公路沥青路面病害原因及处置措施
2015-05-13
1、前言
随着公路沥青路面的里程的快速增长,公路管养部门的管理与养护工作任务的压力越来越重,如何确正确、合理地采取养护维修措施养好沥青路面,确保沥青路面养护质量,降低管养成本,节约养护费用,提高资金的投资效益,成为公路养护管部门重要的研究课题。下面就针对公路沥青路面早期产生的病害进行分析及如何采取预防性措施进行探讨。
2、公路沥青路面早期病害产生的原因分析
公路沥青路面早期病害主要有裂缝、坑槽等病害。
2.1 裂缝
形成裂缝的原因主要是路面结构、路面材料和底基层以及路基填土强度等缺陷引起的。
横向裂缝的主要原因是公路路面基层多采用高强度、高密度的半刚性结构设计,虽然强度高、变形小、整体性能好,但温差涨缩路面的影响十分明显,容易造成横向反射裂缝。当路面铺筑材料级配控制不严,混合料中存在含水量、粉尘含量、骨料的针片状等含量超标的情况下,通车后在车辆荷载、车辆变速(加速、刹车)、交变轮荷的剪切冲击作用下,容易产生横向裂缝。
纵向裂缝的产生的原因主要是在路基部分,高填方路段路基压实度不够不密实。在路基土自重和车辆荷载作用下产生不均匀沉落,路基发生滑动,特别是在半挖半填路基填方部分压实不密实,在路基土自重和车辆作用下产生不均匀沉落。老路加宽改善路段,加宽部分的路基强度不足也是产生纵向裂缝的原因之一。
2.2 坑槽、沉陷
龟裂、网裂出现之后,未及时加以养护处理,路面逐步松散形成裂块脱落,被行驶的车轮带走,从而形成坑槽。沉陷是由于部分施工段落控制不严,路基压实度达不到要求在反复行车荷载的作用下形成的病害。根据调查,目前公路沥青路面出现的早期病害主要表现为水损害坑槽、沉陷,损害主要发生在雨季,特别是梅雨和暴雨季节;行车道比超车道严重:下坡车道刹车水的侵蚀比上坡车道严重。发生水害的地方一般在排水不畅的部位,并且路面透水性较为严重,挖开路面面层,可见基层有积水;路面破坏之处一般先有小块的网裂。初步分析原因主要是:
a. 该路段的结构层没有设置排水系统,造成水分长期滞留在面层中。
b. 在弯道路段超高排水是通过中央分隔带的开口,使到路面水从路面高的一幅排到低的一幅。水经常会滞留在路面,特别是中央分隔带的周围,造成路面积水。
c. 重车在下坡路段时频频刹车,刹车片靠源源不断的淋水来降温,大量的刹车水不断的流向路面,特别是超载超限车辆更是明显。交通量大的路段,即使是烈日的晴天,下坡路段的一幅都是潮湿的,沥青路面长时间的处于潮湿状态,加剧沥青路面的损坏出现坑槽。
d. 随着行车的作用和自然条件(风、雨、雪、阳光)的侵袭,出现路面露骨泛白,沥青路面的老化。随着时间的延长路面中的沥青逐渐变脆,抗剥落性逐渐变弱,路面集合料之间的沾结力减弱,面层颗粒松动逐渐分离脱离原路面形成坑槽。
e. 油石比、级配不合要求。路面施工时沥青混合料中沥青用量偏小,出现花白料,导致颗粒间的沾结力不强,粒料在车的作用下容易与路面松动分离脱落,造成路面早期损坏。级配不合要求,粗集料过多导致沥青混合了碾压不密实,封水性不强,路表水浸入路面。细集料过多,路面强度不足在车作用下会产生推移形成波浪、车辙。
f. 路面稳定基层材料拌合不均或有离析现象导致路面基层强度不均,在车辆长时间的作用下产生不均匀沉陷,出现路面积水而龟裂破坏。
