基于公路病害類型分析的路面加鋪瀝青施工技術(shù)研究

劉陽澤

摘要 旨在實現(xiàn)病害路面的有效處理，提升其穩(wěn)定性，以某普通國省公路為例，研究病害路面加鋪瀝青施工技術(shù)。結(jié)合工程的實際勘察結(jié)果，在分析其病害情況后，選擇SBS改性瀝青、礦石集料等原材料，制備加鋪瀝青混合料；并且設(shè)計加鋪方案、確定加鋪厚度以及施工工藝流程，按照施工標準完成各個工序施工。對施工結(jié)果進行試驗后確定：該施工技術(shù)具備較好的應(yīng)用效果，能夠保證路面的穩(wěn)定性和抗滑性。

關(guān)鍵詞 普通國省公路；病害路面；加鋪瀝青；施工技術(shù)

中圖分類號 U416文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0033-04

0 引言

國省公路作為交通網(wǎng)絡(luò)中的核心部分，其承擔較大的交通運輸荷載，隨著交通流量的日益增長和車輛載重的不斷增大，公路路面的損壞情況日益嚴重。同時，再加上環(huán)境因素的影響[1]，路面會發(fā)生多種病害，例如裂縫、車轍、波浪等。病害路面對于公路的行駛安全和舒適性等均造成較大影響[2]。加鋪瀝青施工技術(shù)是以瀝青混合料為主，對病害路面進行修復，恢復路面的平整度，提高行車舒適性，還能有效延長公路的使用壽命；該技術(shù)還具有施工周期短、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢[3]，對于保障公路交通的暢通與安全具有重要意義。但是，該施工技術(shù)在應(yīng)用過程中，材料選擇、配合比設(shè)計、施工工藝等均會影響施工質(zhì)量。因此，在使用過程中，需結(jié)合實際路面的病害類型、程度以及環(huán)境條件等因素，制定科學合理的施工方案，確保施工質(zhì)量和效果[4]。

該文為研究病害路面加鋪瀝青施工技術(shù)，以某普通國省公路為例展開相關(guān)研究，分析其病害情況，確定加鋪瀝青施工工藝，為提高公路路面的修復質(zhì)量、延長公路使用壽命、保障行車安全等提供有益借鑒和啟示。

1 公路病害類型分析

公路病害類型分析涉及公路結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境以及使用狀況等多個方面。以下是對公路病害類型的詳細分析：

1.1 自然侵蝕型病害

這類病害主要是由于自然環(huán)境因素，如降雨、溫度變化等長期作用于公路，導致其結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生劣化。具體表現(xiàn)包括：

（1）水毀：水毀是指暴雨、洪水對公路造成的各種損毀。這種病害在雨季或洪水頻發(fā)地區(qū)尤為常見，其成因主要為：當路基某處強度不足時，在車輛荷載的反復作用下，容易下陷形成微小低洼處。在雨雪天氣時，這些低洼處容易積水，長期浸泡會使路基軟化，強度進一步降低，形成更大的坑槽，如此反復造成公路水毀。

（2）凍脹與翻漿：凍脹是由于土中的水在凍結(jié)過程中進行重新分配，冰塊不均勻聚集，造成基床不均勻隆起的現(xiàn)象。凍脹嚴重地段，往往伴生翻漿冒泥，出現(xiàn)道碴陷槽、外擠等病害。沉陷則可能是軟土地基上的路基因為軟土含水量大、承載能力低而發(fā)生沉降，或者由于原地面為較弱土層，填筑前未經(jīng)換土或壓實不足而產(chǎn)生的地基下沉。

（3）邊坡下滑：邊坡下滑包括塌方和滑坡兩種形式。它們主要是由于公路路基的地質(zhì)條件不好或土壤含水量過大導致。例如結(jié)構(gòu)松散、抗剪強度和抗風化能力較低的巖土體，在水的作用下易發(fā)生滑坡。邊坡下滑可能破壞路基的穩(wěn)定性，影響公路的正常使用。

