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      大海拔落差山區(qū)高速公路瀝青路面病害及養(yǎng)護(hù)分析

      2023-06-11 14:53:59周明興
      交通科技與管理 2023年10期
      關(guān)鍵詞:路面工程

      周明興

      摘要 文章依托黔西南州汕昆高速板江段瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程,對大海拔落差山區(qū)高速公路瀝青路面技術(shù)狀況、典型病害成因及養(yǎng)護(hù)策略進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,各指標(biāo)分布特征為PCI指數(shù)在高海拔處偏低,RDI指數(shù)在低海拔處偏低,SRI指數(shù)在海拔落差較大處偏低;在大海拔落差山區(qū)高速公路病害錯綜復(fù)雜,其典型病害為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍和抗滑不足;PCI指數(shù)小于92路段適用就地?zé)嵩偕夹g(shù),抗滑不足路段適用超薄罩面技術(shù)。研究成果助力路面養(yǎng)護(hù)提質(zhì)增效,為類似地區(qū)養(yǎng)護(hù)工作提供借鑒。

      關(guān)鍵詞 路面工程;技術(shù)狀況;典型病害;養(yǎng)護(hù)策略

      中圖分類號 U418文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949(2023)10-0138-03

      0 引言

      加強(qiáng)高速公路養(yǎng)護(hù)是建設(shè)節(jié)約型交通行業(yè)的必經(jīng)之路,只有切實重視和加強(qiáng)高速公路的養(yǎng)護(hù),通過養(yǎng)護(hù),延長高速公路的使用壽命,提高高速公路的效率,才能有效地減少對土地的占用和其他資源的消耗[1]。

      1 路面技術(shù)狀況調(diào)查與分析

      G78汕昆高速板江段歸貴州省高速集團(tuán)興義營運管理中心管轄,路線長127.984 km(K1467+650~K1595+634)于2009年4月17日正式動工,2011年12月31日建成通車,為雙向四車道,設(shè)計速度80 km/h。路面結(jié)構(gòu)為4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm AC-20+8 cmAC-25+36 cm水泥穩(wěn)定碎石+20 cm級配碎石。

      2022年利用現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》對興義營運管理中心所轄汕昆高速進(jìn)行整體路況評價,檢測結(jié)果顯示路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)、路面跳車指數(shù)(PBI)、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)等指標(biāo)合格率為100%,而路面損壞狀況指數(shù)(PCI)、路面車轍深度指數(shù)(RDI)、路面抗滑性能指數(shù)(SRI)等指標(biāo)存在不滿足規(guī)范要求的情況,其中汕昆高速瀝青路面PCI、RDI和SRI全線分布情況如圖1~3所示。

      ①汕昆高速板江段現(xiàn)階段路面使用性能整體一般,雖各指標(biāo)大部分處于優(yōu)良水平,但存在較多PCI<92的情況,且路面抗滑性能處于優(yōu)等水平的路段僅占總里程的18.68%。②全幅路面中PCI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的92.72%,其分布規(guī)律為超車道優(yōu)于行車道,且在高海拔處PCI指數(shù)偏低。③全幅路面中RDI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的96.1%,其分布規(guī)律為高海拔路段優(yōu)于低海拔路段。④全幅路面中SRI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的18.68%,其分布規(guī)律表現(xiàn)為上行路段明顯優(yōu)于下行路段,且在海拔落差較大處SRI指數(shù)明顯降低[2]。

      2 路面典型病害成因分析

      2.1 縱向裂縫

      病害特征:裂縫發(fā)展為自上而下式,屬于疲勞類裂縫,主要分布在上坡段的輪跡帶上。且大部分裂縫已發(fā)展至中、后期,出現(xiàn)如松散、坑槽等水損害的病害特征。

      病害成因:①該路段交通量大、重載多、上坡路段多,重載與上坡均會增大路面受到的剪切應(yīng)力,在剪切力的反復(fù)作用下,導(dǎo)致路面出現(xiàn)疲勞開裂。②該路段已開通11年,路表瀝青的老化導(dǎo)致極限拉伸應(yīng)變不斷減小,在車輛荷載剪切應(yīng)力作用下形成縱向裂縫。③在裂縫出現(xiàn)后未得到及時的處治,使得路表水浸入,動水壓力較大,使得裂縫迅速發(fā)展,從而出現(xiàn)水損害。

      2.2 橫向裂縫

      病害特征:橫向裂縫發(fā)展為自上而下式,雖貫穿行車道與超車道,但行車道比超車道嚴(yán)重,且大多未貫穿整個路幅,屬于溫縮裂縫,其主要分布在大樁號處(靠近云南地區(qū))。且有很多新出現(xiàn)的橫向裂縫,需盡快進(jìn)行處治。

