淺論公路工程瀝青混凝土路面常見病害和治理方式
2016-02-29
引言：
瀝青混凝土路面的光滑的表面，固體，無縫，縮短施工時(shí)間，設(shè)計(jì)器易于維護(hù)和良好的阻尼性能優(yōu)勢(shì)使光滑，舒適和低噪聲。由于增加的交通流量的增長和重型車輛，在溫度和濕度的變化改變行動(dòng)、 設(shè)計(jì)、 施工和材料的使用和維護(hù)管理的影響瀝青路面的各種行動(dòng)。對(duì)在我們省，瀝青混凝土路面的損傷分析常見的疾病和治療措施的原因
一、瀝青路面破壞的類型
1、瀝青混凝土路面破壞類型分為裂縫類、變形類、松散類及其他類4種：
1）裂縫：是指路面因各種原因而出現(xiàn)的不規(guī)則的縫。表現(xiàn)有橫縫、縱縫，龜裂、網(wǎng)裂等。裂縫的成因一般有以下三種：①基層強(qiáng)度過高或路基沉降不均勻造成基層破裂，再由基層反射到路面；②路表面收縮造成；③路基拼接縫沉降不均造成。網(wǎng)裂的成因主要有以下兩種：①基層強(qiáng)度偏低；②路基或路面局部壓實(shí)度不足。
2）坑槽；瀝青路面的坑槽是一種最常見的主要的病害，是指因路面局部承載力不足致使路面局部出現(xiàn)的一種顆粒松散的粉碎性破壞，造成路面出現(xiàn)凹坑?？硬鄣某梢蛑饕幸韵氯N：①營運(yùn)中的車輛滴漏油污造成；②裂縫未及時(shí)灌膠封閉或灌膠脫落，遇水并經(jīng)車輪碾壓，不斷擴(kuò)展惡化形成；③由于路面松散、龜裂損壞在行車作用下擴(kuò)展形成。
3）車轍與擁包：是指車道表面因車輛行駛推移而產(chǎn)生順著交通車輛輪跡的縱向凹陷或局部隆起，隆起帶內(nèi)混合料粘結(jié)性差，呈松散狀。車轍與擁包的成因主要有以下四種：①超載車輛較多，且軌道式行駛；②路面中下層或基層強(qiáng)度偏低；③使用的瀝青軟化點(diǎn)偏低；④混合料中的用油量偏高或級(jí)配不合理。
4）松散：是指路面集料與結(jié)合料粘性降低或消失，路面在行車作用下集料從表面脫落的現(xiàn)象。松散的成因主要有以下四種：①路面瀝青稠度偏低、含量偏少，或油溫過高，致使與礦料的粘附力不足；②集料過濕或集料含泥量偏大，致使瀝青對(duì)其粘附性差；③抗剝落劑老化；④瀝青混合料攤鋪溫度偏低或碾壓不及時(shí)，表面未壓實(shí)。
二、路面病害的成因分析
一般來說，可以從道路施工期和道路營運(yùn)期兩個(gè)方面分析里面病害的成因。
1、道路施工期的原因
1）設(shè)計(jì)中存在的問題目前，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）中里面設(shè)計(jì)仍然采用彎沉值控制，以設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)數(shù)和折合成標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)數(shù)作為控制指標(biāo)。在路面設(shè)計(jì)中，對(duì)交通車輛流量調(diào)查資料中沒有考慮到超載的因素，使得設(shè)計(jì)實(shí)際上得不到準(zhǔn)確的載軸，出現(xiàn)設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)載軸與實(shí)際嚴(yán)重不符的情況，造成路面整體剛度不足，導(dǎo)致路面提前破壞。此外，在道路結(jié)構(gòu)層的厚度設(shè)計(jì)、材料的使用上過于強(qiáng)調(diào)“經(jīng)濟(jì)使用”的原則，而對(duì)交通量的變化、使用年限并沒有進(jìn)行有針對(duì)性的重點(diǎn)研究。
2）瀝青于材料等原材料的質(zhì)量問題，高速公路采用的瀝青標(biāo)號(hào)未按照氣候條件、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位和受力特點(diǎn)、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)綜合確定，使得瀝青混合料的請(qǐng)的、高溫穩(wěn)定性、疲勞耐久性等性能明顯下降。集料對(duì)路面質(zhì)量和使用壽命具有決定性作用。集料分檔，材料級(jí)配對(duì)提高瀝青混合料高溫抗變形能力作用明顯。集料加工不規(guī)范，加工設(shè)備落后，多個(gè)料場(chǎng)供料，造成材料差異性較大。采用的粗集料中針片狀含量大，級(jí)配合材料均勻性差，并且集料方解石含量、粉塵含量均超編的集料很難生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的瀝青混合料。此外，填料用量過高以及在拌合過程中不能均勻分散也影響著瀝青混凝土的質(zhì)量。
