新疆S210線庫和公路預(yù)防性養(yǎng)護方案研究

奚 鶴

(新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830006)

1 S210線庫和公路概況

S210線庫和公路是G217線與G315線的重要連接線，穿越塔克拉瑪干沙漠。S210線起點位于G217線K1089庫車立交處，終點位于G315線K2443處，全長642.3 km，該公路等級為二級公路，設(shè)計速度80 km/h。

S210線庫和公路K136～K165段和K191～K220段自2008年底建成通車至2016年，沙雅公路分局和阿拉爾公路管理分局一直對其進行日常養(yǎng)護，未進行大中修養(yǎng)護處理。在長期交通荷載和氣候環(huán)境因素作用下，路面出現(xiàn)了縱、橫裂縫、塊裂、龜裂、松散等病害，已經(jīng)影響到行車舒適性和安全性。為了防止此路段公路病害的迅速擴展和使用性能迅速降低，急需對既有公路進行預(yù)防性養(yǎng)護，延長使用壽命并使路面使用狀況在使用壽命期間保持在相對較高的服務(wù)水平，有效改善行車舒適性和安全性。

本項目位于天山山麓以南、塔里木盆地北緣，地處塔里木河流域。地形平緩，局部段落分布有低矮沙丘，海拔高度在985 m～1 020 m之間，沿線兩側(cè)主要為胡楊、紅柳和鹽梭梭等灌木植被。所處區(qū)域為大陸性溫暖帶干旱氣候，年平均蒸發(fā)量達1 137mm，年平均降水量僅為43 mm。夏季干熱，冬季干冷，晝夜溫差大，氣候變化劇烈。

S210線路基寬10 m，路面寬8.5 m，填方邊坡均為1∶3，挖方邊坡均為1∶4。路基采用風積沙填筑，以填方為主，平均填土高度約1.5 m，路基填土分層填筑、壓實，路基總體情況良好。路面結(jié)構(gòu)為：4 cm中粒式瀝青混凝土(AC-16 c)+12 cm級配礫石基層+25 cm天然砂礫底基層。天然砂礫底基層下設(shè)置了一層聚丙烯編織布，防止砂礫因車輛荷載作用陷入風積沙路基。

2 病害原因分析

2.1 路基病害原因分析

(1)土路肩虧損。土路肩虧損主要是由于雨水沖刷、風蝕造成的。

(2)邊坡沖溝。由于路基填料為風積沙，雨水沖蝕掏刷引起路基邊坡出現(xiàn)局部沖溝和缺口，如不及時填料整修，沖溝會快速發(fā)展擴大，影響路基的穩(wěn)定。

(3)虧坡。主要是由于雨水沖刷以及風蝕造成路基虧坡。由于本段路基填料為風積沙，沙粒易被風和雨帶走，風積沙邊坡逐漸被掏空、陡立，導(dǎo)致路基虧坡。

2.2 路面病害原因分析

(1)橫向裂縫。根據(jù)現(xiàn)場路面挖探觀測可知，本段橫向裂縫基本自上而下發(fā)展，貫通瀝青混凝土面層，而級配礫石基層沒有裂縫。從路面鉆芯、挖探情況看，瀝青面層整體性、強度一般，路面基層為級配礫石，無基層反射裂縫。

本項目夏季晝夜溫差可達20 ℃以上，寒暑懸殊、晝夜溫差大。夜間氣溫迅速降低，瀝青面層溫度也隨之下降，溫度應(yīng)力增長的速度大于瀝青混合料的應(yīng)力松弛速度，當超過混合料的極限拉伸應(yīng)變時便產(chǎn)生了開裂。由此可判斷，橫向裂縫主要是瀝青混凝土溫度收縮所致。

(2)縱向裂縫。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查可知，本段縱向裂縫病害主要分布于路基中心線附近，與道路中線大致平行，并且間斷出現(xiàn)。

(3)塊狀裂縫。塊狀裂縫是瀝青面層在行車荷載的重復(fù)作用下，橫向裂縫逐步發(fā)展，路面逐漸產(chǎn)生疲勞破壞，縱向裂縫貫穿于橫向裂縫之間，橫縱裂縫交錯產(chǎn)生塊狀裂縫。

(4)龜裂。龜裂是本段路面病害類型之一，龜裂表現(xiàn)為分布于整個路面寬度內(nèi)，但輪跡帶處龜裂發(fā)展較為嚴重。結(jié)合現(xiàn)場路況調(diào)查與檢測，初步判斷本段龜裂病害產(chǎn)生原因主要是由于路面疲勞和低溫縮裂所致。