      病害成因:①在靠近云南方向,地處云貴高原,海拔在1 200 m以上,冬季氣溫低、晝夜溫差大。當(dāng)收縮引力超過材料本身的極限拉應(yīng)力時,便產(chǎn)生溫縮裂縫。②在溫度反復(fù)升降過程中產(chǎn)生溫度疲勞,使瀝青路面的勁度模量升高,應(yīng)力松弛性能下降,當(dāng)超過路面材料的抗拉強(qiáng)度(應(yīng)變)時,產(chǎn)生開裂。

      2.3 車轍

      病害特征:車轍形式主要為失穩(wěn)型,伴隨著推移、擁包等病害,主要發(fā)生在小樁號的橋面上,上下行病害分布情況相似。

      病害成因:①靠近廣西方向海拔較低,夏季氣溫較高,且近兩年高溫極端天氣增多。②橋面溫度場受到橋梁下部溫度場的影響,導(dǎo)致其溫度比普通路面溫度高。③重載較多,瀝青混合料在高溫狀態(tài)下,受到車輛荷載的反復(fù)擠壓,路面容易產(chǎn)生剪切變形,向兩側(cè)隆起。

      2.4 抗滑不足

      病害特征:主要發(fā)生在長下坡路段的行車道上。

      病害成因:該路段重載較多,在下坡路段與路面的摩擦力較大,在摩擦力的長期作用下,導(dǎo)致路面構(gòu)造被磨光,摩擦系數(shù)降低,從而出現(xiàn)抗滑不足病害。

      3 瀝青路面養(yǎng)護(hù)策略

      3.1 養(yǎng)護(hù)需求

      根據(jù)上述對汕昆高速板江段交通量、路面技術(shù)狀況、路面典型病害等的分析總結(jié),現(xiàn)階段汕昆高速板江段路面結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好,且交通量主要以客車為主,現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)劃期內(nèi)運營需求,但存在部分路段抗滑性能不足的情況,現(xiàn)存SRI<75的路面長度累計235.63 km車道;嚴(yán)重的車轍和推移擁包病害主要分布于橋面行車道,車轍深度最大超過10 cm,而且存在“常修常壞”的現(xiàn)象,成為路面“頑疾”,目前該類橋面累計長度2.1 km車道;存在局部路段病害發(fā)展程度較高,橫縫、縱縫發(fā)展貫穿上面層,同時伴有松散、坑槽和沉陷病害,應(yīng)進(jìn)行深層處治,共計2.3 km車道。從路段的重要性、材料性能劣化、路面技術(shù)狀況指標(biāo)及發(fā)展趨勢看,汕昆高速養(yǎng)護(hù)最為迫切。

      3.2 養(yǎng)護(hù)對策

      目前汕昆高速板江段通車11年,各項路況指標(biāo)優(yōu)良,因此整體以功能性修復(fù)養(yǎng)護(hù)為主。該研究針對不同的典型病害開展了針對性的養(yǎng)護(hù)處治方案分析。

      (1)路況指標(biāo)超標(biāo)路段處治方案。針對車道PCI<

      92 mm、RQI<90 mm、RD>9 mm路段進(jìn)行專項處治,結(jié)合路面分層材料性能評估結(jié)果與病害發(fā)展深度,需處治上或上、中面層?;诖耍岢鲆韵绿幹畏桨福?/p>

      方案一:采用就地?zé)嵩偕? cm上面層方案。

      方案二:銑刨上面層,回鋪4 cm改性瀝青SMA-13+改性乳化瀝青黏層。

      方案比選:方案一針對具備實施就地?zé)嵩偕鷹l件的路段采用再生方案,能夠100%循環(huán)利用舊料,更符合當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”宏觀政策要求,就地?zé)嵩偕^程中加熱可以促使下層病害修復(fù),且養(yǎng)護(hù)費用較銑刨重鋪SMA-13混合料更低,因此推薦采用方案一。

      (2)抗滑不足路段處治方案。針對高速路面抗滑不足路段(百米SRI<75)處治,考慮抗滑不足路段所在位置,針對性提出處治方案:

