西部山區(qū)高速公路瀝青路面病害與處治

李瑞昕，王文奇，王　澤，熊　朕，周曉文

(1.中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 ，江蘇南京210019；　2.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 ， 四川成都610039；3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 ， 四川成都610031；　4.西華大學(xué)西華學(xué)院 ， 四川成都610039；　　　　　5.都江堰市城鄉(xiāng)建設(shè)局，四川成都 611830)

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西部山區(qū)高速公路瀝青路面病害與處治

李瑞昕1，王文奇2,3，王澤2，熊朕4，周曉文5

(1.中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 ，江蘇南京210019；2.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院 ， 四川成都610039；3.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院 ， 四川成都610031；4.西華大學(xué)西華學(xué)院 ， 四川成都610039；5.都江堰市城鄉(xiāng)建設(shè)局，四川成都 611830)

摘要西部山區(qū)相當(dāng)數(shù)量的高速公路瀝青路面出現(xiàn)了不同程度的病害。分析研究高速公路瀝青路面典型的三種病害及其產(chǎn)生的原因。分析結(jié)果得出瀝青路面材料再生利用是公路病害處治的一個好的選擇，兩種就地再生方法和兩種廠拌再生方法都有良好的效果。

關(guān)鍵詞山區(qū)高速公路瀝青路面病害處治

0引言

瀝青路面由于具有施工期短、表面平整、養(yǎng)護(hù)維修方便、行車舒適、噪聲小等優(yōu)點，在中國干線公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用[1]。但在重載交通和自然環(huán)境等因素的綜合作用下，瀝青路面早期損壞現(xiàn)象普遍存在，其中包括裂縫、車轍、泛油、松散以及坑槽等不同形式的病害。諸多調(diào)查表明，部分干線公路通車2-3年，甚至僅幾個月就出現(xiàn)路面破損，嚴(yán)重影響行車安全和通行能力[2]。很多山區(qū)高速公路瀝青路面常常是在新建不久，就出現(xiàn)開裂、沉陷、松散、剝落、坑槽等病害，這些常見病害的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了行車速度和安全，加大了汽車磨損，縮短了瀝青路面使用壽命，影響了道路投資效益。

為了保證瀝青路面服務(wù)水平和通行能力就需要在不同時間段內(nèi)展開對病害的養(yǎng)護(hù)處治工作，但是目前在我國公路建設(shè)當(dāng)中重建設(shè)輕養(yǎng)護(hù)的觀念還較為突出，所以在深入分析瀝青路面病害產(chǎn)生的原因和不斷增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的觀念上還需不斷深入，同時也要積極的借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的瀝青路面病害養(yǎng)護(hù)處治技術(shù)來提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量[3]。

本文對我國西部山區(qū)高速道路常見的病害問題進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和分析，并結(jié)合在建設(shè)管理工作中的經(jīng)驗，對處治方法進(jìn)行闡述，提出一個具體實施方案。

1西部山區(qū)高速公路瀝青路面病害

西部山區(qū)由于山高坡陡峭，長大縱坡多，路面開裂嚴(yán)重；交通荷載大，車轍病害嚴(yán)重；部分省份雨量集中，高速公路瀝青路面水損害較為嚴(yán)重，典型的病害有如下幾種：

1.1裂縫

路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一，它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水份使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，加速路面破壞。裂縫分為縱向裂縫和橫向裂縫。

橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設(shè)計不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣，或由于車輛嚴(yán)重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其疲勞強(qiáng)度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式，它有兩種情況：瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。

縱向裂縫可分為兩種情況：一種情況是由于路基壓實度不均勻，路面不均勻沉陷而引起的，如發(fā)生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時，兩幅接茬未處理好，在行車載荷作用下，易形成縱縫。有時，車轍邊緣也會有縱裂縫。

龜裂又稱網(wǎng)裂，通常是由于路面整體強(qiáng)度不足，基層軟化，穩(wěn)定性不良等原因引起的，瀝青路面老化變脆，也會發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。一般多發(fā)生在行車道輪跡下，如圖1所示。

圖1　龜裂

1.2車轍變形

車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。

山區(qū)高速公路車轍中，最主要的是結(jié)構(gòu)性車轍。這種車轍寬度較大，兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，橫斷面呈現(xiàn)凹字形，成都到雅安高速公路車轍如圖2所示。

圖2　成雅高速車轍

1.3水損害

水損害造成的破壞是瀝青混凝土路面在水或凍融循環(huán)的條件下，由于汽車輪動態(tài)荷載的作用，進(jìn)入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力，瀝青膜從集料表面脫落(剝離)，瀝青混合料出現(xiàn)掉粒、松散，繼而形成瀝青混凝土路面水損性坑槽。西部山區(qū)尤其是四川山區(qū)雨量集中，容易造成水損害。

