論高速公路病害處治及防治
2015-08-26
一、概述
損壞時(shí)間早、個(gè)別路段達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命；損壞范圍廣，我省幾乎各條高速公路都存在著不同程度的各種病害；損壞嚴(yán)重，主要反映在對(duì)病害處治時(shí)需要對(duì)基層、面層進(jìn)行較大面積、較大段的挖補(bǔ)重建。
二、公路病害表現(xiàn)形式
我省高速公路病害主要表現(xiàn)形式：主要病害表現(xiàn)形式：車(chē)轍、擁包、裂縫、推移、坑槽、泛油、松散、泛漿、瀝青剝落、沉陷等十幾種反映形式。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析認(rèn)為，從破壞類(lèi)型分，主要有三類(lèi)：車(chē)轍、開(kāi)裂和水損害，即荷載高溫穩(wěn)定破壞，低溫破壞和水損壞。從病害可視程度：表面型病害；隱形病害。以上病害原因往往是交錯(cuò)存在的。
三、公路病害成因及分析
車(chē)轍特征及危害實(shí)質(zhì)是瀝青路面在自然溫度場(chǎng)中經(jīng)受重復(fù)汽車(chē)荷載作用下，瀝青混合料被擠壓而形成的轍槽，而且較嚴(yán)重的轍槽兩邊通常有膨起變形。當(dāng)車(chē)轍達(dá)到一定深度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，同時(shí)雨水天氣，車(chē)轍槽內(nèi)就會(huì)積水，降低路面的抗滑性能，并且轍槽底部在行車(chē)荷載作用下很快產(chǎn)生微小裂縫，導(dǎo)致積水下滲，在水和荷載作用下，裂縫進(jìn)一步發(fā)展，逐步形成網(wǎng)裂、坑槽等病害，嚴(yán)重影響瀝青路面結(jié)構(gòu)性能和使用性能。
我國(guó)路面車(chē)轍主要成因我國(guó)的半剛性基層永久變形非常小，所以半剛性瀝青路面的車(chē)轍主要來(lái)源于面層在高溫和車(chē)輛作用荷載下的塑性流動(dòng)變形，即以壓密型和失穩(wěn)性型車(chē)轍居多。即：瀝青混凝土的壓密和橫向流動(dòng)失穩(wěn)造成了車(chē)轍變形，接近路表的近荷載區(qū)域是變形發(fā)生的主要部位。
路面內(nèi)部應(yīng)力最大、最為集中的區(qū)域位于路表下0cm～8cm，該深度范圍內(nèi)的最大剪切應(yīng)力是基本均勻的，也是整個(gè)受力區(qū)域內(nèi)最大的，這一規(guī)律與荷載分布形式無(wú)關(guān)；荷載的反復(fù)作用在路面結(jié)構(gòu)層底面產(chǎn)生彎拉疲勞的同時(shí)，在路面表面產(chǎn)生了剪切疲勞，而為了滿足抗滑需要往往表面層混合料的空隙率較大，強(qiáng)度較低，這就導(dǎo)致后者更早地出現(xiàn)路面損壞。中面層由于采用了傳統(tǒng)的密級(jí)配瀝青混合料，其高溫穩(wěn)定性欠佳，盡管所處的位置和受力狀態(tài)相對(duì)表面層更優(yōu)越，但是仍然發(fā)生了嚴(yán)重的破壞。而表面層則具有良好的穩(wěn)定性，厚度幾乎無(wú)變化。路表裂縫由輪胎荷載產(chǎn)生的淺表應(yīng)力τmax在超過(guò)面層材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)造成。
車(chē)轍計(jì)算模型分析。在車(chē)轍發(fā)生的路段，橫斷面面積減少量一般都超過(guò)2%，說(shuō)明均發(fā)生了壓縮變形；曲線的起伏說(shuō)明了路面材料橫向的推移、隆起現(xiàn)象；輪跡帶與緊急停車(chē)帶比較，空隙率變化均超過(guò)5%，甚至超過(guò)7%；原試驗(yàn)控制密度過(guò)低，導(dǎo)致路面無(wú)法滿足重載交通需要。車(chē)轍的發(fā)展過(guò)程。壓密變形；剪切損壞和橫向推移；形成完整的車(chē)轍病害。
3.1 高溫病害成因分析與防治
（1）高溫病害成因分析