3）氣候的影響
?。?）低溫裂縫
當(dāng)氣溫較低時(shí)，瀝青材料發(fā)硬并收縮，面層中產(chǎn)生的收縮拉預(yù)應(yīng)力一旦超過瀝青路面的抗拉輕度，瀝青面層就會(huì)開裂，造成路面表面出現(xiàn)收縮裂縫。
路面基層為水穩(wěn)半鋼性，因溫度變化產(chǎn)生收縮裂縫，反射至瀝青面層也會(huì)造成裂縫。
?。?）溫度疲勞裂縫
這種裂縫主要發(fā)生在日溫差大的地區(qū)。友誼溫度反復(fù)升降導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力的疲勞使瀝青路面的極限伸應(yīng)變變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，最終達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度引起路面產(chǎn)生裂縫。
?。?）高溫軟化
瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設(shè)計(jì) 及施工中都會(huì)盡可能降低油石比，最大限度地利用集料級(jí)配提高高溫穩(wěn)定性，但在車輛重復(fù)荷載作用下仍將產(chǎn)生較大的剪切變形，出現(xiàn)車轍。泛油一般出現(xiàn)在高溫天氣，路面溫度升高超過瀝青軟化點(diǎn)。
4）施工原因
?。?）瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)存在的問題
瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)按規(guī)范要求應(yīng)經(jīng)過三個(gè)階段，即目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段及驗(yàn)證階段，各階段對(duì)要達(dá)到的目標(biāo)都有明確的要求。在施工時(shí)，有的施工單位將配合比設(shè)計(jì)壓縮為兩個(gè)階段，有的甚至不進(jìn)行試拌試鋪僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)模施工，因此理論與實(shí)踐存在較大的偏差，從而導(dǎo)致瀝青混凝土在質(zhì)量存在先天不足。
?。?）瀝青混凝土拌合溫度的控制；由于設(shè)備和人員素質(zhì)等原因，瀝青混合材料和溫度時(shí)高時(shí)低很不穩(wěn)定。溫度過高可能使瀝青老化、失去粘性，導(dǎo)致瀝青混凝土松散；溫度過低導(dǎo)致瀝青混合材料拌合不勻。在瀝青混合材料拌制完成后，從拌合場(chǎng)向攤鋪現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸過程中，由于保溫措施不利，加之車輛行駛形成的相對(duì)風(fēng)速較高，會(huì)使混合料溫度在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前有較大的下降，溫度過低導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)局部松散病害。
?。?）瀝青混凝土攤鋪；攤鋪幅面過寬，瀝青混合材料由于中間通過絞輪輸送到兩側(cè)時(shí)，由于距離長，造成粗細(xì)集料離析，從而改變了瀝青混凝土生產(chǎn)配合比。此外混合料從運(yùn)輸車向攤鋪機(jī)喂料斗卸料到刮料板輸料過程中，特別是兩側(cè)車廂接觸面的表面層料，在每車料中最后刮料板送到螺旋布料器，即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料層集中攤鋪，表面料降溫幅度較大、在正常碾壓過程中壓實(shí)度難以達(dá)到要求，從而導(dǎo)致路面發(fā)生松散、坑槽和滲水破壞。
（4）層間粘結(jié)不良的影響
粘層油（透層）質(zhì)量不符合要求、用量不足或?yàn)⒉疾痪鶆?，?dǎo)致路面層間粘結(jié)不良，出現(xiàn)面層剝落現(xiàn)象。
