摘要 公路投運時間的延長,在一定程度上增加了公路的破損度,導(dǎo)致公路路基路面出現(xiàn)諸多病害。為提高公路行車舒適度,減少病害發(fā)生,必須做好道路養(yǎng)護工作。文章針對公路路基路面病害問題進行研究。結(jié)合實例項目從公路路基路面病害類型與處治方法等方面進行分析。并提出公路路基路面病害的處治方法。希望能夠減少病害給公路帶來的不良影響,提高公路的通行能力。
關(guān)鍵詞 公路工程;路基路面;病害;處治方法
中圖分類號 U418 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)09-0175-03
引言
公路路面通常為瀝青路面,隨著交通量的增加,原有設(shè)計、施工質(zhì)量已無法滿足當(dāng)下的交通運輸需求,公路投運時間的延長,導(dǎo)致公路路基路面出現(xiàn)諸多病害,如坑槽、車轍、裂縫、泛油等,既影響車輛的安全通行,也增加了交通事故的發(fā)生風(fēng)險。因此,應(yīng)深入分析病害類型和成因,采取針對性的處治和養(yǎng)護措施,從而延長公路路基路面的使用壽命。
1 工程概況
某項目在原有縣鄉(xiāng)道上進行路面改善提升,所在通道內(nèi)現(xiàn)有道路主要為四級公路(局部路段為三級),路基寬度5.5~7.5 m,技術(shù)指標(biāo)較低,道路損毀嚴重,路面結(jié)構(gòu)較差,安保設(shè)施不完善。道路安全隱患大,交通擁堵,影響道路的運輸和通行能力。為保證改建工程的安全性,改善使用性能,防止病害的發(fā)生和發(fā)展,決定對病害類型和成因進行探討,為后續(xù)的路面施工和養(yǎng)護提供保障。
2 公路路基路面的病害類型
原路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面,自投運以來,路面出現(xiàn)了大面積的破損,影響車輛通行。調(diào)查發(fā)現(xiàn),項目路基路面的病害形式表現(xiàn)如下。
2.1 車轍
車轍是公路在長期的車輛荷載下形成的塑性變形,根據(jù)形式可分為以下三種:
(1)磨耗性車轍。一方面,是在車輛輪胎不斷摩擦下,對瀝青填料壓密形成的;另一方面,粗骨料碾壓脫落,最終形成無法恢復(fù)的車轍。
(2)結(jié)構(gòu)性車轍。由于公路路基路面強度未達到要求,在長時間的車輛荷載下使路基形變反射至地面,路面出現(xiàn)永久性的車轍。
(3)失穩(wěn)性車轍。公路路面強度不夠,高溫作用下瀝青材料軟化,致使路面在車輛動荷載的作用下出現(xiàn)凹陷、破損等情況,最終形成車轍。
2.2 裂縫
裂縫是公路路基路面的常見病害,由于瀝青材料收縮性明顯,竣工后受溫差、車輛荷載等方面的影響,導(dǎo)致瀝青表面出現(xiàn)各種各樣的裂縫,常見形式為:
(1)橫向裂縫。究其原因[1],瀝青路面的下方為水泥基層,當(dāng)外界環(huán)境溫度發(fā)生變化時,基層會出現(xiàn)裂縫,并逐步延伸至瀝青面層,形成橫向裂縫。
(2)縱向裂縫。此種裂縫多出現(xiàn)在特殊部位,比如新舊道路的銜接處。和橫向裂縫相比,縱向裂縫延伸比較大,容易導(dǎo)致邊坡滑移。另外,路基土的性質(zhì)、地下水也是引發(fā)縱向裂縫的因素,當(dāng)?shù)叵滤桓撸鼗淋浫鯐r,地基土?xí)霈F(xiàn)不均勻沉降,增加縱向裂縫的形成可能。
(3)網(wǎng)狀裂縫。當(dāng)橫向、縱向裂縫相連時,會形成網(wǎng)狀裂縫,若不采用有效措施處理,外界雨水進入地基土,導(dǎo)致路面沉陷。在路基填料攤鋪施工中,施工質(zhì)量不符合要求,導(dǎo)致路面在車輛的影響下沉降,伴隨著雨水的不斷滲透,基層變得越來越軟,從而產(chǎn)生唧漿的情況,導(dǎo)致路面病害發(fā)展,裂縫擴大,最終出現(xiàn)坑洞。