?、僭O(shè)計(jì)因素：這是高溫病害生成的最根本因素?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足渠化交通的要求，曾經(jīng)大范圍采用的馬歇爾設(shè)計(jì)法已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足重載交通的需要。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念上也沒(méi)有對(duì)瀝青路面長(zhǎng)期使用性能提出明確的要求。材料參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)都沒(méi)有長(zhǎng)期使用性能參數(shù)。路面設(shè)計(jì)受規(guī)范束縛太多，新的試驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)理念很難在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到體現(xiàn)，技術(shù)創(chuàng)新成為空談。
?、谑┕ひ蛩兀黑s工是危害路面建設(shè)質(zhì)量的第一大因素，而施工前的盲目籌備和施工期間的各種不必要的延誤和錯(cuò)誤的工序、工期安排是造成趕工的主要原因。
?、鄄牧弦蛩兀阂蜈s工、偷工減料導(dǎo)致路面材料質(zhì)量無(wú)法得到保障，低質(zhì)量建材導(dǎo)致無(wú)論多么合理的設(shè)計(jì)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
?、芙煌ㄒ蛩兀撼d車(chē)輛反復(fù)作用，引起疲勞破壞。
（2）高溫穩(wěn)定性病害防治
?、?gòu)脑O(shè)計(jì)角度提高起點(diǎn)：采用先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，針對(duì)各結(jié)構(gòu)層特點(diǎn)，有的放矢的設(shè)計(jì)出高模量的和適應(yīng)現(xiàn)代交通需要的瀝青混凝土。
?、诳茖W(xué)安排工序、工期，無(wú)論是新建項(xiàng)目還是養(yǎng)護(hù)大修工程，都要提早計(jì)劃，科學(xué)部署，讓施工人員有時(shí)間和精力干好工程。
③嚴(yán)格施工質(zhì)量控制，特別是針對(duì)壓實(shí)度等關(guān)鍵控制指標(biāo)，要特別加強(qiáng)控制。這樣可以從源頭避免車(chē)轍的發(fā)生；
?、?chē)?yán)格控制材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)：從料廠選擇上考慮產(chǎn)能、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等多方面因素，未雨綢繆的做好材料購(gòu)買(mǎi)、進(jìn)場(chǎng)工作，從源頭解決材料問(wèn)題。
⑤嚴(yán)格杜絕超載車(chē)上路；
⑥及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害，及時(shí)處理，決不能容許病害發(fā)展。
3.2 路表裂縫和普通（傳統(tǒng)）裂縫
新建瀝青路面在投入使用不久，路表面就出現(xiàn)了裂縫，這種裂縫的出現(xiàn)遠(yuǎn)小于路面設(shè)計(jì)的疲勞壽命，有人可以稱(chēng)之為早期裂縫，現(xiàn)場(chǎng)取芯樣試件看出，早期裂縫通常是從表面層開(kāi)始出現(xiàn)的。路表開(kāi)裂與傳統(tǒng)裂縫的關(guān)鍵區(qū)別在于起始開(kāi)裂位置與發(fā)展方向，傳統(tǒng)的裂縫首先在受拉應(yīng)力的瀝青層底發(fā)生，然后逐漸向路表方向開(kāi)展，而路表開(kāi)裂則相反，裂縫首先發(fā)生在路表附近，然后向?yàn)r青層下部發(fā)展。
在10月初對(duì)某高速公路路面裂縫未加任何處理養(yǎng)護(hù)單位就進(jìn)行了4cm的應(yīng)急罩面，只在路表灑布改性瀝青粘結(jié)層，只經(jīng)過(guò)了一冬天（6個(gè)月），發(fā)現(xiàn)（橫向）反射裂縫還是照樣發(fā)生，一直開(kāi)裂到路表面，而縱向路表裂縫上的罩面又出現(xiàn)了從上向下的開(kāi)裂。反射裂縫一般很快貫穿整個(gè)瀝青面層，而表面裂縫的發(fā)展速率則要慢得多。
3.3 路表裂縫
?。?）路表裂縫成因
路面瀝青層內(nèi)的剪應(yīng)力超過(guò)的瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度是產(chǎn)生，而最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在輪胎一側(cè)路表下2-5cm 的位置，因此開(kāi)裂首先從該位置發(fā)生，然后向上、向下兩個(gè)方向發(fā)展，由于更靠近路表，所以裂縫首先在路表表現(xiàn)，而瀝青層下部仍然處于連接狀態(tài)。同時(shí)路表面空隙率比下部空隙率大，再加上瀝青易老化和水因素影響，強(qiáng)度也較小，所以當(dāng)接近路表處受到較大應(yīng)力時(shí)也導(dǎo)致從表面向下開(kāi)裂。 （2）路表裂縫的防治
