高速公路沥青混凝土路面病害及养护
2015-05-21
高速公路建成通车后，其养护与维修就成为保证其服务质量和使用寿命的重要手段。由于高速公路交通流量大、行驶速度高，其养护工作在保证施工质量的前提下，应及时、快速、安全且不能中断交通。同时，应最大限度实行机械化养护，加强路上工人的安全保护，尽量避免频繁调动机械设备。太旧高速公路自通车以来，发生过不同程度各种各样的病害，我们在对这些病害进行处治的同时，不断摸索总结，形成了一套较为完整的做法和经验。
1、高速公路路面病害分类及形成原因
高速公路通车后，在行车载荷和自然因素作用下，路面可能发生裂缝、车辙、坑槽、推移、拥包、沉陷、桥头涵顶跳车、桥面沥青脱落等常见病害。
1.1 裂缝
路面裂缝可分为龟裂（网裂）、纵裂缝、横裂缝。
（1）龟裂又称网裂，通常由于路面整体强度不足、基层湿软、稳定性不良等原因引起。沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。
（2）纵裂缝通常产生在拓宽的新旧路面交界处或路基半填半挖处，由路面不均匀沉陷引起。；或在沥青路面施工的纵向接缝处，由施工接茬处理不善引起；在行车载荷作用下，车辙边缘也易形成纵缝。
（3）横裂缝通常是由于温度、湿度的变化，路面结构层产生收缩而弓愧的；半刚性基层的收缩裂缝及其面层的反射裂缝，大多是横向裂缝。不论什么样的裂缝，在行车载荷和气温、雨雪等自然因素反复作用下，都有加速和扩展的趋势。
1.2 车辙
车辙是在行车载荷重复作用下，路面产生积累永久性的带状凹槽。车辙的产生受内因和外因的综影响，内因包括路面结构层次及材料组成，外因包括设计、施工、交通条件和气象条件。
（1）路面结构及材料组成
沥青材料在路面结构中厚度越大，在行车作用下发生永久变形的变形量越大。故路面结构厚度既要有足够的承载能力，又要有较好的抗车辙能力。采用刚性或半刚性基层，可以大大减少基层和路基的变形，从而减少路面的整体车辙。沥青混合料具有一定的蠕变和应力松弛现象，在行车载荷作用下，当沥青混合料的受力超过其弹性极限和屈服点，就可能产生塑性变形，不断积累形成车辙。车辙的形成还与混合料的选择有一定的关系。
（2）设计与施工
沥青混合料配合比、基层材料配合比以及路基土壤组成等设计，都可能影响车辙的产生。施工时路基的压实度、排水性能、基层压实度、路面热稳定性等是否达到规范要求也都会影响车辙的产生。
（3）道路交通条件
大量重型或超载车辆在路上行驶，由于其单轴载荷加大，从而更容易产生车辙。
同时车轮在不断地磨损路面，特别是在车辆行驶较多的主车道上，也是产生车辙的原因。
（4）气象条件
由于沥青混合料是弹塑性材料，沥青路面是黑色路面，吸收热量能力强，所以在气温较高时，路面在行车载荷反复作用下极易产生车辙。在下雨或下雪时，由于雨水渗透侵蚀了基层材料，使其软化，从而使车辙扩大。
1.3 坑槽
坑槽是沥青混凝土路面常见的病害，其产生的原因有：
（1）施工时混合料温度太高，使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，在行车载荷作用下易形成坑槽；混合料温度太低，使摊铺不够均匀，压实不充分，导致压实度不够，也易形成坑槽。
（2）路面的下面层标高控制不严，导致沥青上面层结构厚度不够，从而在行车载荷作用下，这部分混合料易被“带走”，形成坑槽。
（3）路面裂缝后，水渗到基层，在行车载荷作用下，基层可能发生松散、沉陷，从而造成面层进一步龟裂。如此反复循环，沥青面层将发生脱落沉陷，形成坑槽。
1.4 沉陷
路面发生的沉陷可分为两类：局部沉陷和大面积的下陷。
