高速公路瀝青混凝土路面坑槽修復(fù)率提升研究

李小輝 李 智 古文祥

陜西交通控股集團(tuán)有限公司西略分公司略陽(yáng)管理所 陜西 漢中 724300

坑槽是目前我國(guó)公路交通事故中較為普遍的一種類型，嚴(yán)重影響了道路交通的正常行駛。通過(guò)分析造成道路凹陷的成因，可以有效地防止凹陷。對(duì)道路坑槽進(jìn)行了深入的研究和分析，可以提高道路的使用年限。

1 坑槽形式及成因分析

在道路上，由于長(zhǎng)時(shí)間的汽車負(fù)荷，導(dǎo)致其在超過(guò)一定的壽命后，會(huì)出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等問(wèn)題，從而降低了道路的舒適度和安全性。如果不進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)，可能會(huì)引起路面積水，并在溝道中沉積，致使底板長(zhǎng)時(shí)間處于積水狀態(tài)，從而引起集料松動(dòng)脫落，產(chǎn)生較大的凹陷。在較大的情況下，還可導(dǎo)致路基基礎(chǔ)材料的軟化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)損傷。在瀝青路面發(fā)生凹陷時(shí)，由于受高速汽車的撞擊，其邊沿及底層的物質(zhì)將會(huì)進(jìn)一步加劇損傷。

在道路工程中，由于施工技術(shù)不能滿足相應(yīng)的施工規(guī)范，會(huì)造成瀝青混凝土的各種質(zhì)量問(wèn)題。瀝青混凝土的施工對(duì)瀝青結(jié)構(gòu)的要求很高，地面層、中面層和上面層的施工材料都有嚴(yán)格的規(guī)定，如果不能正確的進(jìn)行施工，就會(huì)造成路面的質(zhì)量問(wèn)題，比如出現(xiàn)縫隙，比如滲入雨水，對(duì)瀝青地面造成很大的傷害。若不能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，則會(huì)導(dǎo)致混合料的孔隙度增加，而且壓實(shí)度、粘結(jié)力、整體強(qiáng)度、均勻度等指標(biāo)不能滿足工程的需要。此外，如果攪拌站點(diǎn)距離過(guò)大，再有不順暢的情況下，攪拌站的溫度也會(huì)低于設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)混凝土的施工造成不利的后果[1]。

1.1 坑槽形式

(1) “自上而下”型：如圖1，坑槽的上半部分面積大，下半部分比較少，通常是因?yàn)槭芩那忠u而造成的。

圖1 “自上而下”型坑槽

(2) “自下而上”型：如圖2，坑槽的上部破壞區(qū)少，而下部的破壞程度比較大，破壞范圍比較大，這是因?yàn)榈撞康臉?gòu)造受到了污染；

圖2 “自下而上”型坑槽

(3) “伴隨”型：如圖3，經(jīng)常伴隨著其它的道路問(wèn)題如唧泥、龜裂、塌陷等，造成整體的結(jié)構(gòu)疏松，使集料在汽車的運(yùn)行中被車輪卷走，并在道路上形成凹陷。

圖3 “伴隨型”坑槽

1.2 坑槽形成分析

(1) 面層坑槽

瀝青路面主要是以表面凹陷為主，因長(zhǎng)期承受外界荷載的影響，且長(zhǎng)時(shí)間的磨蝕使其表面產(chǎn)生凹坑。目前，公路路面主要采用的是瀝青混合料，其孔隙度大，外界雜質(zhì)侵入路面，會(huì)使路面的整體力學(xué)性能下降。這樣，瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損壞，其粘著性就會(huì)下降，并且在受到較大的車輛負(fù)荷時(shí)，其表層會(huì)產(chǎn)生疏松的剝離現(xiàn)象，久而久之就會(huì)產(chǎn)生凹痕。另外，如果在工程中沒有對(duì)瀝青混凝土進(jìn)行足夠的碾壓，會(huì)造成瀝青混凝土的凹陷[2]。

(2) 基層坑槽

在公路瀝青路面上，一旦發(fā)生凹陷，不但會(huì)危及道路的行車安全，而且還會(huì)加大施工工作量和施工的困難。公路瀝青路面的基礎(chǔ)坑槽是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)期承受了大量的汽車荷載，使得路面表層的積水在輪子的作用下進(jìn)入底層和底層，久而久之，就會(huì)產(chǎn)生裂紋，從而引起地基周圍的地基坍塌，從而引起基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的局部坍塌，從而發(fā)生凹槽。另外，由于地基的密實(shí)度不夠，沒有做好排水工作，致使地基發(fā)生了較大的局部沉降。