2.3 變形和沉陷
2.3.1 變形
在車輛荷載的作用下,公路路基很容易出現(xiàn)下沉。壓實工藝不合理,影響公路路基的牢固性,導(dǎo)致路基變形;鋪筑材料質(zhì)量不達標(biāo),比如壓縮系數(shù)高、含水率高等,投運后無法保障公路工程的施工質(zhì)量。
2.3.2 沉陷
在軟土地基展開路基施工時,極有可能會導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)沉陷。人為層面,施工前未做好勘察,缺乏和施工條件相符的預(yù)防性措施,導(dǎo)致實際施工偏離預(yù)期,造成路基沉陷。自然層面,軟土地基含水率高,承載能力差,存在于底部的水發(fā)生侵蝕作用,導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)中空的情況[2]。
2.4 坑槽
坑槽是指公路路面粗骨料脫落至一定的數(shù)量后形成的坑洞結(jié)構(gòu),坑槽形成的原因包括:
(1)各種材料攤鋪施工時,由于混合料溫度比較高,使瀝青、粗骨料的黏附力持續(xù)下降,導(dǎo)致粗骨料脫落,最終形成坑槽。研究表明,在混合料中摻入適量抗剝落劑,或使用堿性骨料,能夠減少坑槽的發(fā)生。
(2)當(dāng)路面出現(xiàn)巨大裂縫時,外界雨水隨著裂縫進入,使集料、瀝青相互剝離,骨料掉落,最終形成水損型坑槽。
(3)超載、油漬也是坑槽形成的主要原因,汽油進入集料、瀝青界面,導(dǎo)致瀝青變軟,在車輛的作用下,出現(xiàn)不同程度的變形而出現(xiàn)坑槽。
2.5 泛油
公路路面泛油是指路面混合料中的瀝青向上遷移到路表面,形成一層有光澤的瀝青膜。低溫季節(jié)施工,會導(dǎo)致集料和瀝青分離,局部瀝青材料過多,路面嵌縫料散失嚴重,氣溫轉(zhuǎn)暖后,在車輛作用下多余瀝青溢至表面形成泛油。此外,在降雨量大的地區(qū),路面積水滲入路面結(jié)構(gòu)中,在車輛荷載的反復(fù)作用和水的沖刷下,集料表面瀝青膜剝落,在水的帶動下向上移動,導(dǎo)致面層上部泛油。導(dǎo)致該問題的原因比較多,如油石比例高、混合料空隙率小、黏層油量大等,當(dāng)路面出現(xiàn)泛油問題后,路面摩擦力不斷降低,進而影響到行車安全性。
2.6 滑坡和翻漿
2.6.1 滑坡
公路路基滑坡病害的出現(xiàn),會給車輛的安全行駛帶來影響。路基滑坡主要表現(xiàn)為邊緣塌陷,路基側(cè)滑于低處。路基滑坡的發(fā)生具備以下條件:公路設(shè)計過程中,未考慮水位對路基產(chǎn)生的影響,未做好路基防水、排水處理;路基土質(zhì)疏松,厚度不均勻;邊坡植被生長不良,無法發(fā)揮出自身的固土、鎖水作用。
2.6.2 翻漿
公路路基翻漿由季節(jié)交替引發(fā),秋季地表下層出現(xiàn)積水,土層含水量多,冬季氣溫下降,土層水分得以保持,含水量幾乎不變。而春季,土層解凍,積攢水分滲入路基,造成路基翻漿[3]。另外,翻漿還受土質(zhì)影響,路基在車輛長時間的碾壓下,土質(zhì)開裂、變形,一旦土層解凍,水分快速滲入路基土中,路基土膨脹加劇路基的翻漿情況,造成路面隆起、凹陷。
3 公路路基路面病害的處治方法
3.1 優(yōu)化施工方案,做好施工管理
3.1.1 優(yōu)化施工方案
