高速公路瀝青混凝土路面病害及養(yǎng)護(hù)
2015-05-21
高速公路建成通車后，其養(yǎng)護(hù)與維修就成為保證其服務(wù)質(zhì)量和使用壽命的重要手段。由于高速公路交通流量大、行駛速度高，其養(yǎng)護(hù)工作在保證施工質(zhì)量的前提下，應(yīng)及時(shí)、快速、安全且不能中斷交通。同時(shí)，應(yīng)最大限度實(shí)行機(jī)械化養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)路上工人的安全保護(hù)，盡量避免頻繁調(diào)動機(jī)械設(shè)備。太舊高速公路自通車以來，發(fā)生過不同程度各種各樣的病害，我們在對這些病害進(jìn)行處治的同時(shí)，不斷摸索總結(jié)，形成了一套較為完整的做法和經(jīng)驗(yàn)。
1、高速公路路面病害分類及形成原因
高速公路通車后，在行車載荷和自然因素作用下，路面可能發(fā)生裂縫、車轍、坑槽、推移、擁包、沉陷、橋頭涵頂跳車、橋面瀝青脫落等常見病害。
1.1 裂縫
路面裂縫可分為龜裂（網(wǎng)裂）、縱裂縫、橫裂縫。
?。?）龜裂又稱網(wǎng)裂，通常由于路面整體強(qiáng)度不足、基層濕軟、穩(wěn)定性不良等原因引起。瀝青路面老化變脆，也會發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。
?。?）縱裂縫通常產(chǎn)生在拓寬的新舊路面交界處或路基半填半挖處，由路面不均勻沉陷引起。；或在瀝青路面施工的縱向接縫處，由施工接茬處理不善引起；在行車載荷作用下，車轍邊緣也易形成縱縫。
（3）橫裂縫通常是由于溫度、濕度的變化，路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生收縮而弓愧的；半剛性基層的收縮裂縫及其面層的反射裂縫，大多是橫向裂縫。不論什么樣的裂縫，在行車載荷和氣溫、雨雪等自然因素反復(fù)作用下，都有加速和擴(kuò)展的趨勢。
1.2 車轍
車轍是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生積累永久性的帶狀凹槽。車轍的產(chǎn)生受內(nèi)因和外因的綜影響，內(nèi)因包括路面結(jié)構(gòu)層次及材料組成，外因包括設(shè)計(jì)、施工、交通條件和氣象條件。
?。?）路面結(jié)構(gòu)及材料組成
瀝青材料在路面結(jié)構(gòu)中厚度越大，在行車作用下發(fā)生永久變形的變形量越大。故路面結(jié)構(gòu)厚度既要有足夠的承載能力，又要有較好的抗車轍能力。采用剛性或半剛性基層，可以大大減少基層和路基的變形，從而減少路面的整體車轍。瀝青混合料具有一定的蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象，在行車載荷作用下，當(dāng)瀝青混合料的受力超過其彈性極限和屈服點(diǎn)，就可能產(chǎn)生塑性變形，不斷積累形成車轍。車轍的形成還與混合料的選擇有一定的關(guān)系。
（2）設(shè)計(jì)與施工
瀝青混合料配合比、基層材料配合比以及路基土壤組成等設(shè)計(jì)，都可能影響車轍的產(chǎn)生。施工時(shí)路基的壓實(shí)度、排水性能、基層壓實(shí)度、路面熱穩(wěn)定性等是否達(dá)到規(guī)范要求也都會影響車轍的產(chǎn)生。
?。?）道路交通條件
大量重型或超載車輛在路上行駛，由于其單軸載荷加大，從而更容易產(chǎn)生車轍。
同時(shí)車輪在不斷地磨損路面，特別是在車輛行駛較多的主車道上，也是產(chǎn)生車轍的原因。
?。?）氣象條件
由于瀝青混合料是彈塑性材料，瀝青路面是黑色路面，吸收熱量能力強(qiáng)，所以在氣溫較高時(shí)，路面在行車載荷反復(fù)作用下極易產(chǎn)生車轍。在下雨或下雪時(shí)，由于雨水滲透侵蝕了基層材料，使其軟化，從而使車轍擴(kuò)大。
