高速公路是全立交、全封閉和控制出入的公路,與普通公路相比,具有快速、安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),吸引越來(lái)越多的交通流量,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有顯著的地位,已經(jīng)成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。而瀝青路面因具有初期養(yǎng)護(hù)期短、行車(chē)舒適、維護(hù)方便、噪聲小和抗滑性好等特點(diǎn)而被廣泛用于高速公路。但高速公路瀝青路面因?yàn)榉N種原因容易產(chǎn)生各種病害,處理不及時(shí)將影響高速公路的運(yùn)行,從而影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以對(duì)路面病害成因的分析和整治就顯得尤為重要。
瀝青路面病害分類(lèi)
路面破損分為功能衰減和結(jié)構(gòu)性破損。功能衰減表現(xiàn)為路面服務(wù)能力下降、平整度和抗滑性能降低。導(dǎo)致功能衰減的損壞為功能性損壞。結(jié)構(gòu)性破損導(dǎo)致路面構(gòu)承載能力降低,以各種結(jié)構(gòu)裂縫的形式表現(xiàn)出來(lái)。
質(zhì)量和安全特性,一般用平整度、抗滑阻力、紋理深度、反光、噪聲等指標(biāo)評(píng)價(jià)。路面的多種損壞形式又影響到路面的表面性能,如局部沉陷、車(chē)轍、波浪、修補(bǔ)、橋頭跳車(chē)等。
結(jié)構(gòu)性破損的結(jié)果反映到路面上就是各種形狀的裂縫,如龜裂、塊裂、縱裂和橫裂。但有些結(jié)構(gòu)性損壞,如基層的開(kāi)裂在擴(kuò)展道路表面之前是不可見(jiàn)的。正常的路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是汽車(chē)荷載和溫度應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的,可以是疲勞損壞、一次性損壞等。但裂縫也可能是由于路基下沉、路面材料品質(zhì)不良、施工控制不合格、滲水引起口。
瀝青路面的典型病害產(chǎn)生原因
1、裂縫
瀝青混凝土路面最常見(jiàn)的病害就是裂縫,根據(jù)裂縫的形狀可以分為三類(lèi):一是橫向裂縫。這種裂縫通常與地面的中線(xiàn)近乎垂直,初期,裂縫主要出現(xiàn)在路面兩側(cè)的硬路肩上,裂縫會(huì)沿著路面均勻分布,其出現(xiàn)的主要原因是半剛性基層的收縮或者是低溫收縮引起的裂縫,二是縱向裂縫.縱向裂縫在高速公路的路面普遍存在,通常出現(xiàn)在路面的加寬處或者半挖路基的地方,這種裂縫的出現(xiàn)是由于路基壓實(shí)度不夠,而產(chǎn)生的不均勻沉降的現(xiàn)象造成的,三是龜裂。龜裂的早起,會(huì)出現(xiàn)一些相互交錯(cuò)的裂縫,并逐漸形成一些多邊形小塊組成的網(wǎng)狀開(kāi)裂。其產(chǎn)生是由于路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足引起的。
2、車(chē)轍
車(chē)轍是瀝青路面特有一種病害,它與時(shí)間因素有關(guān),是在荷載因素和氣候因素的共同影響下,輪跡帶逐漸產(chǎn)生下洼變形以致后來(lái)產(chǎn)生的兩條縱向的凹槽。車(chē)轍大致可以分為結(jié)構(gòu)型車(chē)轍和流動(dòng)性車(chē)轍兩類(lèi)。車(chē)轍在高速公路的瀝青路面形成的原因主要是:
(1)路面行車(chē)道的表面磨損現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
(2)高速公路通車(chē)量較大,且屬于渠化交通,超重車(chē)的大量通行會(huì)導(dǎo)致路面的受損。
(3)路面基層的水穩(wěn)性能較差,導(dǎo)致基層局面出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。
(4)瀝青材料受外界影響較大,尤其是高溫影響,夏季的高溫天氣會(huì)降低瀝青的強(qiáng)度,導(dǎo)致在車(chē)輛荷載的情況下出現(xiàn)偏移。
3、泛油
泛油是指瀝青從混合材料的底部向上移動(dòng),使路面出現(xiàn)過(guò)多瀝青的現(xiàn)象。夏季高溫多雨,如果瀝青同礦料的粘結(jié)力不足,雨水就會(huì)侵入混合材料內(nèi)部,使瀝青從集料的表面脫落并向上移動(dòng),產(chǎn)生泛油現(xiàn)象。其產(chǎn)生的原因,一是在低溫的季節(jié)施工,造成表面的嵌縫料損失過(guò)多,當(dāng)高溫時(shí),在車(chē)輛荷載下,造成礦粒下擠,瀝青上泛,二是混合材料中,瀝青的含量過(guò)高導(dǎo)致瀝青稠度低。
4、沉陷
沉陷是路基的壓實(shí)度不足或者地基的土質(zhì)問(wèn)題,引發(fā)地下水侵入、路基不穩(wěn)定等因素造成的路面局部下沉的現(xiàn)象,其主要原因是路基不均勻沉降或者局部滑移引起的基層結(jié)構(gòu)的破壞。
高速公路瀝青路面病害的預(yù)防
1、裂縫的預(yù)防
(1)改進(jìn)施工方法。
進(jìn)行半幅攤鋪時(shí),縱向冷接縫應(yīng)采取有效措施進(jìn)行處理;在路橋(涵)銜接處以及路基拓寬地段施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制填土厚度,并保證填料均勻、壓實(shí)度滿(mǎn)足要求。
