高速公路沥青路面早期病害防治研究.pdf
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1、总653期2023年第23期(8月 中)收稿日期:2022-12-01作者简介:侯培伦(1994),男,从事公路工程施工相关工作。高速公路沥青路面早期病害防治研究侯培伦(石家庄市交通设计咨询集团有限公司,河北 石家庄 050000)摘要:为解决高速公路沥青路面早期病害问题,针对唧浆、坑槽与松散、裂缝、车辙及泛油等高速公路沥青路面常见早期病害,从面层厚度确定、混合料生产、施工、养护与营运管理方面提出高速公路沥青路面早期病害防治方法,以保证高速公路沥青路面早期病害防治效果。关键词:高速公路;沥青路面;路面早期病害;病害防治中图分类号:U416.217;U418.6文献标识码:B0 引言沥青路面是当
2、前高速公路最常见的路面形式,在实际使用过程中,由于设计、施工、环境等方面的原因可能出现一些早期病害,轻则影响路面的整体外观,严重时将导致路面损坏,甚至威胁行车安全。因此,有必要针对高速公路沥青路面常见早期病害,提出有效的防治措施。1 高速公路沥青路面常见早期病害1.1 唧浆、坑槽与松散唧浆对路面整体外观与行驶质量都有很大影响,且常伴随其他病害,如坑洞、沉陷与裂缝。唧浆的表现形式为浆液通过短裂缝翻出或从坑洞处翻出。在水不断进入下面层结构中后,导致沥青和集料之间发生剥离,使混合料松散,集料因受荷载持续作用连续撞击基层,使基层中的粉质颗粒变成稀浆,由裂缝向外挤出1。坑槽与松散指路面产生类似于碗状的坑
3、洞,一般是脱皮、松散和龟裂发生后未能及时处理造成的结果。坑槽一般产生于主车道,且挖方段可能存在连续分布的坑洞。根据路面修复经验,有坑槽病害的路段,其路面结构内部均存在积水,通过对基层的进一步开挖还可能发现,由于基层含水量相对较大,结构松散,每个结构层之间的界面上会有大量水存在。另外,在基层开挖结束一段时间后,基层上部坑槽也可能产生积水。1.2 裂缝裂缝的表现形式主要有3种,即横向、纵向与网状裂缝。裂缝的主要危害为水通过裂缝下渗导致基层或路基软化,使路面承载能力下降,导致路面破坏速度加快。纵向裂缝通常属于沉降裂缝,产生于半填半挖段及填方段,主要表现形式为沿路线纵向于填挖交界处与沉降变化界面和基层
4、结构一同发生开裂,宽度为上宽下窄。导致纵裂产生的原因包括:因压实不到位导致基层或路基产生不均匀沉降;在路线范围内分布软基且沉降不一,导致填方段施工完成后产生的沉降不一致;面层摊铺过程中纵向搭接存在问题。横向裂缝以反射裂缝为主,同时伴随产生收缩裂缝。一般情况下,在交工验收后的第一年基本不会产生横向裂缝,而经过一年后,尤其是在冬季过后,横向裂缝数量不断增加,且伴随路面使用年限的进一步延长,裂缝数量也会越来越多2。网状裂缝通常为沉陷裂缝,其产生原因为在行车荷载持续作用下,由于裂缝之间相互交错,可形成不规则的网状,所以被称为网状裂缝。该类裂缝的初始形态为在轮迹带上分布若干近似平行的纵向裂缝,然后在相邻
5、两条纵向裂缝之间产生连接缝。对于因路面弯沉值相对较大或结构层过分压密产生龟裂病害的路面,往往伴随沉降变形现象,使路面平整度明显恶化。无论是基层强度较低、排水不畅,还是混合料由于老化等原因变硬、变脆,都有可能引起网状裂缝。另外,绝大多数情况下在沉陷裂缝的产生部位,基层结构也产生不同程度的破坏。1.3 车辙车辙也属于普遍性病害,大部分高速公路都有可能产生,一般产生于行车道,特别是上坡段与服务区附近。车辙病害是在高温条件下路面受到荷载持续作用产生的黏塑性变形,前期车辙病害产生于上、中两个面层,而后期由于中面层趋于稳定,所以只产生于上面层。车辙产生的外因包括荷载与环境,而内因包括材料、施工工艺和结构。
6、车辙病害受材料、级配与76交通世界TRANSPOWORLD工艺等因素的影响相对较大,尤其是混合料配合比。车辙病害会对路面平整度造成影响,还会降低路面结构强度,导致其他病害产生。降雨时,车辙与沉陷发生区域一般排水不畅或产生积水,将导致车辆滑移,危及行车安全。另外,车辙的大规模产生已经影响高速公路运营质量,缩短路面使用寿命。基于此,须对车辙现象引起足够的重视,采取有效措施加以处理。1.4 泛油新建路面正式通车后,经过长时间连续高温作用和行车荷载作用,使结构被进一步压实,导致混合料中处于自由状态的沥青发生上移,出现泛油,这一现象在沥青用量相对较大的路段表现的更加明显。在高温季节,雨水侵入混合料中后,
7、当沥青和矿料之间的黏结力较低时,集料表面的沥青将发生剥落并开始向上移动,导致严重泛油。一般情况下,泛油只产生于行车道且呈片状分布。在泛油较为严重的路段,面层较光亮,降低摩擦系数,危及行车安全,容易引发交通事故。如前所述,沥青用量过大是导致该类病害发生的主要原因,而使沥青用量过大的原因有:配合比设计过程中击实功不足,现阶段沥青混合料配合比设计方法仍以马歇尔试验法为主,试验过程中,若所用击实功不足,将使沥青用量偏多;施工过程控制不严格,管理不到位,部分施工单位生产时随意更改配合比或混合料的拌制不充分均匀都会导致部分路段混合料的沥青用量过大;某些施工单位错误地认为沥青用量大则裹覆能力强,拌和出来的混
8、合料有更强的黏结力,但事实并非如此,根据相关资料可知,只有在沥青膜达到一定厚度后才能使混合料黏结力达到最大,一旦超出临界值,将导致黏结力明显下降。2 高速公路沥青路面早期病害防治2.1 面层厚度的确定在确定面层总厚度的过程中要综合考虑下列几方面因素。(1)路面结构整体刚度。主要由基层与底基层结构提供,目前绝大多数半刚性基层都有一定强度与承载力,所以通过增加基层厚度能起到改善路面结构整体刚度的作用,相较于单纯增加面层厚度有更好的经济性,实际效果也更好。(2)路面在高温条件下的稳定性。如前所述,车辙病害的产生主要和结构层发生累积残余变形有关,由于半刚性基层有很大刚度,所有车辙的产生原因为面层发生压
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