長益高速公路大修后路面早期病害防治對策

余正國

(湖南長益高速公路有限公司，湖南 長沙 410205)

0 前言

湖南長益高速公路于1998 年7 月1 日建成通車，是湖南高速公路網(wǎng)“六縱九橫三環(huán)”中的第三橫，東接長沙市岳麓大道，西至益陽資江二橋南引道與益常段相接，全長76 km，原路面為水泥混凝土路面。通車10 a 后，由于交通流量增長及超重、超載等原因影響，路面病害陸續(xù)發(fā)生，路況指標(biāo)急速下降，養(yǎng)護(hù)維修任務(wù)日趨繁重。長益高速公路有限公司于2009 年先期啟動對K72+030 ～K76+000 路段進(jìn)行大修試驗(yàn)路施工。2011 年7 月對K14+400～K72+030 路段57.63 km 進(jìn)行大修工程施工。大修后通車3 a 來，K14 ～K72 段由于新的路面采用長壽命周期理念的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)(連續(xù)配筋砼基層+雙改性橡膠瀝青面層)，瀝青面層平整密實(shí)，各項(xiàng)路況指標(biāo)均優(yōu)良。長益高速公路大修后通車條件大為改善，致使交通量急劇增長，加之設(shè)計(jì)缺陷及施工經(jīng)驗(yàn)不足等綜合因素影響，大修后路面也出現(xiàn)了一些早期病害。而K72 ～K76 大修試驗(yàn)段則出現(xiàn)較多的裂縫、車轍等病害。本文對長益高速公路大修后的交通量與瀝青路面的技術(shù)狀況進(jìn)行調(diào)查，分析了大修后路面早期病害發(fā)生原因，結(jié)合長益高速公路實(shí)際情況，提出了具有針對性的防治對策，供其他高速公路瀝青路面大修工程借鑒。

1 長益高速公路大修方案簡介

1)K14 ～K73 段大修主線路面加鋪方案為:

舊水泥砼路面病害綜合處治+2 cm AC－10 隔離調(diào)平層+16 cm 連續(xù)配筋砼加鋪層+1 cm 橡膠瀝青粘結(jié)層SAMI+5 cm 雙復(fù)合橡膠瀝青ARHM－20下面層+4 cm 雙復(fù)合橡膠瀝青ARHM－13 上面層。

2)K72 ～K76 大修試驗(yàn)段采用了多種大修處治方案，具體見表1。

表1 K72+030 ～K76+000 段現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)表

2 路況調(diào)查與分析

2.1 交通量調(diào)查及荷載分析

根據(jù)長益高速公路交通流量觀測點(diǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014 年8 月年長益高速公路日均交通量已超2.2萬輛，與原設(shè)計(jì)交通量(設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道的累計(jì)當(dāng)量軸次為2.764×107次)相比，處于超負(fù)荷狀態(tài)?，F(xiàn)有交通量和交通量軸載情況見表1、表2，其中表1 中交通量觀測時間為2014 年8 月15 ～8 月16 日48 h。

表1 現(xiàn)有交通量調(diào)查情況

表2 現(xiàn)有交通量軸載情況

2.2 路面技術(shù)狀況調(diào)查

大修完成后，長益高速公路有限公司委托相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)按季度、年度對大修路段路面技術(shù)狀況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，實(shí)時掌握大修后路面的技術(shù)狀況。

2.2.1 路面破損狀況

大修后近3 a 來K14 ～K72 段路面破損調(diào)查數(shù)據(jù)見表3，PCI 變化趨勢見圖1。

表3 近3 a 路面破損狀況PCI

由表3 可知，路面破損狀況評定等級為優(yōu)，整體路況為優(yōu)等。從圖1 可知，近3 a 路面破損狀況呈遞減趨勢，且右行車道較左行車道衰減幅度更大。從現(xiàn)場調(diào)查的情況可以看出，裂縫類病害在全線均有分布，主要表現(xiàn)為橫向、縱向裂縫，個別路段的裂縫發(fā)展成局部小坑槽。

圖1 長益高速公路近3 a PCI 值

2.2.2 路面車轍

大修后近3 a 來K14 ～K72 段的車轍檢測數(shù)據(jù)分析可知(見表4)，長益高速公路K14 ～K72 大修段2012 年、2013 年左幅行車道車轍平均深度分別為2.56、4.45 mm;右幅行車道車轍深度分別為2.89、4.71 mm。車轍深度較淺，總體處于優(yōu)等。