1.3 坑槽
坑槽是瀝青混凝土路面常見的病害，其產(chǎn)生的原因有：
?。?）施工時(shí)混合料溫度太高，使瀝青老化，粘結(jié)力降低，脆性增加，在行車載荷作用下易形成坑槽；混合料溫度太低，使攤鋪不夠均勻，壓實(shí)不充分，導(dǎo)致壓實(shí)度不夠，也易形成坑槽。
?。?）路面的下面層標(biāo)高控制不嚴(yán)，導(dǎo)致瀝青上面層結(jié)構(gòu)厚度不夠，從而在行車載荷作用下，這部分混合料易被“帶走”，形成坑槽。
?。?）路面裂縫后，水滲到基層，在行車載荷作用下，基層可能發(fā)生松散、沉陷，從而造成面層進(jìn)一步龜裂。如此反復(fù)循環(huán)，瀝青面層將發(fā)生脫落沉陷，形成坑槽。
1.4 沉陷
路面發(fā)生的沉陷可分為兩類：局部沉陷和大面積的下陷。
?。?）局部小面積沉陷一般是由基層局部成形不足、強(qiáng)度不夠，在行車載荷作用下，路面發(fā)生龜裂，當(dāng)水滲人后，將已經(jīng)損壞的基層進(jìn)一步軟化，從而使面層形成沉陷。
?。?）大面積下陷一般是由路基不均勻沉降或局部滑移而引起的。
1.5 推移、擁包
推移擁包在高速公路上不是很常見的病害，其形成原因有：
?。?）瀝青混合料配合比不合理，瀝青含量偏高，在氣溫較高時(shí)，在行車載荷反復(fù)作用下，面層可能發(fā)生推移。
（2）基層和面層沒有粘結(jié)好，在車輛高速行駛時(shí)，面層可能相對于基層發(fā)生移動，從而發(fā)生擁包推移。
1.6 橋頭涵頂跳車
橋臺臺背填土?xí)r壓實(shí)不夠而引起路基不均勻沉降，從而使路面產(chǎn)生沉陷，形成跳車。
1.7 橋面脫落
中粗粒式瀝青混凝土封水性能不佳，當(dāng)橋面排水不暢時(shí)，容易在瀝青面層與橋面之間存水，冬季易產(chǎn)生凍脹破壞，在行車載荷作用下，路面容易產(chǎn)生龜裂甚至脫落。特別是在冬季降雪或結(jié)冰后，進(jìn)行撒鹽融化，由于鹽水對水泥混凝土有腐蝕作用，故當(dāng)鹽水滲透到橋面上時(shí)，會對橋面產(chǎn)生不同程度的腐蝕，形成灰漿，從裂縫里反滲到路面面層上，在行車載荷作用下，路面面層很快產(chǎn)生龜裂、脫落、坑槽。
高速公路路面病害雖然從理論上分為以上幾種，但實(shí)際上往往是一塊損壞的路面多種病害并存，如裂縫、車轍、坑槽、沉陷并存。
2、高速公路路面病害機(jī)械化養(yǎng)護(hù)方案
在對病害處治之前，要對病害進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。然后根據(jù)病害的類型、面積大小、施工的難易程度、交通流量的大小等確定最佳處治方案，保證養(yǎng)護(hù)工作快速、高效、安全。
2.1 單根式的縱向或橫向裂縫
一般在冬季進(jìn)行灌縫處理。太舊高速公路從德國進(jìn)口了兩臺Breining灌縫機(jī)，專門用于灌縫作業(yè)。施工工藝為：用一種手推噴槍把加熱后的壓縮空氣吹向裂縫，這既可以將縫里雜物吹干凈，又可加熱縫兩側(cè)的瀝青混凝土，然后用瀝青噴槍將灌縫機(jī)上已加熱熔化的瀝青灌人裂縫，最后將多余或誤灑的縫外的瀝青清除干凈即可。
2.2 局部龜裂、坑槽、小面積沉陷的修補(bǔ)
可統(tǒng)稱為“小坑槽修補(bǔ)”，其機(jī)械配置為：切割機(jī)、銑刨機(jī)、瀝青灑布車、綜合養(yǎng)護(hù)車、手扶式壓路機(jī)、光輪膠輪壓路機(jī)。施工工藝為：用切割機(jī)將修補(bǔ)的范圍切割出來；用銑刨機(jī)（或人工）將病害的路面挖除，要確保將損壞的混合料都清除干凈，坑底達(dá)到堅(jiān)實(shí)面層；在坑內(nèi)灑布透層油，槽壁要涂刷新的瀝青；用綜合養(yǎng)護(hù)車（或人工）將混合料鋪滿鋪平坑槽；用光輪膠輪壓路機(jī)（手扶式壓路機(jī)）碾壓新鋪混合料，直到碾壓密實(shí)，新舊混合料結(jié)合緊密、無縫隙。
