高速公路路面病害及成因預(yù)測(cè)

王燕重

(唐山遠(yuǎn)大實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司)

1 高速公路路面病害成因

1.1 裂縫形成的主要原因

(1)地基沉降。

有些路段處于丘陵低洼或河谷處,地基含水量較高,但在設(shè)計(jì)及施工時(shí)沒有做適當(dāng)處理,在高填土后,由于地基承載能力的差別出現(xiàn)不均勻沉降,造成路面縱向開裂。在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化處或構(gòu)造物臺(tái)背與路段交接處,因地基或路基與構(gòu)造物差異沉降導(dǎo)致基層開裂,并反射到瀝青面層,形成裂縫。

(2)施工不當(dāng)。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致施工厚度不足。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層沒有拌和到底,在底部留有素土夾層,路基壓實(shí)不均勻,暗埋式構(gòu)造處因構(gòu)造物長(zhǎng)度限制,路基邊緣不能超寬碾壓,致使路基邊緣壓實(shí)度不夠,或者混合料攤鋪時(shí)縱向施工搭接質(zhì)量不好,都會(huì)造成裂縫。

(3)滲透破壞。

中心分隔帶、路表、邊坡等滲水,使局部路基受水浸泡后承載力值降低,在動(dòng)靜荷載的作用下,路基滑動(dòng)產(chǎn)生裂縫,如果填料為弱膨脹土,在施工中未做適當(dāng)處理,滲水后含水量變化,可能會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(4)溫度變化。

溫度變化引起的收縮變形使面層底面承受拉力,當(dāng)拉力超過瀝青面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)就使瀝青面層底部拉裂,并隨著溫濕的循環(huán)變化及行車荷載的反復(fù)作用而導(dǎo)致瀝青面層低面裂縫。

1.2 坑槽形成的主要原因

(1)水滲透。由于水滲透形成坑槽是高速公路路面病害的最常見的現(xiàn)象之一。雨水由瀝青路面大空隙或破損處滲入,停留在基層表面上,在行車荷載反復(fù)作用下沖刷半剛性基層的細(xì)料并逐漸形成灰漿,使瀝青面層與基層脫離,灰漿被行車荷載擠壓,通過面層裂縫或面層混合料中的空隙唧到表面。在產(chǎn)生唧漿的位置,瀝青面層產(chǎn)生網(wǎng)裂,接著一些碎裂的小塊面層或基層材料被車輪帶走,而逐步形成坑洞,并不斷的擴(kuò)大,最后形成坑槽。

(2)油污滲透。車輛修理或機(jī)動(dòng)車用油滲入路面,污染使瀝青混合料松散,經(jīng)行車碾壓后也可能逐步形成坑槽。

1.3 車轍形成的主要原因

(1)行車荷載。車輛按規(guī)定正常在行車道行駛,使得高速公路的交通渠化現(xiàn)象非常突出,高速公路交通量大,受超重車影響大,隨著車輛荷載作用次數(shù)增加,行車道車輛輪跡處進(jìn)一步壓實(shí)并逐漸形成不同程度的車槽。

(2)施工質(zhì)量不過關(guān)。因基層的厚度不足或因基層材料、施工、養(yǎng)生不當(dāng)導(dǎo)致基層整體強(qiáng)度不足,由于荷載作用超過路面各層的強(qiáng)度,使得路表變形過大而形成轍槽和推移。

(3)高溫作用。由于瀝青混合料是一種彈塑性材料,如瀝青、礦料的選材不當(dāng)或混合料組成不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性相對(duì)較差、抗塑性變形能力降低,在高溫條件下,車輪碾壓反復(fù)作用,荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定極限,使流動(dòng)變形不斷積累形成車轍。

1.4 泛油形成的主要原因

(1)混合料配比不當(dāng)?；旌狭现袨r青用量過多或空隙率過小,在車輛荷載反復(fù)作用下,多余瀝青由下部泛到路表形成泛油。細(xì)料含量過少,混合料比表面積較小,則瀝青用量相對(duì)較多,也易出現(xiàn)泛油。

(2)粘層油用量過多。噴灑過多粘層油和灑布不均勻也會(huì)出現(xiàn)局部泛油現(xiàn)象。

(3)施工質(zhì)量較差。攤鋪時(shí)混合料產(chǎn)生離析,局部細(xì)料過分集中,也易泛油。

(4)水滲透。雨水滲入使下層瀝青與石料剝離,在水作用下瀝青膜剝落,上泛引起表層泛油。

2 高速公路路面病害防治要點(diǎn)