?。?）平行交叉作業(yè)隊(duì)路面質(zhì)量的影響，高速公路路面施工難免與綠化交通工程設(shè)施、機(jī)電等施工作業(yè)產(chǎn)生平行交叉。由此，對(duì)路面質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，如在路基碾壓成型以后，管線施工又挖溝下管，回填時(shí)壓實(shí)質(zhì)量達(dá)不到要求，因此，造成局部均勻沉降。又如瀝青混凝土攤鋪下面層、中面層時(shí)，綠化、交通安全設(shè)施和機(jī)電工程施工中的灰土等污染物導(dǎo)致路面污染嚴(yán)重，從而使路面層與層之間的粘結(jié)受到影響，特別是當(dāng)瀝青面層較薄時(shí)，在車輛高速行駛荷載作用下，瀝青路面易產(chǎn)生坑槽、擁包、裂縫等病害。
2、營運(yùn)期的原因
1)路面自身病害的發(fā)展
?。?）源于水泥穩(wěn)定碎石基層的收縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石是一種半剛性材料，在強(qiáng)度形成過程中，會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。半剛性基層的收縮裂縫會(huì)不可避免地反射到面層表面。
?。?）行車荷載和雨水作用加速裂縫的發(fā)展。水泥穩(wěn)定碎石基層在施工及運(yùn)營中由于種種原因會(huì)產(chǎn)生細(xì)微裂縫，根據(jù)斷裂力學(xué)理論，半剛性基層內(nèi)儲(chǔ)存的能量由行車荷載提供，并通過裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展消耗能量，這個(gè)過程不斷反復(fù)進(jìn)行，是裂紋擴(kuò)展，直到形成小裂縫，最后發(fā)育成貫穿裂縫。這是行車道裂縫多于超車道的原因。由于瀝青上面層存在空隙，雨水滲入路面結(jié)構(gòu)層間后，水分不斷匯集到裂縫處并沿裂縫下滲，由于基層強(qiáng)度大，結(jié)構(gòu)致密，水很難排出，在行車荷載作用下裂縫處出現(xiàn)唧漿現(xiàn)象，水泥穩(wěn)定碎石松散、導(dǎo)致路面排水是第一要?jiǎng)?wù)，排水不暢勢(shì)必留下路面破壞的隱患。
?。?）超載是公路路面的“殺手”。由于受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，大型貨車超載現(xiàn)象嚴(yán)重，更加重了路面病害的擴(kuò)展，促使路面開裂、推擁，甚至局部出現(xiàn)沉陷。
2）公路管養(yǎng)維護(hù)中存在的問題
（1）公路營運(yùn)單位不重視路面早期破損的治理
有效的早期養(yǎng)護(hù)不但能很好的改善瀝青路面的質(zhì)量情況，而且能大大地延長瀝青路面使用壽命。應(yīng)提倡以路面為中心的全面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，避免路面早期破壞。
?。?）病害處治施工中存在的工藝和質(zhì)量問題
處理小范圍病害時(shí)，如果路面瀝青混合料離析現(xiàn)象嚴(yán)重，容易造成局部滲水，使路面出現(xiàn)新的病害。施工中壓實(shí)不足也是病害產(chǎn)生的重要原因，由于片面追求路面平整度，未在溫度極高的時(shí)候及時(shí)壓實(shí)，造成路面表層看起來很平整，通車不久平整就迅速下降。
三、瀝青混凝土路面病害處置的方法
瀝青混凝土路面病害處治分罩面與非罩面路段，其處治方法基本一致，但也有一些區(qū)別，其主要區(qū)別在于：①病害稍輕的裂縫、車轍在非面罩路段一般不進(jìn)行處治；②銑刨后的坑槽回填材料有明顯的不同，罩面段上面層一般回填中粒式AC-16改性瀝青混合料，中下面層一般回填粗粒式AC-20、AC-25、或ATB-25普通瀝青混合料，而非罩面段上面層一般回填細(xì)粒式AC-13、SMA-13或SMA-10（用于軌道式2.5cm厚的薄層）改性瀝青混合料，中下面層回填材料與罩面段回填料一致。
1. 各種類型病害的處治方法
1）縱橫向裂縫的處治
(1)對(duì)于單條輕微裂縫（≤5mm,沒有或僅有少量支縫），一般不進(jìn)行銑刨處治，若以擬罩面路段，則在罩面前直接粘貼高分子抗裂貼（寬度一般為32cm和48cm）或聚酯玻纖布進(jìn)行處治（寬度一般為191cm）；若為非罩面路段一般采用開槽灌縫封閉。
(2)對(duì)于單條嚴(yán)重裂縫（寬度＞5mm且邊緣存在支縫或脫落），一般用銑刨機(jī)銑刨原中、上面層厚度，若裂縫仍明顯則加深銑刨，寬度一般為2m，并在槽底灑布粘層或透層油后，在粘貼高分子抗裂貼、或聚酯玻纖布、或土工布（用于基層頂面），然后分層回填瀝青混合料。
