吐烏大高等級(jí)公路路面病害修復(fù)及罩面工程

阿布扎爾

1 工程概況

吐烏大高等級(jí)公路幸福路口—甘河子K550～K584段為二級(jí)公路,設(shè)計(jì)速度80 km/h,路基寬12.00 m,路面寬9.00 m,行車道寬2×4.50 m,土路肩寬1.50 m;路面結(jié)構(gòu)為4 cm中粒式瀝青混凝土上面層+6 cm瀝青碎石下面層+18 cm 4%水泥穩(wěn)定砂礫基層+18 cm天然砂礫底基層。

2 路面狀況

根據(jù)路基挖探、路面鉆芯及路面病害調(diào)查資料,該段大部分路段路基填料為礫類土,局部路段路基填料中含低液限黏土,含水量較大,路基承載力低,使路基沉陷、路面龜裂;瀝青混凝土上面層基本完整,可鉆取芯樣;瀝青碎石下面層多呈松散,無法鉆取芯樣;水泥穩(wěn)定砂礫基層已松散,無法鉆取芯樣;出現(xiàn)的路面病害為龜裂、塊狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、松散、沉陷、車轍、泛油等。

3 路面病害及其成因分析

1)龜裂。表現(xiàn)為相互交錯(cuò)的裂縫將路面分割形成似龜紋的多邊形小塊,塊的尺寸小于50 cm×50 cm。其最初形態(tài)是一條或幾條平行的裂縫,隨著行車荷載重復(fù)作用次數(shù)的增加,平行的縱縫之間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫,形成多邊的銳角網(wǎng)狀裂縫。龜裂一般在行車道局部發(fā)生,通常不會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)路幅寬度上。產(chǎn)生的原因:a.在瀝青路面上出現(xiàn)橫向或縱向裂縫后不及時(shí)處理或處理不徹底;b.路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足,致使路面強(qiáng)度不滿足行車要求;c.路面基層施工質(zhì)量過差,半剛性基層配合比不當(dāng)或拌和不均勻等原因造成基層強(qiáng)度不足或局部松散;d.瀝青材料質(zhì)量差,瀝青混凝土老化或收縮引起面層老化,受交通荷載作用發(fā)生疲勞破壞,路面局部開裂進(jìn)而發(fā)展形成龜裂。

2)塊狀裂縫。塊狀裂縫主要是由于路面的整體強(qiáng)度不足而引起,其原因可能是由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,路基路面壓實(shí)度不足,路面材料配合比不當(dāng)或未拌和均勻等。也可能是由于路面出現(xiàn)橫向或縱向裂縫后不及時(shí)處理,致使水分進(jìn)入下層,尤其是在融雪期間凍融交替,加劇了路面的破損。瀝青材料在施工期間以及在長(zhǎng)期使用過程中的老化也是導(dǎo)致瀝青面層形成塊狀裂縫的原因之一。

3)縱向裂縫?？v向裂縫一般表現(xiàn)為與道路中心大致平行的長(zhǎng)直裂縫,有時(shí)伴有少量支縫。由于路基不均勻沉降引起的縱縫,通常斷斷續(xù)續(xù),綿延很長(zhǎng);由于施工搭接不良引起的縱縫,其形態(tài)特征是長(zhǎng)且直;由于結(jié)構(gòu)承載力不足引起的縱縫多出現(xiàn)在靠近路基邊坡一側(cè)的路面邊緣。

4)橫向裂縫。橫向裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)榘雱傂曰鶎拥姆瓷溟_裂,一方面在基層成型過程中,因基層材料失水收縮而形成較有規(guī)律的橫向裂縫;另一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形使瀝青面層底面承受拉力,當(dāng)拉力超過瀝青面層的抗拉強(qiáng)度時(shí),就使瀝青面層底部拉裂,造成下層移位,并隨著溫度、濕度的循環(huán)變化及行車荷載的反復(fù)作用導(dǎo)致瀝青面層底面裂縫沿豎向向上擴(kuò)展到路表,從而形成瀝青路面橫向裂縫。

5)松散。松散產(chǎn)生的主要原因是使用的瀝青粘度偏低,用量偏少或?yàn)r青加熱時(shí)溫度過高,與礦料粘附力不足;礦料級(jí)配偏粗、過濕,嵌縫料不規(guī)格,或在低溫、雨季施工等,均可使粒料脫落形成松散。

6)沉陷。沉陷分為均勻沉陷、不均勻沉陷和局部沉陷。均勻沉陷是由于路基、路面在自然因素和行車作用下,達(dá)到進(jìn)一步密實(shí)和穩(wěn)定引起的沉落,一般不會(huì)引起路面破壞;不均勻沉陷是由于路基、路面不密實(shí),碾壓不均勻,在水的侵蝕下,行車作用引起的變形;局部沉陷是由于路基局部填筑不密實(shí)或路基有樹坑、溝槽等,水侵蝕而引起沉陷。

7)車轍。車轍是瀝青混凝土路面特有的一種破壞形式,它是在高溫季節(jié)行車荷載的重復(fù)作用下瀝青混合料抗壓和抗剪強(qiáng)度下降而產(chǎn)生的一種永久性變形,表現(xiàn)為沿行車輪跡產(chǎn)生縱向的帶狀凹槽,嚴(yán)重時(shí)車轍的兩側(cè)會(huì)有凸起形變,造成路面使用性能更惡化。