（4）路基沉降：這主要是土壤固結(jié)、壓實不足或地基承載力不足等原因?qū)е?。在軟土地區(qū)或高填方路段，路基沉降問題尤為突出。

1.2 人工干預型病害

這類病害主要是由于人為因素，如車輛行駛、施工操作等引起。具體表現(xiàn)包括：

（1）車轍與推移：車轍是車輛在路面上行駛后留下的車輪壓痕，是瀝青混凝土路面特有的一種破壞形式。這種破壞形式是在行車荷載重復作用以及氣候（如高溫）等因素綜合作用下產(chǎn)生的永久性變形，表現(xiàn)為沿行車輪跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽。嚴重時，車轍的兩側(cè)會有突起形變，進一步惡化路面的使用性能。同時，在車輛制動或加速過程中，路面材料還可能發(fā)生推移現(xiàn)象。

（2）裂縫：裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的重要原因，其成因復雜多樣，包括溫度變化、材料老化、施工不當?shù)取Ａ芽p可以根據(jù)其成因和形態(tài)進行分類，如塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、溫度裂縫等。裂縫的出現(xiàn)不僅影響路面的平整度和行車舒適性，還可能導致水分侵入路基，進一步加速路面損壞。

1.3 人為破壞型病害

這類病害主要是由于人為活動導致，如盜竊路面材料、違章施工等。具體表現(xiàn)包括：

（1）路面材料缺失：路面材料缺失是道路常見的問題之一，通常表現(xiàn)為路面板塊或石料的缺失，使得路面不再完整。這種情況不僅影響道路的美觀性，更重要的是對行車安全構(gòu)成威脅，因為缺失的部分可能導致車輛顛簸、輪胎受損，甚至可能引發(fā)交通事故。

（2）挖掘破壞：挖掘破壞是建設(shè)工程中常見的一種破壞形式，其主要是挖掘機等重型機械的不當使用造成。挖掘破壞的影響是多方面的，包括但不限于振動破壞、碾壓破壞、直接挖掘破壞等。挖掘工作時會產(chǎn)生強烈的振動，這種振動可能對周邊的環(huán)境和建筑物產(chǎn)生負面影響。如果在某一區(qū)域頻繁行駛，會對地基產(chǎn)生強大的壓力和摩擦力；這種壓力可能導致地基沉降和塌陷，對周邊的道路和設(shè)施造成破壞。

（3）占用公路：將公路作為停車場、堆放場等行為，從公路的正常使用角度來看，這種行為會嚴重影響道路的通行能力。停車或堆放物品會占用寶貴的路面空間，使得原本設(shè)計用于車輛通行的道路變得狹窄，甚至完全無法通行。這不僅會導致交通擁堵，增加車輛行駛的時間和成本，還可能引發(fā)交通事故，危及行人和車輛的安全。其次，從公路的物理損傷角度來看，長時間的停車或堆放重物會對路面造成壓壞，使路面出現(xiàn)裂縫、坑洼等損壞現(xiàn)象。此外，停車或堆放物品還可能損壞路基，導致路面沉降，加劇公路的損壞程度。

除了上述三種主要類型外，還有一些其他類型的公路病害，如沙害、雪害等。這些病害的發(fā)生與公路設(shè)計、施工、養(yǎng)護以及使用環(huán)境等多種因素密切相關(guān)。

綜上所述，公路病害類型繁多且成因復雜多樣。在實際工作中，需要根據(jù)具體情況對公路病害進行綜合分析，制定針對性的防治措施，以延長公路使用壽命并保障行車安全。

2 病害路面加鋪瀝青施工技術(shù)

2.1 工程概況

某普通國省公路屬于一級公路類型，其總長度為15.5 km，路基寬度為36 m，路面寬度為28 m，設(shè)計時速為60 km/h。該公路的原有路面為水泥混凝土路面，該公路的投入使用時間為10年，其是所在地區(qū)重型車輛的主要干線，導致路面已經(jīng)發(fā)生顯著的病害問題，對路面的防滑性能、駕駛安全等均造成較大影響。

對該公路的病害情況進行現(xiàn)場勘查后，確定其路面嚴重的病害情況包含裂縫、波浪以及錯臺。結(jié)合路面病害情況，確定采用加鋪瀝青施工技術(shù)進行路面施工，以提升該國省公路的路面質(zhì)量，延長其使用壽命。

2.2 原材料選擇

確定采用加鋪瀝青施工技術(shù)進行路面施工后，為保證最佳的施工質(zhì)量，根據(jù)路面的病害情況、該公路所處地區(qū)的自然環(huán)境、氣候特點等，選擇施工的原材料。確定使用的瀝青材料為SMA-13（SBS改性瀝青）混合料，其具備較好的黏結(jié)度，并且在高溫情況下的穩(wěn)定性較好，同時也可保證低溫環(huán)境下的韌性，以此能夠更好地保證路面加鋪完成后的使用性能。該文選擇的SMA-13（SBS改性瀝青）混合料相關(guān)性能均滿足施工標準。

