)基層也嚴(yán)重?fù)p壞，則應(yīng)進行徹底的處理，小面積可用瀝青碎石或粗粒式瀝青混凝土填補，大面積的則需重做水泥碎石基層。
?。?）大面積嚴(yán)重沉陷，要調(diào)查沉陷的形成原因，如屬路基不均勻沉陷或滑移，要對路基進行穩(wěn)固理。比如可進行速效水泥灰漿灌樁，然后等路基穩(wěn)定后，對超過15.M的沉陷做水泥碎石基層，超過10cm的沉陷進行瀝青碎石或粗粒式的瀝青混凝土填補。
?。?）對于橋面龜裂脫落，要在銑刨完瀝青路面后，對橋面進行認(rèn)真檢查，徹底清除橋面上的存水和脫落的雜質(zhì)，對于橋面損壞較為嚴(yán)重的部位要進行水泥混凝土加固。
2.4 高速公路大修工程
這是指當(dāng)高速公路達到其服務(wù)周期后進行的使其全面恢復(fù)其設(shè)計狀態(tài)的施工，如整段路面翻修。整段路面罩面。它可以參照高速公路路面施工方法，這里不作多述。
3、“專項工程”機械化養(yǎng)護施工技術(shù)
“專項工程”補修一般來說處理的病害面積較大，施工工藝較復(fù)雜繁瑣，機械化程度也較高。它是路面病害處治較為常用、有一定技術(shù)含量的施工方法，下面作具體闡述。
3.1 施工工藝流程
3.2 施工組織技術(shù)
在開始施工之前要對路面病害段、樁號、路面標(biāo)高、寬度、病害范圍、轉(zhuǎn)彎半徑、超高超寬、縱坡橫坡、路面結(jié)構(gòu)、瀝青混凝土級配、原材料產(chǎn)地和型號規(guī)格等作全面的了解和詳細(xì)的記錄，并要嚴(yán)格依照這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
3.2.1 互路面銑刨
路面銑刨包括：刨前路面測量、切割機切邊。銑刨機銑刨、廢料運輸、刨邊角、清掃余渣、灑布乳化瀝青。
?。?）刨前路面測量。通過測點高程的比較來確定補修的面積、銑刨的面積和銑刨深度。
?。?）切割機切邊。確定補修面積后，要用切割機將邊線切出來，這主要是為了保證坑槽槽壁垂直、槽邊整齊。
?。?）銑刨機銑刨。依據(jù)工程技術(shù)人員提供的銑刨面積和銑刨深度沿著行車方向逐刀地進行銑刨。一般來說銑刨的深度（即路面面層最小結(jié)構(gòu)厚度）為3－4cm，但如果坑槽中有松散物或藏水，則應(yīng)加大銑刨深度，直至徹底露出堅實底層為止。對于未銑刨但需加鋪的路面，銑刨機要在來回行駛過程中將其拉毛，拉毛痕跡深度為3－5mm.
?。?）廢料運輸。銑刨機銑刨時，通過傳輸皮帶將廢舊混合料裝上運輸車輛，運到固定地點進行存放。
?。?）刨邊角、清除余渣。用綜合養(yǎng)護車（液壓鎬或人工）將銑刨機人（提）刀的斜邊與切割機切縫間的少部分殘留路面清除掉，然后人工將坑槽內(nèi)殘留雜物清掃干凈。
?。?）噴灑乳化瀝青。用瀝青灑布車將乳化瀝青噴灑于槽內(nèi)及槽邊接口，經(jīng)2－3h后，乳化瀝青破乳，即可進行攤鋪作業(yè)。
3.2.2 瀝青混合料攤鋪
攤鋪作業(yè)是整個補修過程中保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。
?。?）由于采用滑靴找平施工，對下承層平整度要求甚為嚴(yán)格，故路面補修應(yīng)盡可能采用掛線法施工。
?。?）在攤鋪作業(yè)之前，應(yīng)對施工段的測點進行重新測量，確定其攤鋪厚度，然后打鋼釬、掛鋼絲繩，確定整個攤鋪面。
?。?）當(dāng)坑槽深度超過10cm時，應(yīng)分層進行攤鋪。此時下承層的接頭一定要平整，平整度保持在5mm之內(nèi)。一般情況是用銑刨機將下承層接頭處銑成臺階，切割機將槽壁切直，刨邊、清除雜物后，進行攤鋪、碾壓、冷卻。
?。?）攤鋪厚度應(yīng)考慮虛鋪系數(shù)。
?。?）對于攤鋪不到的邊角，要人工即時進行填補，對于新舊路面的接口要篩分一些細(xì)料，然后人工進行整平。
（6）攤鋪一旦開始，應(yīng)盡量避免停機，直到鋪完坑槽的半幅為止。同時攤鋪機應(yīng)勻速行駛，速度控制在3－5m/min為佳。
3.2.3 瀝青混合料壓實
碾壓采用光輪膠輪壓路機，分初壓、復(fù)壓、終壓三道工序。
（1）碾壓要及時，應(yīng)盡量在較高的溫度和較短的時間內(nèi)完成碾壓。
?。?）碾壓要從坑槽兩邊開始，以1／3輪競壓在新鋪路面上來回碾壓，逐漸向坑槽中間移動。同時，碾壓應(yīng)按階梯形逐步向前推進。
?。?）初壓采用雙鋼輪壓路機靜壓2-遍，復(fù)壓采用振動壓實4-6遍，終壓用膠輪壓路機壓實2-4遍。
?。?）對于新舊路面橫向接縫，可采用小型壓路機進行碾壓，以10-20cm輪競壓實新路面，逐漸向新鋪層移動，直至全輪壓實在新鋪層上。
?。?）壓路機轉(zhuǎn)向、調(diào)頭要在；日路面上進行。
3.2.4 瀝青混合料拌合和運輸
由于攤鋪的不連續(xù)性，所以拌合廠要有足夠大的熱料儲存罐。
?。?）對于瀝青混合料的級配，由于原材料、施工環(huán)境和拌和條件都與路面最初施工時存在差異，所以標(biāo)準(zhǔn)級配可以適當(dāng)
3.2 施工組織技術(shù)
在開始施工之前要對路面病害段、樁號、路面標(biāo)高、寬度、病害范圍、轉(zhuǎn)彎半徑、超高超寬、縱坡橫坡、路面結(jié)構(gòu)、瀝青混凝土級配、原材料產(chǎn)地和型號規(guī)格等作全面的了解和詳細(xì)的記錄，并要嚴(yán)格依照這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