在公路路基路面正式施工前,除要進行科學(xué)的設(shè)計外,還要對施工工期進行合理的安排,保證工程如期竣工。對工程所在地的情況進行評估,結(jié)合舊路段的參數(shù),制定改造、厚度補強等方案。技術(shù)交底時,各部門要加強溝通,及時檢驗數(shù)據(jù),參照審查結(jié)果對施工方案進行調(diào)整和完善,防范安全隱患。例如,注漿施工采用孔位布置計算法,該過程需要施工人員分析土層的初始應(yīng)力、密度等參數(shù)指標(biāo)。注漿施工結(jié)束后,安排專人檢測橋頭引道、路面坑槽,以便及時發(fā)現(xiàn)和處理施工問題,增強工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
3.1.2 做好施工管理
每一層施工前,應(yīng)對下一層的施工質(zhì)量進行檢查。發(fā)現(xiàn)有離析、松散的路段時,即刻停工處理。對于開裂的部位,應(yīng)封閉處理。在對混合料配比進行設(shè)計時,可使用骨架密實型混合料,使用振動試驗法成型試件,以試件的最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)。在滿足基層強度的同時,減少水泥用量,最少劑量不能少于3%;對于各組分的用量,提前進行配比試驗,保證組合配比最優(yōu),防止收縮裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。還要減少水泥用量,一般為4.5%;對于混合料來講,由于礦粉、細料影響混合料的干縮性能,需要結(jié)合混合料的含量進行控制,通常0.075 mm篩的顆粒質(zhì)量小于7%。混合料壓實過程中,含水量越大,收縮率越高,因此壓實含水率不能超過1%。瀝青混凝土檢測標(biāo)準(zhǔn)見表1。
3.2 完善病害檢測技術(shù)
病害檢測技術(shù)是發(fā)現(xiàn)路基路面病害的基礎(chǔ),因此在對病害問題進行檢測時,建議采用各種檢測手段,以便精準(zhǔn)、全面地反映公路路基路面的真實情況。公路工程正式投運后,施工人員定期檢測,只有保證檢測效率,才能及時、有效地預(yù)防或解決路基路面病害。有關(guān)病害檢測技術(shù)的完善,可從這幾點著手:在保證公路路基路面質(zhì)量的情況下,減少病害檢測技術(shù)的成本,提高檢測效率[4]。公路工程的施工,由多個流程、環(huán)節(jié)組成,需要施工人員保證施工的連續(xù)性;加強各環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢測,嚴格按標(biāo)準(zhǔn)和要求進行,并做好關(guān)鍵點的質(zhì)量評估工作,切實保障工程質(zhì)量。
3.3 合理設(shè)計排水
為防止公路路基路面出現(xiàn)坑槽、變形、沉陷等病害問題,要對路基路面進行排水設(shè)計,確保排水系統(tǒng)通暢運轉(zhuǎn),快速排出地下水、地表水,保障車輛行駛的舒適性、安全性。排水設(shè)計還能保護路基路面。公路工程修建后,盡量不干擾和改變原有的灌溉系統(tǒng),以保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn);在路基設(shè)置排水溝,構(gòu)造物和排水溝相通,形成完整的排水系統(tǒng);當(dāng)排水溝和灌渠、通道交叉時,可使用立體交叉方式;為保證排水通暢,方便保養(yǎng)和維護,路側(cè)邊溝、排水溝使用漿砌片石進行保護。漿砌排水溝施工工藝流程見圖1。
3.4 加強施工質(zhì)量的控制
3.4.1 面層平整度
公路路面結(jié)構(gòu)包括瀝青、混凝土路面,其碾壓、鋪設(shè)過程均會給路面結(jié)構(gòu)的平整度帶來影響。在路面鋪設(shè)、碾壓施工時,結(jié)合溫度進行調(diào)整,在明確鋪設(shè)長度、使用量等參數(shù)指標(biāo)時,要進行系統(tǒng)化地分析與計算。碾壓施工中,根據(jù)碾壓時長對碾壓設(shè)備進行選擇,以增強路面結(jié)構(gòu)的整體性。在對混凝土路面進行鋪設(shè)、碾壓施工時,既要考慮初凝時間,又要計算碾壓厚度和次數(shù)。