用綜合養(yǎng)護(hù)車進(jìn)行路面修補(bǔ)，它不切邊、不清除損壞的路面，而是對損壞路面進(jìn)行高溫加熱，使其與新鋪料結(jié)合到一起，然后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。
2.3 大面積的龜裂和沉陷、嚴(yán)重的車轍、橋頭涵頂跳車、橋面脫落或局部路面翻修
這些病害的處治可列人“專項(xiàng)工程”，需專門組織立項(xiàng)進(jìn)行施工。其機(jī)械配置為：切割機(jī)、銑刨機(jī)、瀝青灑布車、自卸汽車、瀝青拌和機(jī)、攤鋪機(jī)、光輪膠輪壓路機(jī)、劃線車。“專項(xiàng)工程”機(jī)械化護(hù)在其施工之前要對一些不完全是由路面原因引起的病害作前期處治，比如：
（1）大面積的路面嚴(yán)重破損，要調(diào)查基層情況，如發(fā)現(xiàn)基層也嚴(yán)重?fù)p壞，則應(yīng)進(jìn)行徹底的處理，小面積可用瀝青碎石或粗粒式瀝青混凝土填補(bǔ)，大面積的則需重做水泥碎石基層。
?。?）大面積嚴(yán)重沉陷，要調(diào)查沉陷的形成原因，如屬路基不均勻沉陷或滑移，要對路基進(jìn)行穩(wěn)固理。比如可進(jìn)行速效水泥灰漿灌樁，然后等路基穩(wěn)定后，對超過15.M的沉陷做水泥碎石基層，超過10cm的沉陷進(jìn)行瀝青碎石或粗粒式的瀝青混凝土填補(bǔ)。
?。?）對于橋面龜裂脫落，要在銑刨完瀝青路面后，對橋面進(jìn)行認(rèn)真檢查，徹底清除橋面上的存水和脫落的雜質(zhì)，對于橋面損壞較為嚴(yán)重的部位要進(jìn)行水泥混凝土加固。
2.4 高速公路大修工程
這是指當(dāng)高速公路達(dá)到其服務(wù)周期后進(jìn)行的使其全面恢復(fù)其設(shè)計(jì)狀態(tài)的施工，如整段路面翻修。整段路面罩面。它可以參照高速公路路面施工方法，這里不作多述。
3、“專項(xiàng)工程”機(jī)械化養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)
“專項(xiàng)工程”補(bǔ)修一般來說處理的病害面積較大，施工工藝較復(fù)雜繁瑣，機(jī)械化程度也較高。它是路面病害處治較為常用、有一定技術(shù)含量的施工方法，下面作具體闡述。
3.1 施工工藝流程
3.2 施工組織技術(shù)
在開始施工之前要對路面病害段、樁號、路面標(biāo)高、寬度、病害范圍、轉(zhuǎn)彎半徑、超高超寬、縱坡橫坡、路面結(jié)構(gòu)、瀝青混凝土級配、原材料產(chǎn)地和型號規(guī)格等作全面的了解和詳細(xì)的記錄，并要嚴(yán)格依照這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
3.2.1 互路面銑刨
路面銑刨包括：刨前路面測量、切割機(jī)切邊。銑刨機(jī)銑刨、廢料運(yùn)輸、刨邊角、清掃余渣、灑布乳化瀝青。
（1）刨前路面測量。通過測點(diǎn)高程的比較來確定補(bǔ)修的面積、銑刨的面積和銑刨深度。
?。?）切割機(jī)切邊。確定補(bǔ)修面積后，要用切割機(jī)將邊線切出來，這主要是為了保證坑槽槽壁垂直、槽邊整齊。
（3）銑刨機(jī)銑刨。依據(jù)工程技術(shù)人員提供的銑刨面積和銑刨深度沿著行車方向逐刀地進(jìn)行銑刨。一般來說銑刨的深度（即路面面層最小結(jié)構(gòu)厚度）為3－4cm，但如果坑槽中有松散物或藏水，則應(yīng)加大銑刨深度，直至徹底露出堅(jiān)實(shí)底層為止。對于未銑刨但需加鋪的路面，銑刨機(jī)要在來回行駛過程中將其拉毛，拉毛痕跡深度為3－5mm.