表4 近2 a 路面車轍狀況 mm

2.2.3 路面平整度

長益高速公路近2 a 路面平整度檢測結(jié)果如表5 所示。由表5 可知，長益高速公路左、右幅行車道路面行駛質(zhì)量指數(shù)平均值為93.39，總體為優(yōu)。

表5 近2 a 路面平整度狀況 (m·km－1)

2.2.4 路面抗滑性能

2012 年和2013 年路面抗滑性能檢測結(jié)果如表6 所示。由表6 可知，長益高速公路左、右幅行車道路面抗滑性能均為優(yōu)等。

表6 路面抗滑性能調(diào)查結(jié)果(SFC)

3 早期病害調(diào)查及原因分析

3.1 K14 ～K72 段病害調(diào)查及原因分析

該段由于采用了“舊砼板綜合處治+連續(xù)配筋砼補(bǔ)強(qiáng)層+應(yīng)力吸收層+9 cm 瀝青面層”長壽命復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，通車3 a 來，目前路況總體很好。經(jīng)調(diào)查，僅少數(shù)局部路段出現(xiàn)了一定程度的橫向裂縫等路面早期病害。分析其特征為反射裂縫，其原因是舊砼板接裂縫反射上來，或者連續(xù)配筋砼由于混凝土不均勻、施工差異性造成其自身出現(xiàn)較寬的收縮裂縫后反射到瀝青面層。

3.2 K72 ～K76 大修試驗(yàn)段病害調(diào)查及原因分析

K72 ～K76 段通車后很快就出現(xiàn)了早期病害，主要的病害為:裂縫、車轍兩類。

3.2.1 裂縫病害調(diào)查及原因分析

長益高速公路K72 ～K76 大修試驗(yàn)段出現(xiàn)大量的反射裂縫(除K75+368 ～K76+000 左側(cè)外)，平均5 ～10 m 就有1 條橫向裂縫，部分路段有較規(guī)則的縱向接縫，也就是說原舊砼板的所有接裂縫幾乎全部反射上來。很明顯由于加鋪的僅為帶傳力桿的普通素砼板或直接加鋪，存在的大量接縫，而素砼板上僅僅加鋪了較薄的瀝青面層，雖然做了一層應(yīng)力吸收層，但在車輛行車荷載、溫度荷載的作用下，在瀝青層內(nèi)部產(chǎn)生了較大的水平拉應(yīng)力和垂直剪應(yīng)力，導(dǎo)致了舊砼板的接裂縫很快反射上來。

而K75+368 ～K76+000 段(左側(cè))是采用了舊砼破碎穩(wěn)固或破碎清理的方法來處治舊砼板，基本解決了舊砼板接裂縫反射的問題，雖然貧砼基層也可能開裂，但其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于素砼板，其開裂的嚴(yán)重程度遠(yuǎn)小于素砼板。同時，K75+368 ～K76+000 段(左側(cè))加鋪的瀝青層較厚達(dá)18 cm，還設(shè)置一層1 cm 厚的應(yīng)力吸收層，因此該段的橫向裂縫很少，只有少數(shù)2 ～3 條。

3.2.2 車轍

通過現(xiàn)場調(diào)查表明，長益高速公路K72 ～K76段出現(xiàn)了較明顯的車轍，其中K72 ～K73 右側(cè)行車道較為嚴(yán)重，車輛最嚴(yán)重的地方達(dá)到30 ～40 mm，平均車轍深度達(dá)到15.23 mm，其他路段的平均車轍深度在6 ～10 mm 左右。根據(jù)調(diào)查結(jié)果。K72 ～K73右側(cè)行車道已發(fā)展成流動性車轍，其他路段仍為壓密性車轍。

路面車轍主要為壓密型車轍和磨耗型車轍兩種類型(見圖2)。分析認(rèn)為，在汽車荷載的作用下，瀝青混合料會進(jìn)一步擠密，空隙率降低，路面會產(chǎn)生一定壓密型車轍，長益高速公路的車轍前期主要為壓密型車轍，經(jīng)過運(yùn)行1 ～2 a 后，路面壓密過程已基本完成，而后車轍的發(fā)展將以流變型車轍為主。目前車轍的程度較淺，總體處于優(yōu)的水平，不會影響到車輛正常通行和安全。但右幅行車道大修試驗(yàn)段K72+000 ～K73+000 車轍相對較深，平均車轍深度已達(dá)到15 mm，已經(jīng)主要表現(xiàn)為流變型車轍，盡管目前對道路通行沒有明顯影響，但可能影響交通安全，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，當(dāng)車轍深度超過20 mm 時應(yīng)考慮進(jìn)行專項(xiàng)處治。