2.3 橋涵病害原因分析

(1)橋板、臺身裂縫。橋板、臺身裂縫主要為非結(jié)構(gòu)裂縫，主要受外界溫度變化、混凝土收縮等因素引起。

(2)涵洞鉸縫填料脫落。施工工藝不到位，加之車輛的沖擊作用，導(dǎo)致洞頂鉸縫填料脫落，進而導(dǎo)致頂板間距擴大。

(3)涵洞鉸縫滲水。接縫施工工藝不到位導(dǎo)致接縫脫落、板間距擴大，使得水分下滲；防水層設(shè)置不足。

(4)錐坡開裂破損。一般是由于填土不密實，地基不均勻沉降造成；有部分錐坡坡面破碎嚴重，是由于基礎(chǔ)壓實度不足，受到重物沖擊產(chǎn)生的。

3 預(yù)防性養(yǎng)護方案

3.1 路基預(yù)防性養(yǎng)護方案

(1)土路肩虧損。對土路肩虧損病害，采用天然砂礫培填土路肩，培填壓實后與路面邊緣同高，橫坡為3%。

(2)邊坡沖溝。對邊坡沖溝病害，采用天然砂礫填充沖溝和缺口并夯實，避免沖溝繼續(xù)發(fā)展擴大。

(3)虧坡。對路基虧坡病害，利用天然砂礫進行填筑修整，恢復(fù)原狀，修整后的路基邊坡維持原有邊坡坡率的1∶3。

3.2 路面病害處治

(1)縱、橫向裂縫

①對于寬度小于8 mm裂縫，將縫隙清掃干凈，再采取預(yù)防性養(yǎng)護方案(微表處或薄層罩面)。

②對于寬度大于8 mm小于20 mm的重度裂縫，先將邊緣松動的部分清除，把縫隙清掃干凈后用壓縮空氣吹去縫隙中塵土，灌注瀝青灌縫膠。然后均勻撒布一層2～5 mm潔凈石屑，采用膠輪壓路機進行碾壓密實，清除縫外多余的瀝青及石屑。

③對于寬度大于20 mm的重度裂縫，先挖除原有瀝青面層，將級配礫石基層頂面清掃干凈后撒布透層油，最后在老路挖除瀝青面層部位攤鋪4 cm細粒式瀝青混凝土(AC-10)并壓實成型。

④對于老路已經(jīng)處理且處治狀態(tài)較好的縱、橫向裂縫，直接采取預(yù)防性養(yǎng)護方案；處治狀態(tài)較差的裂縫應(yīng)對比裂縫寬度選擇上述①～③方案進行處治；有壓縫帶的裂縫，應(yīng)機械鏟除壓縫帶后再進行預(yù)防性養(yǎng)護處理。

(2)龜、塊裂

①對于輕度的路面龜裂、塊裂等病害，將縫隙清掃干凈，再采取預(yù)防性養(yǎng)護方案(微表處或薄層罩面)。

②對于路面龜裂(中～重度)、塊裂(重度)、坑槽等病害，先挖除病害部位原有瀝青面層，將級配礫石基層頂面清掃干凈后撒布透層油，再鋪設(shè)4 cm細粒式瀝青混凝土(AC-10)進行修補并壓實成型。

3.3 路面預(yù)防性養(yǎng)護方案

經(jīng)過彎沉檢測，對K136～K165段和K191～K220段路面結(jié)構(gòu)強度進行評價，如圖1和圖2。

圖1 K136～K165段路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)分布圖

圖2 K191～K220段路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)分布圖

本項目共檢測58 km，路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)評定為“優(yōu)”的段落為50 km，占路線長度的86.2%，路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)評定為“良”的段落為4 km，占路線長度的13.8%。PSSI強度指數(shù)平均值為94.27，評定為“優(yōu)”，為路面預(yù)防性養(yǎng)護提供了良好的基礎(chǔ)。

通過路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)評價分析后，結(jié)合路況特點及PCI評價指數(shù)確定了路面養(yǎng)護方案見表1。

表1 路面養(yǎng)護方案一覽表

3.4 橋涵防性養(yǎng)護方案

橋涵預(yù)防性養(yǎng)護的工作保證使用的舒適性和安全性，并使維修實施的規(guī)模較小，對交通干擾小。

(1)裂縫處理。對于縫寬<0.15 mm的裂縫，采用表面封閉法，涂刷環(huán)氧樹脂膠；對于較深、縫寬≥0.15 mm的裂縫，采用壓力灌漿法灌縫處理。

(2)錐坡破損。對于較輕的微破損用水泥砂漿進行修補；對于較嚴重的破損，拆除原有錐坡，重新修筑。

(3)墩臺和緣石破損。對于緣石和墩臺破損部位，采用C30現(xiàn)澆混凝土進行修復(fù)。

(4)涵洞鉸縫填料脫落滲水。對于蓋板鉸縫填料脫落滲水，利用環(huán)氧砂漿填補鉸縫，涵洞內(nèi)滲水泛白部位涂刷聚脲防水涂料；麻面病害采用水泥砂漿進行抹面處理。

(5)防水層。在整個橋面、明涵表面涂刷聚脲防水涂料作為防水層。

4 結(jié) 語

(1)本文介紹了新疆S210線庫和公路的地理位置和自然環(huán)境，總結(jié)了路基病害主要有土路肩虧損、邊坡沖溝、虧坡，路面病害主要有橫、縱向裂縫、塊狀裂縫和龜裂，橋涵病害主要有橋板、臺身裂縫、涵洞鉸縫填料脫落、涵洞鉸縫滲水、錐坡開裂破損，并結(jié)合本項目自然環(huán)境條件分析了各種病害產(chǎn)生的原因。

(2)針對路基、路面、橋涵病害類型，制定了相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護方案。

S210線庫和公路K136～K165段和K191～K220段預(yù)防性養(yǎng)護工程自交工至現(xiàn)在已接近四年，現(xiàn)有路基、路面和橋涵使用性能良好，證明了預(yù)防性養(yǎng)護減緩了該公路病害的發(fā)展過程，延長了該公路的使用壽命，節(jié)約了養(yǎng)護維修資金，為今后新疆沙漠地區(qū)公路的預(yù)防性養(yǎng)護提供了技術(shù)參考。