g.路面基层碾压局部(或边缘)不密实,强度不符合要求。在车辆荷载多次重复作用下形成车辙,行车道比超车到明显,特别行车道比较严重。对沥青路面出现的坑槽,采取事后进行修补,目前大多有冷补,但效果不理想,耐久性差;也有热补方式(如热再生),且效率低,经济效益较差。上述的传统方法都不能根本上解决沥青路面的早期损坏的问题。
3、早期病害处理的措施
沥青路面早期病害的处理主要突出预防性养护。预防性养护是指沥青路面产生轻微病害尚未破损之前,采取前瞻性、预见性的对策和切实可行的保养措施,把公路病害及造成的病害因素发现在先,处置在前,防止病害的发展,最大限度地延长公路的使用寿命,提高养护资金的使用效益。预防性养护的前提是路面基层强度充足,其实质是在适当的时间,对路面相应病害采取相应的技术措施。其核心是强调养护的主动性、计划性、合理性。其目的是达到养护的最佳成本效益。可根据不同的早期病害和公路的等级采取不同的预防性养护措施:
3.1 灌缝、封缝
灌缝、封缝是为了阻止地表水进入出现的裂缝中,灌缝、封缝适用于处理不活动的已经相对稳定的裂缝和正在温度及车辆荷载下发展的裂缝。
3.1.1 灌缝:由于路面基层结构采用半刚性基层沥青路面结构,因而路面出现了不同程度的反射裂缝,为防止雨水冲刷作用下裂缝的继续扩展,及时对反射裂缝进行灌缝处理。目前,我国常采用灌缝方法有:普通热沥青灌缝、SBR改性乳化沥青灌缝、路面裂缝密封胶修补裂缝和压浆法修补裂缝。
3.1.2 “压缝带”封缝:裂缝是沥青路面常见的早期病害之一,道路早期裂缝多以横向裂缝和纵向裂缝为主。对沥青路面采用“压缝带”处理是一种较好的处理沥青路面裂缝的措施,对延长路面的使用寿命有着非常重要的作用。2005年在盐(津)水(富)公路k48+000——k50+000路段油路预防性养护中就开始试用了“魁道”压缝带,经过两年多的使用观察效果较好。无需任何机械设备的投入,在不改变裂缝原有结构的情况下可直接沿裂缝贴上去,施工完成后,立即可开放交通。
3.1.3 增设聚酯玻纤布:为了有效根除基层反射裂缝所产生的拉应力对路面的影响,对有病害但基层强度较好地段,采取将路面铣刨,在基层表面喷洒热沥青,贴聚酯玻纤布,再在上面铺筑沥青面层。在威(信)叙(永)二级公路k2+000——k6+000养护中证明效果较好。
3.2 坑槽修补
由于油路面基层施工过程中局部质量控制不严,路面会出现局部龟裂逐步形成松散、坑槽,针对路面出现的局部破坏如坑槽、松散等,常采用的修补方法是:热补法、就地热再生法、热拌冷补法和冷拌冷补法。
3.2.1 路面基层结构未变形、强度充足路段时:过去常采用热补法,通常的做法是将破坏区域内的旧沥青料全部清除,然后再用新热沥青混合料填补,这种方法可以保证修补质量,但大量的旧沥青混合料被废弃,造成极大的资源浪费和环境污染。为了避免资源的浪费,许多段进行了废料回收研究,将废旧沥青混合料回收集中堆放,到一定数量后应运沥青再生拌和技术进行再生利用。有的段进行了冷补材料的开发和应用,使用冷补添加剂、稀释剂(柴油)、沥青、集料组成的混合料修补路面。有的总段还购买了“就地热再生机械”等进行路面修补。
3.2.2 路面基层结构强度不足或已破坏路段时:将已破坏的路面基层清除到基层底,整平。根据坑槽面积大小采取不同的压实机械(压路机或冲击夯、平板夯)压实,根据原有的基层厚度确定摊铺两层或三层水稳碎石与原基层高度一致,分层压石密实达到压实度要求,水稳基层养生7天。喷洒粘层油后铺筑油面层。