圖2 車轍病害

4 防治對策

4.1 大修試驗(yàn)段防治對策

長益高速公路大修試驗(yàn)段(K72 ～K76 段)是2009 年修筑的，目前損害嚴(yán)重，從其損壞原因來看，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“普通水泥混凝土+薄瀝青面層”的結(jié)構(gòu)方案有一定的問題，“應(yīng)力吸收層+薄瀝青面層”難以達(dá)到防反射裂縫的作用。作為試驗(yàn)路段，其經(jīng)驗(yàn)值得進(jìn)一步分析總結(jié)，也達(dá)到了試驗(yàn)路的目的。根據(jù)試驗(yàn)段的實(shí)際情況，提出如下基于短期、中期、長期的防治對策:

1)短期對策(中修對策):

對裂縫進(jìn)行灌縫，并用抗裂貼防水。有效防止雨水下滲，對下面脫空壓漿處理。短期可采用“熱再生4 cm 原路面、并加鋪2 ～3 cm 新改性瀝青SMA－13”或“舊瀝青路面病害處治(深車轍路段應(yīng)銑刨重鋪)+防裂應(yīng)力吸收層+4 cm 改性瀝青SMA－13”的方案處治。

2)中長期對策(大修對策):

舊路處治方案:將表面6 cm 厚橡膠瀝青混凝土面層挖除，將舊砼板(原砼板+2009 年加鋪的砼板)破碎，可采用共振破碎或多錘頭破碎的破碎方式，破碎后表面貫入改性乳化瀝青，后碾壓，形成一個柔性基層。

加鋪方案:8 ～10 cm 加纖維瀝青穩(wěn)定碎石+6 cm 厚改性瀝青AC－20C+4 cm 厚改性瀝青SMA－13。必要時，可加鋪一層結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)層，可采用水泥穩(wěn)定碎石基層或?yàn)r青穩(wěn)定碎石基層。

4.2 主線大修段(K72 ～K76 段)防治對策

對于該段出現(xiàn)的一些情況，提出以下短期、中期防治對策:

1)短期養(yǎng)護(hù)對策(日常養(yǎng)護(hù)):用抗裂粘等材料封縫，防止雨水進(jìn)入，對較寬的裂縫，還要先灌縫。

2)中長期對策(大中修):對裂縫進(jìn)行處理，對兩砼板間、舊砼板與基層間出現(xiàn)脫空、舊砼板與基層出現(xiàn)的脫空，采用壓漿處理;之后設(shè)置一層防裂應(yīng)力吸收層，再加鋪一層4 cm 改性瀝青SMA－13。

5 結(jié)語

1)長益高速公路大修后，交通量急劇增長，路面已處于超負(fù)荷工作狀態(tài)。

2)全線路面破損狀況、車轍、平整度和抗滑性能總體均處于優(yōu)等水平，通車3 a，主線大修段整體路用性能良好。但大修試驗(yàn)段局部路段出現(xiàn)了一定程度的裂縫、車轍等路面早期病害。

3)通過長益高速公路主線大修段、大修試驗(yàn)段的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可以看出:在重載重交通高速公路上“舊砼+素砼+薄層罩面”的方案難以解決“白+黑”的反射裂縫問題;而采用“舊砼破碎穩(wěn)固+補(bǔ)強(qiáng)層+厚瀝青面層”和“調(diào)平隔離層+連續(xù)配筋補(bǔ)強(qiáng)層+2 層瀝青罩面層”這兩種舊砼處治方案是可行的，在保證結(jié)構(gòu)承載能力和疲勞性能的前提下，能有效地防止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生。

4)大修試驗(yàn)路段可采用相應(yīng)的短期、中期、長期養(yǎng)護(hù)對策，大修主線可采用相應(yīng)的短期、中期養(yǎng)護(hù)對策，有效地提高路用性能、提高使用壽命。

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