除瀝青主材料外，需采用滿足施工需求的粗集料和細集料。粗集料和細集料的選擇標準是以其嵌擠效果為前提，嵌擠能力越佳則施工后的路面穩(wěn)定性越佳；除此之外還需保證粗集料的抗壓性能和高溫穩(wěn)定性。結(jié)合上述標準，該文選擇堅韌性較好、粗糙、具備棱角的優(yōu)質(zhì)玄武巖，并通過錐式破碎機進行破碎處理，級配標準為不超過13.2 mm。細集料選擇機制砂，砂當量為73%。

為保證粗細兩種集料的結(jié)合效果，并且提升瀝青性能，應(yīng)添加性能較好的石磨灰礦粉；上述集料的級配配合比設(shè)計結(jié)果為9.5～13.2 mm∶4.75～9.5 mm∶2.36～4.75 mm∶0～2.36 mm。礦粉=45∶25∶8∶17∶5。并且，為保證瀝青路面加鋪后的穩(wěn)定性，應(yīng)添加纖維穩(wěn)定劑，其能夠加強瀝青的黏結(jié)性能，該文的添加比例為0.35%。

依據(jù)上述原材料，進行瀝青制備，將選擇的改性瀝青混合料進行加熱，使其溫度達到180～190 ℃范圍后，加入礦料級配，并采用間歇式攪拌方式進行拌和，以保證混合料的均勻性。制備的瀝青混合料存儲時間需在24 h內(nèi)，超過該時間則不能用于路面的加鋪施工；并且混合料在運輸過程中，需采用保溫的方式，避免混合料在運輸過程中發(fā)生較大的溫度損失，不可超過10 ℃。

2.3 瀝青加鋪施工方案

2.3.1 加鋪層設(shè)計

為保證病害路面的加鋪效果，應(yīng)在進行瀝青加鋪施工前，對原始的水泥混凝土路面進行銑刨處理，并在撒布黏層油后，立即鋪設(shè)玻纖格柵。在此基礎(chǔ)上進行表面層瀝青的加鋪施工，整個加鋪結(jié)構(gòu)如圖1所示：

確定加鋪結(jié)構(gòu)后，需計算加鋪瀝青面層的厚度，應(yīng)以保證加鋪質(zhì)量為前提，降低施工成本。該文采用不足厚度缺額方法完成，該方法通過計算混凝土的剩余壽命完成加鋪厚度的計算。

將原有的混凝土路面作為瀝青路面的基層，結(jié)合公路使用性能的影響因素、加鋪后的結(jié)構(gòu)性能和使用性能等進行計算。若加鋪瀝青層的設(shè)計厚度用ho表示，其計算公式為：

式中，f——加鋪完成后病害的發(fā)育控制系數(shù)；hs——設(shè)計結(jié)構(gòu)中密級配瀝青混凝土的厚度；cb——原有路面的狀態(tài)系數(shù)，該文取值為0.75；he——原有混凝土路面的厚度；A——混凝土厚度當量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，該文取值為2.5。

結(jié)合原有工程的施工數(shù)據(jù)，通過式（1）可以計算該文中工程的瀝青加鋪層厚度為10 cm。

2.3.2 施工工藝

依據(jù)上述小節(jié)確定瀝青加鋪層厚度后，結(jié)合工程情況，設(shè)計加鋪瀝青的施工工藝流程。該流程在確定時，應(yīng)充分結(jié)合施工環(huán)境、施工標準等情況，保證瀝青加鋪層的施工質(zhì)量，施工工藝流程如圖2所示：

2.3.3 施工工序

（1）黏層施工。黏層施工即為黏層油和密級配瀝青混凝土的鋪設(shè)施工。在施工過程中，需保證噴灑的均勻性，不可噴灑過多，確保整個路面完全噴灑。噴灑完成后進行玻纖格柵鋪設(shè)，其鋪設(shè)過程中應(yīng)保證橫向和縱向搭接處的寬度在20 cm以上，并采用鉛絲對搭接處進行固定，固定后涂刷黏層瀝青。