(2)嚴(yán)把施工質(zhì)量。
半剛性基層碾壓時(shí)的含水量應(yīng)嚴(yán)格控制,混合料含水量不能超出壓實(shí)所需的最佳含水量或控制在施工規(guī)范允許的范圍以?xún)?nèi)。碾壓完成后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)生,養(yǎng)生結(jié)束后盡快用乳化瀝青做透層或封層,然后及時(shí)鋪筑瀝青面層。
(3)瀝青材料的選擇。
優(yōu)質(zhì)瀝青、針人度大的瀝青可以減少溫度裂縫的產(chǎn)生。
(4)改良設(shè)計(jì)。
半剛性路面應(yīng)選用于縮系數(shù)小、抗沖刷性能好、抗拉強(qiáng)度高的半剛性強(qiáng)度材料做基層,選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在穩(wěn)定度滿(mǎn)足要求的前提下,優(yōu)先選用針人度較大的瀝青做瀝青面層。瀝青面層采用密實(shí)型瀝青混凝土。
(5)技術(shù)改進(jìn)。
a.瀝青路面面層用75%粘稠瀝青+25%磨細(xì)硫化橡膠粉的混合料鋪設(shè)10 mm厚的薄層,可以吸收應(yīng)力,提高路面抗拉強(qiáng)度、減小溫度對(duì)路面開(kāi)裂的影響。
b.用75%粘稠瀝青+25%磨細(xì)硫化橡膠粉的混合料鋪設(shè)于路面面層與基層之間,能有效地防止路面的反射開(kāi)裂。
2、坑槽的預(yù)防
選用抗老化性和粘附性較強(qiáng)的瀝青,混合料合理級(jí)配:嚴(yán)格控制混合料出廠(chǎng)、攤鋪、碾壓溫度,確保厚度及壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求;確保路面排水暢通,發(fā)現(xiàn)裂縫、沉陷、小面積松散時(shí),應(yīng)及時(shí)維修。
3、車(chē)轍、推移的預(yù)防
(1)車(chē)轍預(yù)防
a.材料選擇:選用粗糙、堅(jiān)硬、棱角性好、形狀接近立方體與瀝青粘附性強(qiáng)的粗、細(xì)集料;控制天然砂用量不超過(guò)10%;改善集料加工工藝,減少針片狀顆粒含量;選用針人度較小、含蠟量較低、軟化點(diǎn)較高及粘度較高的瀝青,爬坡路段下面層、重載路段的上面層、中面層可采用外摻劑對(duì)瀝青進(jìn)行改性,為提高勁度模量以抵抗車(chē)轍,可根據(jù)坡長(zhǎng)和縱坡坡度提高瀝青PG等級(jí)1至2級(jí)。
b.瀝青混合料配合比設(shè)計(jì):控制瀝青用量;優(yōu)化礦料級(jí)配;合理調(diào)整配合比;采用SUPERPAVE方法、GTM方法設(shè)計(jì)混合料,加大其成型壓力,增加馬歇爾擊實(shí)次數(shù),在規(guī)定條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn),以檢驗(yàn)瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能。
c.瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):上面層應(yīng)具備抗低溫、抗車(chē)轍、抗磨耗、抗老化等性能。中間層應(yīng)具有較高模量;下面層應(yīng)具有抗水損壞和抗疲勞性能,基層控制層應(yīng)具有水穩(wěn)定性、高柔性及抗疲勞等性能。
d.施工過(guò)程質(zhì)量控制:改善碾壓工藝以控制壓實(shí)度,降低混合料離析,將瀝青用量允許誤差從±0.3%縮小至±0.2%,優(yōu)化施工工序,確保面層攤鋪連續(xù),層間灑布乳化瀝青粘層,做好下封層,減小施工變異性。
e.交通與環(huán)境控制:夏天高溫時(shí)應(yīng)及時(shí)灑水降溫,必要時(shí)封閉重載交通。
(2)推移的預(yù)防
提高路面基層施工質(zhì)量,改善基層平整度。透層油灑布前,保證透層油灑布均勻,并認(rèn)真清掃表面雜物及浮土,以提高面層與基層與粘結(jié)力。
4、泛油的預(yù)防
降低細(xì)集料和瀝青含量,提高混合料中多角碎石顆粒含量,提高混合料壓實(shí)后的內(nèi)在穩(wěn)定性,施工攤鋪時(shí)應(yīng)避免攪拌均勻,最佳油石比的選定應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。
5、松散的預(yù)防
對(duì)原材料的選用嚴(yán)格把關(guān),控制細(xì)集料含泥量及礦粉摻量,嚴(yán)格控制瀝青混合料施工溫度、均勻性及壓實(shí)效果,防止混合料離析。
高速公路路面一旦出現(xiàn)病害,維修起來(lái)不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且影響公路的正常使用,所以對(duì)于高速公路路面的各種病害應(yīng)以預(yù)防為主。為有效預(yù)防病害發(fā)生,必須深入研究各種病害的形成機(jī)理、預(yù)防措施和處治方法,只有認(rèn)真研究這些病害產(chǎn)生原因,從設(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)工藝及施工等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān),才能預(yù)防這些病害的發(fā)生,不但保證了高速公路瀝青路面的服務(wù)性能,也是防止病害進(jìn)一步發(fā)展、節(jié)省養(yǎng)護(hù)資金的有效手段。