8)泛油。泛油是路面瀝青被擠出或表面被瀝青膜覆蓋形成發(fā)亮的薄油層,由于瀝青面層瀝青用量過大、稠度太低、熱穩(wěn)性差等原因引起。

4 大中修方案的確定

根據(jù)JTG H20-2007公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公路技術(shù)狀況進(jìn)行評(píng)定,公路技術(shù)狀況指數(shù) MQI的評(píng)定結(jié)果多為“良”和“中”,但局部路段的路面使用性能指數(shù)PQI或路面損壞狀況指數(shù)PCI的評(píng)定結(jié)果為“次”和“差”。經(jīng)多次方案論證后,對(duì)PQI或PCI評(píng)定結(jié)果“差”或“次”的路段采用冷再生處理方案;對(duì)PQI或PCI評(píng)定結(jié)果“次”或“中”的路段采用5 cm橡膠瀝青混凝土罩面處理方案;對(duì)PQI或PCI評(píng)定結(jié)果“中”或“良”的路段采用5 cm中粒式瀝青混凝土罩面處理方案。

5 路面病害修復(fù)

1)縱、橫向裂縫的修復(fù)。a.寬度小于5 mm且兩側(cè)尚未出現(xiàn)啃邊、破碎現(xiàn)象的裂縫,將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹去塵土后,灌注乳化瀝青,深度一般不小于縫深的2/3,再勻撒一層2 mm～5 mm的干燥潔凈石屑或粗砂,最后用輕型壓路機(jī)將礦料碾壓,將溢出縫外的瀝青及石屑、砂清除干凈。b.寬度大于5 mm且兩側(cè)已經(jīng)出現(xiàn)啃邊、破碎現(xiàn)象的裂縫,應(yīng)徹底清除松動(dòng)的邊緣部分,將縫隙刷掃干凈,并用壓縮空氣吹去塵土,灌注乳化瀝青,再用砂粒式熱拌乳化瀝青混合料填入縫中,最后用輕型壓路機(jī)將混合料碾壓,將溢出縫外的混合料清除干凈。

2)泛油的修復(fù)。利用高溫季節(jié)在路面泛油范圍撒上3 mm～5 mm粒徑的石屑或粗砂,用壓路機(jī)碾壓。

3)松散的修復(fù)。噴灑稠度較高的瀝青,并撒適當(dāng)粒徑的嵌縫料,應(yīng)使松散部分中部的嵌縫料稍厚,周圍與原路面接口要稍薄,定型要整齊,并碾壓成型。

4)龜裂、塊狀裂縫、沉陷的修復(fù)。較輕微的龜裂、塊狀裂縫、沉陷多為病害的初期,可不進(jìn)行修復(fù)直接罩面。重度的龜裂、塊狀裂縫、沉陷病害的主要原因是面層老化,基層破碎,強(qiáng)度低,因此對(duì)面層和基層采取了徹底的挖補(bǔ)治理措施。修補(bǔ)前先用切割機(jī)切割瀝青面層和水泥穩(wěn)定砂礫基層,對(duì)挖除后的底面清掃干凈,并適當(dāng)壓實(shí)處理后鋪筑水泥穩(wěn)定砂礫(總厚度不小于30 cm),壓實(shí)處理后的基層頂面再鋪筑1 cm瀝青表面處治下封層,使與周圍原有路面平齊連接緊密。

5)車轍的修復(fù)。a.深度小于15 mm的車轍,可不進(jìn)行修復(fù)直接罩面。b.深度大于15 mm的車轍,對(duì)凹槽兩側(cè)擁起的部分進(jìn)行銑刨,對(duì)凹槽部分采用瀝青混合料整平。c.車轍伴隨有龜裂、網(wǎng)裂等病害的路段,采取挖除面層和基層的治理措施。

6 罩面層銜接過渡處理

考慮罩面路段原有路面平整度較好,未進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì),在原有路面上控制罩面層厚度維持原有縱坡不變。局部平整度較差的路段對(duì)原有路面進(jìn)行適當(dāng)?shù)你娕倩蛘?在罩面段的起終點(diǎn)、與橋面及收費(fèi)站水泥混凝土路面銜接處,50 m長(zhǎng)度范圍內(nèi)對(duì)原有路面進(jìn)行銑刨,罩面層與原有路面順適銜接。

7 結(jié)語

吐烏大高等級(jí)公路幸福路口—甘河子段路基路面養(yǎng)護(hù)大中修工程于2009年已實(shí)施完工,總的施工質(zhì)量及工后使用狀況良好,強(qiáng)度、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求,取得了良好的效果,值得推廣。能夠確保罩面工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素有3條:1)詳盡的路面病害調(diào)查及認(rèn)真分析關(guān)鍵成因,并確定正確的病害修復(fù)措施;2)周密的施工安排和詳盡的各種技術(shù)措施;3)確保瀝青混合料質(zhì)量?jī)?yōu)良,且確保攤鋪施工質(zhì)量?jī)?yōu)良,恢復(fù)路面平整度,改善路面性能,防止路面滲水,提高行車舒適性。

[1] JTG H20-2007,公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] JTJ 073.2-2001,公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 邱 韻.淺淡瀝青混凝土路面病害成因分析和處理方法[J].山西建筑,2008,34(2):296-297.