（4）廢料運(yùn)輸。銑刨機(jī)銑刨時(shí)，通過傳輸皮帶將廢舊混合料裝上運(yùn)輸車輛，運(yùn)到固定地點(diǎn)進(jìn)行存放。
?。?）刨邊角、清除余渣。用綜合養(yǎng)護(hù)車（液壓鎬或人工）將銑刨機(jī)人（提）刀的斜邊與切割機(jī)切縫間的少部分殘留路面清除掉，然后人工將坑槽內(nèi)殘留雜物清掃干凈。
?。?）噴灑乳化瀝青。用瀝青灑布車將乳化瀝青噴灑于槽內(nèi)及槽邊接口，經(jīng)2－3h后，乳化瀝青破乳，即可進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。
3.2.2 瀝青混合料攤鋪
攤鋪?zhàn)鳂I(yè)是整個(gè)補(bǔ)修過程中保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。
?。?）由于采用滑靴找平施工，對下承層平整度要求甚為嚴(yán)格，故路面補(bǔ)修應(yīng)盡可能采用掛線法施工。
（2）在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)之前，應(yīng)對施工段的測點(diǎn)進(jìn)行重新測量，確定其攤鋪厚度，然后打鋼釬、掛鋼絲繩，確定整個(gè)攤鋪面。
?。?）當(dāng)坑槽深度超過10cm時(shí)，應(yīng)分層進(jìn)行攤鋪。此時(shí)下承層的接頭一定要平整，平整度保持在5mm之內(nèi)。一般情況是用銑刨機(jī)將下承層接頭處銑成臺階，切割機(jī)將槽壁切直，刨邊、清除雜物后，進(jìn)行攤鋪、碾壓、冷卻。
?。?）攤鋪厚度應(yīng)考慮虛鋪系數(shù)。
?。?）對于攤鋪不到的邊角，要人工即時(shí)進(jìn)行填補(bǔ)，對于新舊路面的接口要篩分一些細(xì)料，然后人工進(jìn)行整平。
?。?）攤鋪一旦開始，應(yīng)盡量避免停機(jī)，直到鋪完坑槽的半幅為止。同時(shí)攤鋪機(jī)應(yīng)勻速行駛，速度控制在3－5m/min為佳。
3.2.3 瀝青混合料壓實(shí)
碾壓采用光輪膠輪壓路機(jī)，分初壓、復(fù)壓、終壓三道工序。
?。?）碾壓要及時(shí)，應(yīng)盡量在較高的溫度和較短的時(shí)間內(nèi)完成碾壓。
（2）碾壓要從坑槽兩邊開始，以1／3輪競壓在新鋪路面上來回碾壓，逐漸向坑槽中間移動。同時(shí)，碾壓應(yīng)按階梯形逐步向前推進(jìn)。
（3）初壓采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓2-遍，復(fù)壓采用振動壓實(shí)4-6遍，終壓用膠輪壓路機(jī)壓實(shí)2-4遍。
?。?）對于新舊路面橫向接縫，可采用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，以10-20cm輪競壓實(shí)新路面，逐漸向新鋪層移動，直至全輪壓實(shí)在新鋪層上。
?。?）壓路機(jī)轉(zhuǎn)向、調(diào)頭要在；日路面上進(jìn)行。
3.2.4 瀝青混合料拌合和運(yùn)輸
由于攤鋪的不連續(xù)性，所以拌合廠要有足夠大的熱料儲存罐。
?。?）對于瀝青混合料的級配，由于原材料、施工環(huán)境和拌和條件都與路面最初施工時(shí)存在差異，所以標(biāo)準(zhǔn)級配可以適當(dāng)
3.2 施工組織技術(shù)
在開始施工之前要對路面病害段、樁號、路面標(biāo)高、寬度、病害范圍、轉(zhuǎn)彎半徑、超高超寬、縱坡橫坡、路面結(jié)構(gòu)、瀝青混凝土級配、原材料產(chǎn)地和型號規(guī)格等作全面的了解和詳細(xì)的記錄，并要嚴(yán)格依照這些數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