(3) 凍融造成瀝青路面出現(xiàn)坑槽

公路瀝青地面上的溝道是由季節(jié)凍土引起的，如果公路處于冬季寒冷的氣候中，降雨過(guò)多，就會(huì)產(chǎn)生很大的降雨，而且瀝青混凝土是一種具有多孔的結(jié)構(gòu)，在溫度降低時(shí)，瀝青混凝土中的水分就會(huì)凍結(jié)，導(dǎo)致建筑的體積變大。隨著溫度的上升，凝結(jié)的冰將發(fā)生溶化，再加上外界的汽車負(fù)荷，使靜態(tài)的水份變?yōu)橛袎旱乃荩瑥亩篂r青混凝土的粘性下降，這種失效在不同的季節(jié)中會(huì)重復(fù)發(fā)生，最后形成凹陷。具體如表1所示。

表1 坑槽破損機(jī)理

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

某高速公路車流量大，在高溫天氣下，路面易出現(xiàn)車轍、坑槽、裂縫等病害。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)公路瀝青路面的坑槽，采取修補(bǔ)混凝土的方法，對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，主要有找平層、修補(bǔ)塊和填充料三類。由于修復(fù)塊的原材料是在測(cè)試室內(nèi)進(jìn)行的，因此要對(duì)基坑進(jìn)行平整?？硬鄣目焖傩扪a(bǔ)技術(shù)主要有清除坑槽、找平、修補(bǔ)快拼裝、接縫處理等工序，與常規(guī)修補(bǔ)工藝相比，能節(jié)省工期、節(jié)省投資。所用的沙是一般的河沙，顆粒直徑不超過(guò)2。36毫米，由石灰石制作而成，其粗、細(xì)骨料的品質(zhì)達(dá)到了《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求，其等級(jí)型式如表2所示。

表2 碎石級(jí)配類型

2.2 施工質(zhì)量控制

(1) 修補(bǔ)塊預(yù)制質(zhì)量控制

本論文采用環(huán)氧樹脂、固化劑及其它助劑等原料進(jìn)行混合而成的補(bǔ)充體，因其化學(xué)穩(wěn)定性較好，故不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。環(huán)氧類混和常用的攪拌方法是：先進(jìn)行冷攪拌，再由擠壓模壓機(jī)進(jìn)行擠壓，以達(dá)到致密[3]。

(2) 找平層

清除溝道后必須清除周邊的疏松粒子和雜亂，并將凹坑底部凸起的部位鏟除。根據(jù)環(huán)氧砂漿的配制，將水泥漿倒入凹槽內(nèi)，確?；覞{表面與切割面的標(biāo)志線齊平，然后將襯砌快速的放入混凝土中，然后用橡皮錘子將其均勻地打在平整的地面上。

(3) 灌縫材料

灌漿物料要先混合，然后使用注漿機(jī)將混合液吸入，然后對(duì)著裂縫進(jìn)行縫制，直到膠縫內(nèi)的混合物停止下落，40分鐘后，當(dāng)灌縫劑的表面干燥時(shí)，才能打開運(yùn)輸?？硬坌迯?fù)完成后，應(yīng)對(duì)坑槽面積、深度、施工天氣等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，還要對(duì)修復(fù)的品質(zhì)進(jìn)行每日的監(jiān)測(cè)，才能不斷改善施工工藝，從而提高路面的使用年。

(4) 其他工藝

在這些缺陷的修復(fù)中，也存在著一些特別的處理辦法。例如，使用瀝青混凝土砌塊，在破損部位進(jìn)行裂縫修復(fù)，其大小必須與混凝土塊體的數(shù)量相等，并用填充材料填充混凝土。這種修復(fù)方式相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)便，補(bǔ)強(qiáng)材料的配比容易掌握，可以確保其密實(shí)性。日本人還發(fā)明了一種叫“荒川”的斜坡修筑方法，這種方法是在回填、壓平、加鋪之前，用專用的刀具把凹坑的邊沿切割45度。先用火焰把它的邊沿加熱，使其變得粗糙，然后在上面鋪設(shè)瀝青。這種方法可以保證新的材料與老的材料之間的粘接，而且很少產(chǎn)生裂紋[4]。

