張琳
(陜西省商洛正大公路工程監(jiān)理有限責任公司,陜西 商洛726000)
瀝青作為一種路用結合料,在世界各國得到了廣泛的應用,從鄉(xiāng)村道路到城市道路,從三級路到高速公路,從路面底基層到路面面層,均普遍采用。成為公路建設長久使用不衰的一種材料。但由于瀝青材質本身的差異,以及受設計和施工水平的影響,瀝青路面常常出現開裂、泛油、松散、坑槽等常見病害,這些病害的出現嚴重影響了行車速度、行車安全,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。
瀝青路面早期破壞的現象有:泛油、波浪、壅包、滑溜、裂縫、坑槽、局部沉陷、松散、車轍等九種。這些病害極具普遍性和嚴重性,為公路工程質量通病之一。
2.1 路面設計
2.1.1 結構設計不合理。瀝青面層結構選用不當、混合料類型不合理。根據瀝青路面設計規(guī)范,瀝青面層除應滿足車輛的使用要求外,還應滿足雨水不滲等要求,宜選用粒徑較小,空隙也小的級配混合料,盡量采用小粒徑瀝青砼,以提高瀝青路面面層的防滲性。
2.1.2 油路補強段的路面厚度考慮不足。按照公路補強設計的一般要求和科學態(tài)度,宜先對所利用的路段狀況進行客觀評估,根據舊路的狀況(特別是強度彎沉指標)確定利用舊路的方案及補強厚度。但設計單位沒有認真細致的調查,大致給出一個補強厚度及路段樁號就草草了事,結果導致許多補強路段補強后彎沉值大于設計值,造成新路強度不足,早期破壞嚴重。
2.1.3 巖石路段石質類型確定有誤。在路基設計中,由于沒有足夠的地質鉆探資料,僅靠地表情況判斷石質類型,容易出錯。
2.1.4 路面厚度設計問題。路面厚度設計的依據是設計年限內的累計當量軸次,設計單位為了計算方便,一般將設計公路的交通量劃分為一定車型的標準交通量與另一定型的非標準車交通量,然后將確定車型的非標準車的軸次,換算成標準車軸載的當量軸次,最后用設計年限內的當量軸次,計算路面設計彎沉及結構厚度。
2.2 路面施工。路面施工過程是其質量形成的關鍵環(huán)節(jié)。直接影響面層質量的施工環(huán)節(jié)主要是面層本身的施工、基礎施工及相關聯接層施工。
2.2.1 對原材料檢驗不嚴,對瀝青混合料的配合比控制不夠,特別是礦粉和瀝青用量不準,使瀝青路面早期出現推擁、油包、松散、露骨、坑槽等。施工機械設備陳舊、不配套,使混合料的配合比計量、拌和均勻性、壓實度、平整度等受到很大影響。瀝青混合料加熱溫度過高,瀝青和礦料拌和時,瀝青便被礦料的高溫灼焦、瀝青老化,使路面強度不足,產生松散、坑槽等病害。碾壓溫度過高,造成溫度過高的原因有兩種情況:一是瀝青混合料出廠溫度超過規(guī)范規(guī)定的上限值;二是瀝青混合料出廠溫度雖然在規(guī)定的范圍內,但接近高限,如果運距較短,攤鋪碾壓又很及時,就會使碾壓溫度超過規(guī)范高限。如果碾壓溫度過高,混合料就壓不實,就會出現推移,發(fā)生微裂。
2.2.2 基層是承擔面層傳遞的車輛荷載的主要承重層?;鶎拥膹姸燃胺€(wěn)定直接關系面層的強度和穩(wěn)定性?;鶎邮┕さ闹饕獑栴}:基層、底基層、路面表面清除不干凈。在鋪筑上一結構層前,若路面結構層及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干凈,在雨水作用下,浮層細料變軟被行車擠壓造成的高壓水流沖刷成漿,進而波及到瀝青面層表面。基層松鋪系數(或基層標高)控制不嚴而導致的二次補加層,因二次補加層與下層基層無法緊密連接,自身厚度又較小,因而極易松散,進而引起瀝青層的網裂、松散、坑槽等破壞。因此,建議此補加層用含油瀝青混合料(即茌料)代替。部分基層壓實度不足的問題。在最大干密度確定的情況下,基層的壓實度與混合料中粗、細集料的比例特別是粗粒料的含量密切相關,當粗粒含量很大時,即使壓實度超過100%,并不表示該基層已經密實。因此,要適當增大碾壓噸位、增加碾壓遍數,確?;鶎拥揭?guī)定壓實密度。
2.3 裂縫主要有三種形式:縱向裂縫、橫向裂縫和網裂。瀝青路面建成后,都會產生各種形式的裂縫。初期產生的裂縫對瀝青路面的使用性能基本上沒有影響,但隨著表面雨水的侵入,導致路面強度下降,在大量行車荷載作用下,使瀝青路面產生結構性破壞。影響裂縫的主要因素有:瀝青的品種和等級、瀝青混合料的組成、面層的厚度、基層材料的收縮性、土基和氣候條件等。
2.4 坑槽的形成可歸結為水損害和油損害兩個主要方面:
水損害形成坑槽是瀝青路面早期破壞的最常見的現象之一。在開始階段,雨水由瀝青路面大空隙或破損處滲入,停留在基層表面上,在行車荷載反復作用下動水沖刷半剛性基層的細料并逐漸形成灰漿,使瀝青面層與基層脫開,灰漿被行車荷載擠壓,通過面層裂縫或面層混合料中的空隙唧到表面。在產生唧漿的位置,瀝青面層產生網裂,接著一些碎裂的小塊面層或基層材料被車輪帶走,而逐步形成坑洞,并不斷的擴大,最后形成坑槽。
車輛修理或機動車用油滲入路面,污染使瀝青混合料松散,經行車碾壓逐步形成坑槽。預防坑槽損害,首先要選用粘附性和抗老化性強的瀝青,恰當采用集料,合理設計混合料級配;其次要嚴格控制混合料的出廠,攤鋪、碾壓及終了溫度,確保壓實度達到規(guī)范要求,確保瀝青面層的厚度和平整度,再次要確保路表排水暢通,以預防為主,對裂縫、小面積松散、沉陷等作用及時科學的維修,避免其迅速發(fā)展為坑槽。
2.5 車轍是在行車荷載重復作用下,路面產生永久性變形積累形成的帶狀凹槽。車轍和推移降低了路面平整度,當車轍達到一定深度時,由于轍槽內積水,極易發(fā)生汽車飄滑而導致交通事故。車轍和推移形成的主要原因如下:
行車荷載的影響。車輛按規(guī)定正常在行車道行駛,使得高速公路的交通渠化現象非常突出,隨著車輛荷載作用次數增加,行車道車輛輪跡處進一步壓實并逐漸形成不同程度的車槽。
基層施工質量差。因基層的厚度不足或因基層材料、施工、養(yǎng)生不當導致基層整體強度不足,由于荷載作用超過路面各層的強度,使得路表變形過大而形成轍槽和推移。
瀝青面層高溫穩(wěn)定性差。在高溫條件下,車輪碾壓反復作用,荷載應力超過瀝青混合料的穩(wěn)定極限,使流動變形不斷積累形成車轍和推移。
公路路面一旦出現病害,維修起來不但費時費力,而且影響公路的正常使用,所以對于高速公路路面的各種病害應以預防為主。為有效預防病害發(fā)生,必須深入研究各種病害的形成機理、預防措施和維修方法,從而為在設計、施工和管理養(yǎng)護等環(huán)節(jié)中盡可能消除病害隱患提供理論支持。