3.3 路表(封层)处置
在路面养护生产过程中除对坑槽进行规范的修补外,对坑槽较多和水损坏比较严重的路段采用路面表面封层处理。常用的路表封层措施有:雾状封层、稀浆封层、碎石封层、沥青表处、刮油封层等。
3.3.1 雾状封层:沥青路面的很多病害都是由于水渗透的原因造成的,有效的预防路面进水是非常必要的,而路面雾封层技术措施是一种很直接、有效和经济的预防性养护措施。雾封层就是在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性的高分子改良乳化沥青,以形成一层严密的防水层将路面封闭,起到隔水防渗、保护路面的功能,最大限度地减少路面的水破坏,增大路面集料间的粘结力,同时减少由于空气和水渗透引起的表层沥青老化问题,延长路面使用寿命以及改善外观等作用。
3.3.2 稀浆封层:沥青路面经过使用,路面基层基本处于稳定状态。但随着通车年限的增加,路面开始出现不同程度的氧化、疲劳龟裂、坑洞等病害。稀浆封层是由良好级配的集料(细砂和矿粉构成)和乳化沥青构成的混合物通过专用喷洒器均匀地喷洒在路面上的一层封层,它具有防水、防滑、耐磨等性能以及延长路面使用寿命的作用。稀浆封层对原路面条件有一定要求,原路面基层必须具有足够的强度和刚度,施工表面平整且无坑洞等病害。因此为了使稀浆封层能够取得良好效果必须事先对路面病害进行处理,车辙较深路段可先进行车辙修补。稀浆封层预防养护措施,还将会使旧路面焕然一新。
3.3.3 同步碎石封层:同步碎石封层由于胶结料和石料的粘结,使得铺筑后的封层有良好的抗裂性能,减少了路面的裂缝,对原路的裂缝有一定的修复作用。同步碎石封层表面粗糙,改善了原路面的抗滑性能,提高公路路面的使用功能及服务水平。同时可以节省材料、设备成本,降低工程造价,提高工作效率,由于同步碎石封层设备的高精确度,也使得劳动强度大大降低。施工完成后,2小时内即可通车,缩短了封闭交通的时间,提高了公路的运输效益。
3.3.4 沥青表处:沥青表处路面简称沥青表处,是由沥青和细粒碎石按比例组成的一种不大于3厘米的薄层路面。沥青表处路面薄、造价低、施工简便、行车性能好,成为提高低等级公路行车质量和通行能力的主要路面处置措施。沥青表处常用的施工方法有层铺法和拌和法两种。层铺法是一种在路面基层上分层浇油、分层撒布细粒碎石集料,经辗压成型的沥青表处施工方法。层铺法施工的特点是分层施工,常用的有两层法和三层法。拌合法就是在旧路面上铺筑一薄层热拌沥青混合料,其厚度一般在19--38mm,如原路面有坑洞等病害时应先将坑洞等病害进行处理。
3.3.5 刮油封层:用特殊的刮油耙在原有路面表面刮一层热沥青,将热沥青刮入裂缝和空隙中,再均匀地洒一层细集料,最后用压路机碾压将细集料压入沥青中,集料控制在0.1-5mm之间。它具有路面封裂,阻止路面开裂松散,延缓路面老化,提高路面抗滑性能的作用。刮油封层适用于低等级路的预防性养护。
4、结束语
总之,沥青路面预防性养护实质上是一种预见性、前瞻性、主动性、合理性的保养措施。它并不考虑路面是否已经损坏,养护管理人员要经常对管养的路段进行巡查,应根据沥青路面使用过程中的实际情况,正确、合理地选择不同的预防性养护技术措施及时进行保养维护,确保路面质量,延长路面使用寿命,提高资金的使用效率。