3.4.2 基層平整度
在公路路面施工過程中,基層施工是基礎(chǔ),也是關(guān)鍵環(huán)節(jié),施工質(zhì)量決定了路面結(jié)構(gòu)的平整度。實際施工中,嚴格執(zhí)行工藝流程,使用石灰、沙石等材料對基層表面進行刮平處理時,除了要分析工程特征外,還要注意原材料的質(zhì)量檢驗和使用,例如石灰土可鋪設(shè)在施工路段,這樣在進行碾壓施工時,才能獲得理想的平整度。對于混合料的使用,按要求對接口問題進行處理。
3.4.3 病害處置
對于施工期間出現(xiàn)的裂縫、沉陷、松散、車轍等病害問題,安排相應(yīng)班組、配備相應(yīng)設(shè)備分點處理。比如,基于裂縫位置開槽的深度、面積,準(zhǔn)備符合要求、足夠的維修材料;若裂縫寬度超過5 mm,可使用銑刨回填[5]。對于沉陷、龜裂、坑槽等面積類病害,則根據(jù)具體的病害面積范圍進行銑刨挖除,最小面積不能少于2×2 m;借助銑刨設(shè)備沿著規(guī)定范圍銑刨,確保銑刨深度達到穩(wěn)定部分。銑刨處理時,保證槽壁垂直,并徹底清理槽壁和槽底;補強路基的壓實、原路面結(jié)構(gòu)的回填壓實,滿足要求和標(biāo)準(zhǔn),若大型機械設(shè)備無法滿足施工要求,可使用人工夯實或小型設(shè)備夯實,嚴格保證壓實度;裂縫維持初期的回填壓實施工,借助試驗明確碾壓次數(shù)。后期維修可根據(jù)試驗結(jié)果,對維修段的壓實數(shù)進行控制。
3.5 加強路基路面的養(yǎng)護
(1)路基路面防護養(yǎng)護。局部整修到位,若有必要,可采用全局照面的方式進行修整。整修過程中,保證修整工作到位,修復(fù)深度符合要求,實現(xiàn)預(yù)期的養(yǎng)護目標(biāo)。在病害檢測過程中,檢測順序不能擅自改變,先整體檢測,再局部檢測,完成后分析結(jié)果再次檢測,先局部后整體。
(2)淺層灌漿養(yǎng)護。若路段積泥、積水嚴重,可采用淺層灌漿養(yǎng)護法養(yǎng)護,按既定順序進行,使養(yǎng)護效果達到預(yù)期。先明確位置,用專業(yè)設(shè)備鉆孔處理,深度40 cm。再用合適的化學(xué)試劑處理,提高公路路面的整體硬度[6]。經(jīng)過養(yǎng)護后,路段的排水能力得以提升,病害發(fā)生率也隨之降低。
(3)后期養(yǎng)護管理。在對公路路基路面進行養(yǎng)護時,提高對養(yǎng)護技術(shù)的關(guān)注度。事實上,很多工程的養(yǎng)護技術(shù)尚未得到很好的應(yīng)用,導(dǎo)致養(yǎng)護技術(shù)無法發(fā)揮實際效用。在養(yǎng)護技術(shù)的實施中,保證路面防護到位,根據(jù)工作需求調(diào)整防護技術(shù),進而提高養(yǎng)護技術(shù)的應(yīng)用效果。
4 結(jié)語
公路使用時間的延長、交通量的增加,公路路基路面出現(xiàn)各種病害,比如坑槽、裂縫、泛油等,不利于車輛的安全通行,甚至造成無法估量的損失。施工中必須明確具體的病害類型和成因,基于“對癥下藥”的原則選擇病害處治方法,防止病害問題發(fā)展,消除病害對公路造成的危害,提高公路工程的施工質(zhì)量和通行服務(wù)能力。
參考文獻
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收稿日期:2022-02-15
作者簡介:何佼蓮(1986—),女,本科,工程師,從事公路工程施工與管理工作。