圖3　水損壞造成的坑槽

2處理建議

傳統(tǒng)的瀝青路面養(yǎng)護(hù)通常將舊瀝青混凝土銑刨料直接廢棄，不僅造成資源的極大浪費，而且嚴(yán)重污染環(huán)境[4]。瀝青路面所用高等級瀝青一度達(dá)到6000多元/t, 集料所用玄武巖也曾達(dá)到300元/m3,采用再生瀝青混凝土用于道路大、中修和養(yǎng)護(hù)，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時廢舊瀝青材料對環(huán)境也巨大污染，瀝青還是稀缺資源，養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場采用再生瀝青混合料環(huán)境效益同樣顯著。

2.1就地冷再生

瀝青路面材料就地再生技術(shù)是通過銑刨原有瀝青路面，加入再生劑，養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場再生瀝青混合料，施工速度快、開發(fā)交通快。由于高速公路交通量大，封閉交通進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)比較困難，就地再生瀝青路面材料是個好選擇。原理如圖4所示。

圖4　銑刨原有路面材料和加入再生劑

就地再生分為就地冷再生和就地?zé)嵩偕?/p>

1)道路就地冷再生是在舊路面上加入一定規(guī)格的再生材料,常溫條件下,使用冷再生機(jī)械一次性完成對舊路面結(jié)構(gòu)層的銑刨、破碎、拌和與攤鋪等作業(yè)過程[5]。加入再生材料后,利用再生技術(shù)對舊路進(jìn)行銑刨、破碎、拌和,并整平壓實,形成的均勻、完整的受力層,徹底解決了舊路結(jié)構(gòu)層受力不合理的問題[5]。

江西省梨溫高速公路經(jīng)過就地冷再生養(yǎng)護(hù)，效果良好，泡沫瀝青就地冷再生設(shè)備由銑刨機(jī)、就地冷再生機(jī)、攤鋪機(jī)和壓路機(jī)構(gòu)成，實例如圖5所示。

圖5　江西梨溫高速公路就地冷再生

冷再生技術(shù)具有施工簡便、節(jié)約投資、縮短工期等優(yōu)點,使舊路改造無需中斷交通成為可能[5]。

2)瀝青路面就地?zé)嵩偕且环N針對瀝青路面淺層損壞的維修道路施工技術(shù)，不適合用于路面基層結(jié)構(gòu)損壞的情況。它的最大施工優(yōu)點是環(huán)保、降低造價與節(jié)能，對于存在淺層病害的市政道路工程、高速公路等，采用熱再生技術(shù)快速、顯著改善表面一定深度范圍內(nèi)舊瀝青混凝土，值得推廣應(yīng)用[6]。

就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組由1臺RX4500熱再生機(jī)和1-2臺HM4500加熱機(jī)已經(jīng)壓路機(jī)組成，如圖6所示。

圖6　就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組

2.2廠拌和再生

廠拌再生是把廢舊瀝青混合料運至拌和廠，加以再生劑，必要時添加適量新瀝青，再運至施工現(xiàn)場施工的方法。廠拌再生分為廠拌冷再生和廠拌熱再生。

(1)廠拌冷再生

廠拌冷再生分為有機(jī)再生(加乳化瀝青、泡沫瀝青等)和無機(jī)再生(加水泥、粉煤灰等)。

乳化瀝青冷再生技術(shù)是利用專用機(jī)械設(shè)備先將原破損瀝青路面銑刨、翻挖、破碎，再加入適量的乳化瀝青新、集料(如需要)、穩(wěn)定劑和水，按一定比例拌和成混合料，然后經(jīng)攤鋪和碾壓后形成路面結(jié)構(gòu)層的一種技術(shù)[7]。廠拌冷再生設(shè)備如圖7所示。

圖7　廠拌冷再生設(shè)備

乳化瀝青廠拌和冷再生對渝黔高速公路處治后，路用效果良好。

(2)廠拌熱再生

廠拌熱再生是部分舊瀝青混合料+新礦料+新瀝青而成，屬于有機(jī)再生。目前普遍使用的廠拌熱再生混合料生產(chǎn)設(shè)備是在原間歇式拌合設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加添加舊料的再生機(jī)系統(tǒng)，形成完整的再生混合料生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)，或直接購買成套設(shè)備。廠拌熱再生設(shè)備如圖8所示。

圖8　廠拌熱再生設(shè)備

3結(jié)語

西部山區(qū)由于山高坡陡峭，長大縱坡多，高速公路路面開裂嚴(yán)重；同時交通荷載大，車轍病害嚴(yán)重；部分省份如四川雨量集中，高速公路瀝青路面水損害病害較為嚴(yán)重。再生利用瀝青混合料適合高速公路養(yǎng)護(hù)，就地再生和廠拌再生雖然適用范圍不同，但都有良好的效果。

參考文獻(xiàn)

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文章編號：1008-5580(2015)02-061-03 1008-5580(2015)02-057-04

中圖分類號：U414

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通訊作者：王文奇(1980-)，男，博士研究生，講師，研究方向：道路工程。

基金項目：西華大學(xué)重點科研 (項目編號：THJ10-03)。

收稿日期：2014-10-16