（1）局部小面积沉陷一般是由基层局部成形不足、强度不够，在行车载荷作用下，路面发生龟裂，当水渗人后，将已经损坏的基层进一步软化，从而使面层形成沉陷。
（2）大面积下陷一般是由路基不均匀沉降或局部滑移而引起的。
1.5 推移、拥包
推移拥包在高速公路上不是很常见的病害，其形成原因有：
（1）沥青混合料配合比不合理，沥青含量偏高，在气温较高时，在行车载荷反复作用下，面层可能发生推移。
（2）基层和面层没有粘结好，在车辆高速行驶时，面层可能相对于基层发生移动，从而发生拥包推移。
1.6 桥头涵顶跳车
桥台台背填土时压实不够而引起路基不均匀沉降，从而使路面产生沉陷，形成跳车。
1.7 桥面脱落
中粗粒式沥青混凝土封水性能不佳，当桥面排水不畅时，容易在沥青面层与桥面之间存水，冬季易产生冻胀破坏，在行车载荷作用下，路面容易产生龟裂甚至脱落。特别是在冬季降雪或结冰后，进行撒盐融化，由于盐水对水泥混凝土有腐蚀作用，故当盐水渗透到桥面上时，会对桥面产生不同程度的腐蚀，形成灰浆，从裂缝里反渗到路面面层上，在行车载荷作用下，路面面层很快产生龟裂、脱落、坑槽。
高速公路路面病害虽然从理论上分为以上几种，但实际上往往是一块损坏的路面多种病害并存，如裂缝、车辙、坑槽、沉陷并存。
2、高速公路路面病害机械化养护方案
在对病害处治之前，要对病害进行实地调查。然后根据病害的类型、面积大小、施工的难易程度、交通流量的大小等确定最佳处治方案，保证养护工作快速、高效、安全。
2.1 单根式的纵向或横向裂缝
一般在冬季进行灌缝处理。太旧高速公路从德国进口了两台Breining灌缝机，专门用于灌缝作业。施工工艺为：用一种手推喷枪把加热后的压缩空气吹向裂缝，这既可以将缝里杂物吹干净，又可加热缝两侧的沥青混凝土，然后用沥青喷枪将灌缝机上已加热熔化的沥青灌人裂缝，最后将多余或误洒的缝外的沥青清除干净即可。
2.2 局部龟裂、坑槽、小面积沉陷的修补
可统称为“小坑槽修补”，其机械配置为：切割机、铣刨机、沥青洒布车、综合养护车、手扶式压路机、光轮胶轮压路机。施工工艺为：用切割机将修补的范围切割出来；用铣刨机（或人工）将病害的路面挖除，要确保将损坏的混合料都清除干净，坑底达到坚实面层；在坑内洒布透层油，槽壁要涂刷新的沥青；用综合养护车（或人工）将混合料铺满铺平坑槽；用光轮胶轮压路机（手扶式压路机）碾压新铺混合料，直到碾压密实，新旧混合料结合紧密、无缝隙。
用综合养护车进行路面修补，它不切边、不清除损坏的路面，而是对损坏路面进行高温加热，使其与新铺料结合到一起，然后用压路机进行碾压。
2.3 大面积的龟裂和沉陷、严重的车辙、桥头涵顶跳车、桥面脱落或局部路面翻修
这些病害的处治可列人“专项工程”，需专门组织立项进行施工。其机械配置为：切割机、铣刨机、沥青洒布车、自卸汽车、沥青拌和机、摊铺机、光轮胶轮压路机、划线车。“专项工程”机械化护在其施工之前要对一些不完全是由路面原因引起的病害作前期处治，比如：
（1）大面积的路面严重破损，要调查基层情况，如发现基层也严重损坏，则应进行彻底的处理，小面积可用沥青碎石或粗粒式沥青混凝土填补，大面积的则需重做水泥碎石基层。
（2）大面积严重沉陷，要调查沉陷的形成原因，如属路基不均匀沉陷或滑移，要对路基进行稳固理。比如可进行速效水泥灰浆灌桩，然后等路基稳定后，对超过15.M的沉陷做水泥碎石基层，超过10cm的沉陷进行沥青碎石或粗粒式的沥青混凝土填补。
（3）对于桥面龟裂脱落，要在铣刨完沥青路面后，对桥面进行认真检查，彻底清除桥面上的存水和脱落的杂质，对于桥面损坏较为严重的部位要进行水泥混凝土加固。
2.4 高速公路大修工程
这是指当高速公路达到其服务周期后进行的使其全面恢复其设计状态的施工，如整段路面翻修。整段路面罩面。它可以参照高速公路路面施工方法，这里不作多述。