（2）瀝青混合料攤鋪。完成上述工序施工后，進行瀝青混合料攤鋪。該攤鋪施工主要使用兩臺攤鋪機完成，并且在攤鋪過程中采用梯隊施工方式作業(yè)[5]。兩臺攤鋪機分別用于主車道和路肩、超車道的攤鋪，攤鋪寬度分別為7 m和4.25 m。為保證路面的攤鋪效果，在確保兩臺機器不會相互干擾的情況下，應(yīng)控制兩臺機器之間的距離，以減少兩臺機器之間的攤鋪接縫。

攤鋪機在施工前，需先運行至指定施工點，并且采用和松鋪厚度相同的木塊支撐攤鋪機的熨平板，使其溫度超過100 ℃。在攤鋪過程中，應(yīng)設(shè)定攤鋪速度為2.5 m/min，并且勻速、連續(xù)性進行攤鋪[6]。為避免瀝青混合料在攤鋪過程中發(fā)生離析現(xiàn)象，需采用勻速的方式進行混合料攪拌，攤鋪時的溫度應(yīng)保證在160 ℃以上。

攤鋪過程中，每間隔10 m左右則進行一次攤鋪的厚度檢測，以掌握實際攤鋪結(jié)果，便于進行攤鋪厚度的及時調(diào)整。并且，為保證初壓的密實度[7]，需對攤鋪機的振搗器和振動器進行調(diào)試以及監(jiān)測，該文通過測試確定振搗器和振動器的工作參數(shù)均為800 r/min，以保證其振動效果，便于測量松鋪層的壓實密度。

攤鋪施工完成后，采用校準后的無核密度儀測量初壓后的密實度，使其達到90%以上。

（3）碾壓施工。攤鋪完成后，則進行碾壓施工。該施工盡量保證在高溫下進行，對碾壓溫度進行控制，并且保證碾壓時不會發(fā)生推移和裂紋現(xiàn)象。碾壓方案整體分為4個階段，分別為初壓、復壓、復壓以及終壓；每個階段在施工時，均以緊跟、慢壓、高頻、低幅的方式完成；通過4個階段保證最后路面的平整度，不存在車輪痕跡和裂縫。各個階段的碾壓參數(shù)如表1所示：

在碾壓過程中，碾壓速度和振動頻率是影響碾壓質(zhì)量的重要作業(yè)參數(shù)，保證兩者的合理性是確保路面碾壓質(zhì)量的前提。如果碾壓速度過慢會導致施工過程中的不連續(xù)性，錯過最佳的碾壓溫度；如果碾壓速度過快，會導致路面在瀝青加鋪層發(fā)生推移情況，甚至壓實度降低。當壓路機的振動頻率和混合料的固有頻率接近時，可保證獲得最佳的壓實效果。

攤鋪完成后則進行路面養(yǎng)護，待養(yǎng)護結(jié)束后，則可開放交通投入使用。

3 施工結(jié)果分析

依據(jù)上述小節(jié)完成加鋪瀝青施工后，需對其施工效果進行相關(guān)分析。該文在施工現(xiàn)場選擇一處轉(zhuǎn)彎處的施工段，進行現(xiàn)場試驗，對加鋪施工后的路面進行穩(wěn)定性試驗以及抗滑性能試驗。其中，穩(wěn)定性試驗主要通過車轍試驗完成，該試驗的碾壓次數(shù)為100次，抗滑性能測試則采用擺式儀完成。該試驗檢測位置分別為路中心4處、兩側(cè)路面各3處，共計10個監(jiān)測點，測試結(jié)果如表2所示：

依據(jù)表2測試結(jié)果可知，通過該文的瀝青加鋪施工技術(shù)進行病害路面施工，各個監(jiān)測點的擺值均在72以上，動穩(wěn)定度均在4 000/次·mm?1以上，均滿足該公路的路面性能要求，符合規(guī)范標準。

4 結(jié)論

路面病害是影響出行安全以及路用性能的重要原因。因此，為有效處理病害路面，保證路面行駛安全、提升公路使用壽命，需對病害路面進行相關(guān)施工處理。該文以實際普通國省公路為例，研究加鋪瀝青施工技術(shù)。結(jié)合路面的實際情況，確定了加鋪瀝青的施工工藝流程，并按照相關(guān)標準完成了加鋪施工，最后通過施工結(jié)果分析確定該施工技術(shù)的應(yīng)用效果良好，可實現(xiàn)病害路面的有效處理，提升了路面的穩(wěn)定性和抗滑性。

參考文獻

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