3 修補(bǔ)材料的要求

3.1 修補(bǔ)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度

在水毀和車輛載荷的作用下，填充于凹坑內(nèi)的修復(fù)體受到各種應(yīng)力和應(yīng)變的作用。為彌補(bǔ)坑槽區(qū)原有的瀝青砼承重性能和路面強(qiáng)度的缺陷，對(duì)坑內(nèi)填充物進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理后，必須將其組合成為一個(gè)塊或一個(gè)整體，以保證其具有承受外部載荷的功能。因此，補(bǔ)強(qiáng)必須具有很高的強(qiáng)度，也就是說(shuō)，礦質(zhì)骨料之間存在著很大的摩擦和擠壓作用，而礦物和柏油之間則存在著充分的粘性。

3.2 修補(bǔ)材料應(yīng)具備優(yōu)良的高低溫穩(wěn)定性

在汽車荷載的影響下，修復(fù)材料必須具有良好的耐高溫性能，以保證其不會(huì)出現(xiàn)推移、波浪、粘輪、車轍、油等損壞。即，在高溫條件下，補(bǔ)強(qiáng)材料必須能夠承受塑性流動(dòng)的塑性，并具備充分的強(qiáng)度彈性。反之，在寒冷的氣候和冬天.很易使補(bǔ)強(qiáng)劑硬化、脆化。為了防止出現(xiàn)溫度裂紋，必須采用充分的低溫穩(wěn)定劑進(jìn)行修補(bǔ)，也就是在低溫條件下，要有良好的應(yīng)力松弛特性，對(duì)變形的適應(yīng)性強(qiáng)，勁度小，而不會(huì)形成大量的應(yīng)力積累，不易發(fā)生脆裂，即便受到車輛等多種條件的反復(fù)影響。原來(lái)的鋪面材質(zhì)和補(bǔ)丁料要有很好的結(jié)合，原來(lái)的材質(zhì)和補(bǔ)丁的性能是一樣的。采用一致密的材質(zhì)，同樣的變形適應(yīng)性，可以降低由于不同的形變?cè)斐傻牧芽p、脫落等損壞，從而延長(zhǎng)了坑槽修復(fù)后的使用年限[5]。

3.3 修補(bǔ)材料應(yīng)具有優(yōu)良的耐老化性

在實(shí)際應(yīng)用中，因修復(fù)材料長(zhǎng)時(shí)間處于曝曬狀態(tài)，受陽(yáng)光、空氣（氧、紫外線）、水、溫度等多種環(huán)境條件的影響，會(huì)導(dǎo)致材料的各項(xiàng)特性惡化。要改善已修復(fù)的溝道的耐用性，避免修復(fù)后的溝道提前再次受損，就需要保證修復(fù)材料的抗老化能力，也就是說(shuō)，修復(fù)材料的質(zhì)量不會(huì)有太大的改變，或者可以保證它的工作狀態(tài)。

3.4 修補(bǔ)材料應(yīng)具備比較強(qiáng)的耐水性

從本質(zhì)上講，坑的破壞是由于水災(zāi)造成的，防止已經(jīng)修復(fù)的坑被雨水沖刷后再次發(fā)生修復(fù)材料掉粒、松散和油膜從石頭上剝落等破壞，因此必須選用一種水穩(wěn)性好的補(bǔ)充劑，也就是瀝青礦物之間要對(duì)水分的替代和良好的粘著性。因此，既要保證修補(bǔ)劑自身的防水性能，又要避免表面被雨水浸濕，導(dǎo)致基礎(chǔ)表面軟化，承載力下降，從而導(dǎo)致廢液的出現(xiàn)。

3.5 修補(bǔ)材料應(yīng)具有一定的抗疲勞性

在施工中，汽車荷載對(duì)已經(jīng)修復(fù)的凹坑產(chǎn)生重復(fù)的影響，而凹坑修復(fù)材料將會(huì)處于長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力-應(yīng)變相互作用中，從而逐漸削弱其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在連續(xù)多次載荷反復(fù)的情況下，連續(xù)降低的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將比加載時(shí)修復(fù)材料中的應(yīng)力小，從而使裂縫再次發(fā)生。防止修復(fù)后的凹槽出現(xiàn)早期的疲勞破裂，因此修復(fù)材料應(yīng)該具有足夠的耐久性和耐疲勞性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章介紹了目前高速公路上常見的路面坑槽病害，介紹了一種施工快捷的施工工藝，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)施工中的一些關(guān)鍵工序進(jìn)行了質(zhì)量管理。結(jié)果表明：該方法具有時(shí)間短、修復(fù)速度快、縮短修補(bǔ)時(shí)間、節(jié)省建設(shè)費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。