3、“专项工程”机械化养护施工技术
“专项工程”补修一般来说处理的病害面积较大，施工工艺较复杂繁琐，机械化程度也较高。它是路面病害处治较为常用、有一定技术含量的施工方法，下面作具体阐述。
3.1 施工工艺流程
3.2 施工组织技术
在开始施工之前要对路面病害段、桩号、路面标高、宽度、病害范围、转弯半径、超高超宽、纵坡横坡、路面结构、沥青混凝土级配、原材料产地和型号规格等作全面的了解和详细的记录，并要严格依照这些数据指导施工。
3.2.1 互路面铣刨
路面铣刨包括：刨前路面测量、切割机切边。铣刨机铣刨、废料运输、刨边角、清扫余渣、洒布乳化沥青。
（1）刨前路面测量。通过测点高程的比较来确定补修的面积、铣刨的面积和铣刨深度。
（2）切割机切边。确定补修面积后，要用切割机将边线切出来，这主要是为了保证坑槽槽壁垂直、槽边整齐。
（3）铣刨机铣刨。依据工程技术人员提供的铣刨面积和铣刨深度沿着行车方向逐刀地进行铣刨。一般来说铣刨的深度（即路面面层最小结构厚度）为3－4cm，但如果坑槽中有松散物或藏水，则应加大铣刨深度，直至彻底露出坚实底层为止。对于未铣刨但需加铺的路面，铣刨机要在来回行驶过程中将其拉毛，拉毛痕迹深度为3－5mm.
（4）废料运输。铣刨机铣刨时，通过传输皮带将废旧混合料装上运输车辆，运到固定地点进行存放。
（5）刨边角、清除余渣。用综合养护车（液压镐或人工）将铣刨机人（提）刀的斜边与切割机切缝间的少部分残留路面清除掉，然后人工将坑槽内残留杂物清扫干净。
（6）喷洒乳化沥青。用沥青洒布车将乳化沥青喷洒于槽内及槽边接口，经2－3h后，乳化沥青破乳，即可进行摊铺作业。
3.2.2 沥青混合料摊铺
摊铺作业是整个补修过程中保证施工质量的关键一环。
（1）由于采用滑靴找平施工，对下承层平整度要求甚为严格，故路面补修应尽可能采用挂线法施工。
（2）在摊铺作业之前，应对施工段的测点进行重新测量，确定其摊铺厚度，然后打钢钎、挂钢丝绳，确定整个摊铺面。
（3）当坑槽深度超过10cm时，应分层进行摊铺。此时下承层的接头一定要平整，平整度保持在5mm之内。一般情况是用铣刨机将下承层接头处铣成台阶，切割机将槽壁切直，刨边、清除杂物后，进行摊铺、碾压、冷却。
（4）摊铺厚度应考虑虚铺系数。
（5）对于摊铺不到的边角，要人工即时进行填补，对于新旧路面的接口要筛分一些细料，然后人工进行整平。
（6）摊铺一旦开始，应尽量避免停机，直到铺完坑槽的半幅为止。同时摊铺机应匀速行驶，速度控制在3－5m/min为佳。
3.2.3 沥青混合料压实
碾压采用光轮胶轮压路机，分初压、复压、终压三道工序。
（1）碾压要及时，应尽量在较高的温度和较短的时间内完成碾压。
（2）碾压要从坑槽两边开始，以1／3轮竞压在新铺路面上来回碾压，逐渐向坑槽中间移动。同时，碾压应按阶梯形逐步向前推进。
（3）初压采用双钢轮压路机静压2-遍，复压采用振动压实4-6遍，终压用胶轮压路机压实2-4遍。
（4）对于新旧路面横向接缝，可采用小型压路机进行碾压，以10-20cm轮竞压实新路面，逐渐向新铺层移动，直至全轮压实在新铺层上。
（5）压路机转向、调头要在；日路面上进行。
3.2.4 沥青混合料拌合和运输
由于摊铺的不连续性，所以拌合厂要有足够大的热料储存罐。
（1）对于沥青混合料的级配，由于原材料、施工环境和拌和条件都与路面最初施工时存在差异，所以标准级配可以适当
3.2 施工组织技术
在开始施工之前要对路面病害段、桩号、路面标高、宽度、病害范围、转弯半径、超高超宽、纵坡横坡、路面结构、沥青混凝土级配、原材料产地和型号规格等作全面的了解和详细的记录，并要严格依照这些数据指导施工。
