陳露
摘要 在高速公路建設(shè)及使用過程中,瀝青路面承受行車反復荷載作用和氣候因素以及施工質(zhì)量問題等影響,容易產(chǎn)生各種瀝青路面病害問題,嚴重影響了人民群眾的通行安全,并在一定程度上縮短了高速公路使用壽命。文章主要闡述了裂縫、車轍、坑槽、泛油、松散等五種瀝青路面常見病害,并對這五種病害成因進行分析,最后提出了相關(guān)防治措施。
關(guān)鍵詞 高速公路;瀝青路面;病害防治
中圖分類號 U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949(2023)14-0087-03
0 引言
高速公路作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施,能夠加速人流、物流的運轉(zhuǎn),促進國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。隨著高速公路運營時間的推移,通車里程不斷提升,尤其是重型車輛的數(shù)量大幅增加,高速公路路面結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生一些病害問題,如裂縫、車轍、坑槽、泛油、松散等路面病害,從而影響了路面行車的安全性及舒適性。由此可見,對高速公路瀝青路面病害采取行之有效的防治措施是十分必要的。
1 高速公路瀝青路面常見病害類型及成因
1.1 裂縫
裂縫是高速公路瀝青路面常見病害之一,按其分布形式可分為橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫、網(wǎng)狀裂縫等。
(1)橫向裂縫及縱向裂縫(見圖1)。垂直于公路中線的裂縫稱為橫向裂縫,平行于公路中線的裂縫稱為縱向裂縫,兩者分布形式不同,裂縫成因也不同。其中,橫向裂縫又被稱作溫度裂縫,由于環(huán)境氣溫變化以及路面內(nèi)外存在溫差,瀝青路面也會受到熱脹冷縮的物理原理作用影響,在低溫條件下,瀝青變脆且出現(xiàn)收縮應力,形成橫向裂縫;而縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因通常在于路基出現(xiàn)不均勻沉降、路面在反復荷載作用下導致疲勞破壞、路基沿邊坡失穩(wěn)滑塌等因素,且極易出現(xiàn)在新舊路段拼接處及挖填交界處[1]。
(2)塊狀裂縫(見圖2)。通常,道路投入使用一定時間后,瀝青面層材料會出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象,引起不可逆的塑形變形,造成存在一定規(guī)律性的收縮開裂現(xiàn)象,當橫向裂縫和縱向裂縫密度持續(xù)增大,且相互交錯,則形成塊狀裂縫。
(3)網(wǎng)狀裂縫(見圖3)。網(wǎng)狀裂縫又被稱為龜裂,當多數(shù)裂縫相互交錯成小網(wǎng)格狀,則形成網(wǎng)狀裂縫。隨著行車荷載作用時間不斷拉長,瀝青路面結(jié)構(gòu)強度逐漸降低,路面彎沉值逐漸增大,道路承載力越來越小,當行車荷載超過路面結(jié)構(gòu)最大承載力時,則會產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。
1.2 車轍(見圖4)
車轍是指車輛行駛在道路上留下的車輪壓痕,主要表現(xiàn)為深度10~15 mm的縱向帶狀凹槽,嚴重時深度可超過15 mm,大大降低了路面平整度,容易導致車輛行駛出現(xiàn)雨天打滑失控、顛簸、跳車等現(xiàn)象,嚴重影響車輛行駛安全。
根據(jù)成因的不同,車轍類型可分為磨損型車轍、失穩(wěn)型車轍和結(jié)構(gòu)型車轍[2]。磨損型車轍主要成因是受環(huán)境侵蝕影響,以及車輛輪胎摩擦作用影響,尤其是在北方冬季,為確保行車安全,部分車輛輪胎設(shè)置了防滑鏈條或防滑釘,更加容易磨損瀝青路面。失穩(wěn)型車轍主要成因是受高溫天氣影響,當?shù)乇頊囟瘸^60 ℃時,瀝青發(fā)生軟化,黏度降低,在車輛行駛作用下,路面結(jié)構(gòu)材料發(fā)生橫向位移形成(以某高速公路為例,不同月份瀝青路面車轍特性變化見表1)。結(jié)構(gòu)型車轍通常是受地質(zhì)、施工、重型車輛等外力作用影響形成的,以某高速公路為例,不同車輛荷載作用下,瀝青路面車轍特性變化見表2。
1.3 坑槽(見圖5)
當瀝青路面長期受到車輛荷載反復作用,以及雨水的疊加影響,導致瀝青路面局部骨料發(fā)生脫落,會逐步形成坑槽。坑槽特征如表3所示。
1.4 泛油(見圖6)
泛油是指路橋路面面層底部松散、上部泛油的瀝青遷移現(xiàn)象,一旦形成就會降低路面摩擦系數(shù),減少抗滑性。瀝青路面泛油的成因較多,瀝青混合料油石比偏大、瀝青用量過多、級配偏細、孔隙率過小等設(shè)計原因,施工過程中拌和不均勻、壓實度不足等施工原因,過早開放交通、雨水滲入路面等使用原因都可能導致泛油。
1.5 松散(見圖7)
松散是指在瀝青路面中,面層混合料的黏結(jié)性逐漸降低,出現(xiàn)松垮現(xiàn)象,集料流失[3]。當瀝青混合料配合比設(shè)計不合理,混合料粉塵過多,影響路面結(jié)構(gòu)層之間的黏合效果,容易造成松散。在瀝青路面施工過程中,攤鋪溫度不夠高,混合料拌和不均勻,壓實度不夠均勻可能導致松散現(xiàn)象;或者瀝青質(zhì)量不好,發(fā)生老化也會導致松散病害。