      方案一:對原路面抗滑不足路段進(jìn)行必要預(yù)處理后,實施8 mm冷拌超薄層罩面。

      方案二:銑刨原路面上面層,回鋪4~4.5 cm改性SMA-13,黏層采用改性乳化瀝青黏層。

      方案三:采用就地?zé)嵩偕? cm上面層方案。

      方案四:銑刨原路面15 mm上面層,實施15 mm熱拌UTM超薄罩面。

      方案比選:方案一采用單一粒徑冷拌薄層,成型厚度8 mm左右,可直接單車道罩面,但是工后平整度和行車舒適差,而且使用壽命相對較短;方案二采用傳統(tǒng)的銑回鋪工藝能更好地恢復(fù)原路面抗滑性能,處治徹底,抗滑保持效果好,但單純處治抗滑問題成本相對較高;方案三采用就地?zé)嵩偕夹g(shù),雖然能100%循環(huán)利用舊料,但是原路面混合料級配偏細(xì),且集料耐磨耗性能不足,再生路面抗滑性能衰減相對快;方案四UTM超薄罩面采用高黏彈瀝青和優(yōu)質(zhì)集料,厚度僅15 mm,符合路面養(yǎng)護(hù)綠色發(fā)展要求,路面經(jīng)久耐磨,養(yǎng)護(hù)成本相對較低,因此,推薦方案四。

      (3)橋面車轍、破損嚴(yán)重路段處治方案。針對橋面車轍、破損嚴(yán)重路段處治,提出單層銑刨重鋪、雙層銑刨兩種方案。

      方案一:銑刨原橋面上、下面層,橋面板設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層,回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

      方案二:銑刨原橋面上面層,回鋪4 cm改性SMA-13,黏層采用改性乳化瀝青黏層。

      方案三:銑刨原橋面上面層4 cm,回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面。

      方案比選:方案一采用雙層處治的方式可對車轍、破損等路面病害進(jìn)行徹底處治,施工工藝成熟簡單,工程應(yīng)用廣泛,對橋面處治效果較好,但是成本較高;方案二僅對表面層進(jìn)行處治,施工速度快,節(jié)約集料和瀝青,工程造價相對較低,但效果相對不佳;方案三進(jìn)行單層銑刨重鋪,3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面,橋面下面層材料經(jīng)過多年碾壓已經(jīng)致密,有很大利用價值,超黏彈改性瀝青薄層罩面采用超黏彈改性瀝青和優(yōu)質(zhì)集料,配合特殊級配,具有優(yōu)異的抗高溫變形能力,而且實施成本相對較低,因此,推薦采用方案三。

      (4)裂縫密集路段處治方案。

      方案一:銑刨原路面上中面層,回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20,黏層采用改性乳化瀝青,若存在反射裂縫,則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

      方案二:銑刨原路面上中面層,回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm高模量EME-14,黏層采用改性乳化瀝青,若存在反射裂縫,則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

      方案比選:方案一施工工藝成熟簡單,工程應(yīng)用較為廣泛,具有較好的抗車轍性能。方案二高模量混合料施工后孔隙率小,減少了壓密車轍的產(chǎn)生,抗車轍性能優(yōu)于AC-20,但價格明顯高于AC-20,施工材料要求高,質(zhì)量控制難度相對較大,同時考慮專項處治工程規(guī)模小,進(jìn)一步加大了方案二施工難度,因此推薦采用方案一。

      4 結(jié)論

      (1)汕昆高速板江段現(xiàn)階段路面使用性能整體一般,其各指標(biāo)分布特征為PCI指數(shù)在高海拔處偏低,RDI指數(shù)在低海拔處偏低,SRI指數(shù)在海拔落差加大處偏低。

      (2)在汕昆高速板江段典型病害主要為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、抗滑不足,其中縱向裂縫主要為上坡路段的疲勞裂縫,橫向裂縫主要為高海拔地區(qū)大溫差形成的溫縮裂縫,車轍主要為低海拔地區(qū)的高溫天氣導(dǎo)致的,抗滑不足主要為下坡路段經(jīng)重載車輛長期摩擦導(dǎo)致路面磨光。

      (3)PCI指數(shù)小于92的路面處治推薦采用就地?zé)嵩偕? cm上面層,抗滑不足路段推薦采用15 mm UTM超薄罩面,橋面車轍推薦采用銑刨原橋面上面層4 cm,回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面,裂縫密集路段推薦采用銑刨原路面上中面層,回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

      參考文獻(xiàn)

      [1]郭成軍. 預(yù)防性公路養(yǎng)護(hù)措施在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向, 2023(8): 176-178.

      [2]曹小波, 王暢, 趙忻, 等. 高等級公路路面常見病害及養(yǎng)護(hù)措施研究[J]. 科技與創(chuàng)新, 2023(7): 124-126.

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