①施工時(shí)嚴(yán)格控制接縫處理工藝，避免接縫處出現(xiàn)過(guò)大的壓實(shí)度變化；
②通車(chē)后對(duì)各接縫位置加強(qiáng)巡查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害；
?、弁ㄟ^(guò)交通標(biāo)志或設(shè)施，減少車(chē)輛輪胎碾壓接縫處路面的幾率；
?、苷置嫣幚砬?，必須先將各類(lèi)裂縫加以處治，避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展。
3.4 松散坑漕病害
?。?）松散坑漕病害成因
傳統(tǒng)的松散現(xiàn)象都發(fā)生在瀝青面層的頂部，然后不斷的向深度方向發(fā)展，瀝青面層混合料中的集料由于喪失相互間的粘結(jié)而逐漸酥軟直至松垮，松散、坑漕往往同時(shí)發(fā)生。該類(lèi)病害的成因是瀝青與集料粘附性差導(dǎo)致混合料水穩(wěn)定性不足。病害的發(fā)生往往是整體性的，即某個(gè)水穩(wěn)定性不足的瀝青結(jié)構(gòu)層發(fā)生全厚度的松散、坑漕。
?。?）松散病害的防治
對(duì)于一般表層松散、坑漕：可以采取養(yǎng)護(hù)規(guī)范推薦的處治方法，同時(shí)，對(duì)于大面積、較嚴(yán)重的該類(lèi)病害或大面積的病害隱患，提前采取補(bǔ)強(qiáng)手段進(jìn)行處治會(huì)起到防患于未然的效果。提前發(fā)現(xiàn)表面層出現(xiàn)密集的微小坑漕和少量骨料散失是阻止病害深入發(fā)展的必要措施。
3.5 內(nèi)部松散病害
?。?）內(nèi)部松散病害成因
內(nèi)部松散一般被認(rèn)為是瀝青的遷移引起的，是水損壞的一種形式；反復(fù)剪切也是一個(gè)重要誘發(fā)因素：中面層集料由于長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受高應(yīng)力而發(fā)生了破碎或不斷的位移，使裹覆在集料表面的瀝青膜同時(shí)發(fā)生斷裂，瀝青與集料的粘結(jié)面直接暴露出來(lái)，這時(shí)如果有外界水的侵入，瀝青膜將迅速剝落而向上遷移，出現(xiàn)內(nèi)部松散。
?。?）對(duì)內(nèi)部松散的防治
①及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部病害征兆：日常巡查中要格外注意表面層出現(xiàn)密集、不規(guī)則的表面網(wǎng)裂區(qū)域，特別是當(dāng)這些區(qū)域出現(xiàn)在輪跡帶內(nèi)，且重車(chē)通過(guò)瞬間該處有明顯的瞬間壓密后又反彈癥狀時(shí)，一般可以認(rèn)為該處內(nèi)部面層以松散失效；
②為確認(rèn)病害，應(yīng)及時(shí)鉆芯察看；對(duì)內(nèi)部松散的防治
?、蹖?duì)已經(jīng)確認(rèn)內(nèi)部松散的部位，建議挖除實(shí)效部分結(jié)構(gòu)層，采用熱混合料或溫拌混合料（溫補(bǔ)料）填充碾壓補(bǔ)強(qiáng)。冷補(bǔ)料雖然施工快捷簡(jiǎn)便，但是形成強(qiáng)度低，壓實(shí)度差，容易在輪跡帶形成新的薄弱面。
3.6 對(duì)隱形病害的防治
以?xún)?nèi)部松散為代表的隱形病害看似難以察覺(jué)，但是還是有一套方法可以借鑒，以求早發(fā)現(xiàn)、早治理。
?、賰?nèi)部出現(xiàn)損壞的區(qū)域，必然出現(xiàn)可視的壓力沉降，如重車(chē)通過(guò)時(shí)的反彈現(xiàn)象；
?、谝话闱闆r下路表面會(huì)出現(xiàn)密集裂縫，這實(shí)際上是一種反射和應(yīng)力共同作用下的病害延伸；
?、垡矣趹岩桑阂坏┏霈F(xiàn)以上病害征兆，要敢于提出，敢于及時(shí)采取鉆芯等措施進(jìn)行驗(yàn)證，不能把病害“養(yǎng)大”，當(dāng)病害已經(jīng)嚴(yán)重到教科書(shū)上列舉的程度時(shí)，處治起來(lái)就麻煩了，對(duì)行車(chē)的明顯影響也隨之產(chǎn)生。
通過(guò)以上所述，公路病害有待我們?nèi)フJ(rèn)真解決，把病害處理到最佳，使公路事業(yè)更上一個(gè)新臺(tái)階。