總體來說,以上5種高速公路瀝青路面常見病害的主要原因可總結(jié)為4方面因素:一是設(shè)計因素,路面結(jié)構(gòu)材料、配合比、結(jié)構(gòu)層厚度、施工及養(yǎng)護等方面設(shè)計,對瀝青路面病害的形成影響較大;二是施工因素,在設(shè)計與施工方案敲定后,施工技術(shù)水平的高低以及施工過程的質(zhì)量控制對未來公路投入使用壽命起到?jīng)Q定性作用;三是氣候因素,氣溫變化、降雨、日曬等各類自然因素會對高速公路造成極大影響;四是交通因素,部分瀝青路面病害形成的主要原因來自行車荷載,路面結(jié)構(gòu)在車輛反復荷載作用下導致永久變形。
2 高速公路瀝青路面常見病害防治措施
2.1 裂縫防治措施
(1)橫向裂縫及縱向裂縫。裂縫寬度小于3 mm時,可不予以處理;裂縫寬度達到3~5 mm時,首先將裂縫中的雜物清理干凈,采用改性瀝青、乳化瀝青等進行灌封處理;裂縫寬度大于5 mm時,需開挖裂縫并進行清理后,采用瀝青混合料進行修補,并壓實充分。
(2)塊狀裂縫及網(wǎng)狀裂縫。當裂縫面積較小時,可采用薄層罩面法,主要材料為瀝青膠凝材料、礦粉、纖維穩(wěn)定劑等,進行攤鋪碾壓;對于裂縫面積較大已出現(xiàn)松散脫落的情況,在清除干凈脫落部分材料及雜物后,對遭破壞的基層進行挖補處理,再重新攤鋪恢復瀝青面層。
2.2 車轍防治措施
針對車轍病害,主要是“以防為主,防治結(jié)合”,在道路投入運營后采取預防性養(yǎng)護措施能夠有效避免發(fā)生車轍現(xiàn)象,如:做好高溫天氣路面降溫,及時灑水養(yǎng)護,并加強行車管控,嚴禁超載等。如已經(jīng)出現(xiàn)車轍病害,當車轍長度小于20 mm,深度小于8 mm時,先將車轍范圍的雜物清理干凈,并對車轍進行熱烘處理,再采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料或SBS改性瀝青混合料進行修補壓實;當車轍長度大于20 mm,深度大于8 mm時,需要使用銑刨機進行銑刨處理,清理干凈后再進行修補壓實。
2.3 坑槽防治措施
在進行坑槽病害處理時,首先要確定坑槽修補范圍,至少比坑槽區(qū)域向外延伸10 mm以上,按此范圍垂直開槽,開槽后需使用回彈儀檢查地基質(zhì)量,如地基存在質(zhì)量問題需進行地基處理直到滿足承載力要求,最后在槽內(nèi)分層攤鋪與原路面相同材料的瀝青混合料并碾壓成型,壓實度應符合要求。
2.4 泛油防治措施
針對瀝青路面泛油病害,在設(shè)計和施工環(huán)節(jié)要因地制宜,合理選用設(shè)計方案、路面材料、排水設(shè)施等,嚴格控制施工質(zhì)量可有效避免泛油問題。如已出現(xiàn)路面泛油現(xiàn)象,應在高溫季節(jié)對瀝青路面進行高溫加熱去除泛油,再將石屑壓入瀝青路面內(nèi),進一步增強路面結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性,短時間養(yǎng)護后便可恢復通車。如路面泛油面積較大,必要時可中斷交通,進行病害處理。
2.5 松散防治措施
對于瀝青老化、路面松散不太嚴重的,可采用現(xiàn)場熱再生法,首先高溫加熱使瀝青路面軟化,再將路面廢料鏟除,摻入新集料以及瀝青黏合劑,拌和均勻后重新進行攤鋪及壓實;對于松散面積較大的,采用銑刨機清除松散部分路面結(jié)構(gòu),將廢料清理干凈后再噴灑乳化瀝青黏層油,攤鋪與原路面相同材料的瀝青混合料,最后使用壓路機壓實成型。
2.6 病害預防建議
從防范各類瀝青路面病害發(fā)生的角度來說,主要以設(shè)計和施工環(huán)節(jié)為切入點,切實抓好設(shè)計及施工質(zhì)量控制。首先,做好設(shè)計前準備工作,收集擬建項目范圍的地質(zhì)災害勘查資料、氣象水文資料、設(shè)計計算的有關(guān)參數(shù),以及當?shù)毓こ探?jīng)驗等,為后續(xù)施工材料的選擇、配合比的設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計以及施工方案的制定提供相應支持。同時,在施工過程中,結(jié)合施工環(huán)境實際情況,緊緊圍繞施工人員、施工機械、施工材料、施工工藝等方面抓好施工質(zhì)量控制,嚴格落實高速公路瀝青路面施工作業(yè)技術(shù)標準和規(guī)范要求。
3 結(jié)語
綜上所述,針對高速公路瀝青路面病害防治要從事前、事后兩個方面著手,在高速公路瀝青路面施工前,就要因地制宜地優(yōu)化設(shè)計方案,選用優(yōu)質(zhì)施工材料,在施工過程中嚴格控制施工質(zhì)量,并加強養(yǎng)護。在出現(xiàn)病害后,要結(jié)合病害情況及工程實際使用情況,研究病害成因,提出針對性的防治措施,解決瀝青路面病害問題,對瀝青路面進行有效修復,延長高速公路使用壽命,并消除交通事故隱患,確保行車安全。
參考文獻
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