2.1 裂縫的防治措施

預(yù)防裂縫產(chǎn)生的主要措施是處理好地基,若路基分層填筑和壓實(shí)度較好,使路基盡可能均勻,在預(yù)先采取措施防止地表面水滲入地基的情況下,可以大幅度減少裂縫的數(shù)量,同時(shí)顯著延緩裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。對(duì)于縫寬小于 3mm的裂縫可不作處理,大于3mm小于5mm的縱向裂縫,首先將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹凈塵土后,采用熱瀝青或乳化瀝青灌縫撒料法封堵。如縱縫進(jìn)一步擴(kuò)大,出現(xiàn)啃邊、錯(cuò)臺(tái)且裂縫寬大于 5mm時(shí),則需銑刨上面層和中面層,并對(duì)裂縫先行填實(shí),沿縱縫鋪設(shè)玻璃格柵,攤鋪中面層,然后在中面層上沿縱向每隔5m設(shè)寬為1.2m的玻璃格柵,最后再攤鋪上面層;如橫向縫寬在 5mm以上,可將縫口雜物清除,或沿裂縫開槽后用壓縮空氣吹凈,采用砂料式或細(xì)粒式熱拌瀝青混合料填充搗實(shí),并用烙鐵封口。對(duì)于由土基沉降引起的橫向裂縫,如出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、啃邊、裂縫寬度大于 5mm以上的,則需沿橫縫兩側(cè)各 50～100cm范圍內(nèi)開槽,挖除上面層,先將裂縫填實(shí),然后沿橫縫加鋪玻璃格刪,重新攤鋪上面層;對(duì)于龜裂情況不嚴(yán)重的可用玻璃纖維布罩面,對(duì)于大面積的龜裂,常加鋪乳化瀝青封層或在補(bǔ)強(qiáng)基層后,再重新罩面,并修復(fù)路面。裂縫小于 6mm可不留開槽直接灌縫,需用吹風(fēng)機(jī)吹凈裂縫;裂縫大于6mm用擴(kuò)縫機(jī)擴(kuò)縫,擴(kuò)縫機(jī)割縫后,用空壓機(jī)吹凈塵屑后灌縫。灌縫后撒干水泥粉混合砂養(yǎng)生。

2.2 坑槽的防治措施

(1)冷補(bǔ)法。

首先測(cè)定坑橫的深度,劃出切槽修補(bǔ)的范圍,用液壓風(fēng)鎬切槽,用高壓風(fēng)槍將槽底、槽壁廢料及粉塵清除干凈。然后用噴燈烘干槽底、槽壁,并在其表面均勻噴灑一薄層粘層油。最后將預(yù)備好的熱料填補(bǔ)至坑槽中,如厚度大于 6cm將分層填筑,從四面向中間碾壓。

(2)熱補(bǔ)法。

首先根據(jù)坑槽修補(bǔ)范圍確定熱輻射加熱板區(qū)域,將加熱板調(diào)到合適位置,加熱 5min左右,使被修補(bǔ)區(qū)域路面軟化。然后將預(yù)備好的熱料放到被修補(bǔ)處,攪拌攤平,并從四面向中間碾壓。用熱補(bǔ)法進(jìn)行坑槽修補(bǔ),方便簡(jiǎn)單。目前施工常用的加熱設(shè)備有日本JSD養(yǎng)護(hù)王和綜合養(yǎng)護(hù)設(shè)備。

2.3 車轍的防治措施

首先,應(yīng)選取適宜的筑路材料。選用低含蠟量的高粘度瀝青,以及表面粗糙、嵌擠作用好、與瀝青粘結(jié)性能強(qiáng)的集料,可在一定程度上緩解車轍的形成。其次,在施工中要加強(qiáng)壓實(shí)度的控制。再次,在高溫季節(jié),應(yīng)嚴(yán)格控制大型車輛超載。車轍修復(fù)時(shí),易采用小型銑刨機(jī)銑上面層 4cm,寬度為整個(gè)車道,洗凈清理完畢后,重新鋪筑上面層和磨耗層,以達(dá)到路面平整度效果。目前也可采用美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家研究的熱再生,直接運(yùn)用銑刨、拌和、攤鋪、碾壓,配套設(shè)備修復(fù)路面車轍。

[1] 于玲,劉鋼,周曉丹等.高速公路瀝青路面典型病害及分析[J].沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,(1).