（3）對(duì)于密集型橫向裂縫（間距≤10m），一般采用連片銑刨，銑刨厚度視裂縫及其他綜合性病害嚴(yán)重程度及下承層情況而定，一般在橫向裂縫處加深銑刨，在對(duì)裂縫位置粘貼高分子抗裂貼、或聚酯玻纖布、或土工布（用于基層頂面），然后分層回填瀝青混合料?；蛘置媛范我部刹捎谜访驿佋O(shè)一層聚酯玻纖布（主、超車道均鋪）后直接進(jìn)行罩面，但嚴(yán)重裂縫必須先銑刨處治再鋪聚酯玻纖布。
2）網(wǎng)裂、龜裂與坑槽的處治對(duì)于局部龜裂、網(wǎng)裂與坑槽病害，一般按照“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)、小洞大補(bǔ)、淺洞深補(bǔ)”的原則進(jìn)行小范圍的銑刨處理。對(duì)于大面積龜裂、網(wǎng)裂（整車道或大面積網(wǎng)裂且網(wǎng)裂范圍內(nèi)存在龜裂）病害，一般宜連片銑刨，銑刨厚度視其他綜合性病害嚴(yán)重程度及下承層情況而定，再粘貼高分子抗裂貼、或聚酯玻纖布、或土工布（用于基層頂面），然后分層回填瀝青混合料。
3）車轍病害的處治
?。?）對(duì)于車轍深度≤1.5cm的結(jié)構(gòu)型車轍，一般不作處理。
?。?）對(duì)于車轍深度在1.5-2cm之間的結(jié)構(gòu)型車轍病害，罩面前可對(duì)車轍凸起部分進(jìn)行調(diào)平銑刨處理，然后進(jìn)行罩面。或軌道式銑刨二車轍部位，寬度為1.3m，深度分2.5m和4-6cm兩種，回填料分別采用AC-13或AC-10和AC-16；非罩面路段一般不處理。
（3）對(duì)于失穩(wěn)型車轍（深度＞2cm，或原中、下層面呈松散狀），一般采用整車道或軌道式銑刨回填的方法處理，銑刨深度根據(jù)取芯情況確定，一般銑刨不少于2層（原中、下面層）；銑刨寬度視車轍走向而定，一般整車道為3.5-3.9m，軌道式1.3m×2輪跡帶。
4）翻漿的處治
一般采用開挖后設(shè)置盲溝和開挖后封堵的方法處治以及注漿加固工藝。
?。?）設(shè)置盲溝的處治方法適用于主車道翻漿，其施工方法為：先根據(jù)翻漿范圍劃定主坑槽的銑刨范圍，再沿翻漿點(diǎn)中心向四周擴(kuò)散開挖至基層頂面以下約15-20cm，視基層松散情況確定開挖深度至基層堅(jiān)固密實(shí)為止，在基層頂面設(shè)置寬度大于15cm寬的縱、橫向臺(tái)階，面層結(jié)構(gòu)間不設(shè)臺(tái)階。沿主坑槽的外緣一側(cè)，開挖寬度不小于30cm的橫向盲溝，深度較主坑槽底面低4-5cm，其底部橫坡不小于3%。盲溝及主坑槽開挖結(jié)束后采用掃帚清掃和空壓機(jī)吹凈槽（溝）底、側(cè)壁的松散物，接著回填粒徑為4-6cm的單粒徑碎石5-8cm厚，在盲溝部位放置一根或兩根四面打孔或開槽的PVC或PPR管（管徑5cm，長度外至邊坡內(nèi)至主坑槽5cm；若放置兩根，兩管應(yīng)并排放置在盲溝反濾層上并扎緊），再繼續(xù)回填碎石至基層頂面以下10cm上下。然后回填粗粒式瀝混合料并壓實(shí)，再在其頂面鋪設(shè)一層T010/140型瀝青浸漬無紡?fù)凉げ?，最后，分層回填瀝青混合料，并采用小型壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)，再對(duì)接縫進(jìn)行封邊。若主坑槽位于大面積病害銑刨路段，則可同步施工，回填壓實(shí)采用大噸位壓路機(jī)碾壓。
（2）開挖后封堵的方法適用于超車道翻漿，其施工方法為：先根據(jù)翻漿范圍劃定銑刨范圍，再沿翻漿點(diǎn)中心向四周擴(kuò)散開挖基層頂面，視基層松散情況確定開挖深度至基層堅(jiān)固密實(shí)為止，在基層頂面設(shè)置寬度大于15cm寬的縱、橫向臺(tái)階，面層結(jié)構(gòu)間不設(shè)臺(tái)階。其次用空壓機(jī)吹凈坑槽的松散物和塵埃槽（如遇槽底積水或潮濕，可撒干水泥止水），再向坑槽噴灑改性透層油（0.7-1.1L/�），接著鋪設(shè)T010/140型瀝青浸漬無紡?fù)凉げ?。然后分層回填瀝青混合料，并壓實(shí)。最后對(duì)接縫進(jìn)行封邊。
結(jié)束語：泛型的瀝青混凝土路面，波油，以及松散和其他疾病不僅嚴(yán)重危及道路質(zhì)量的也影響到道路的正常使用，增加道路建設(shè)和維護(hù)的成本。瀝青是不合標(biāo)準(zhǔn)、 非標(biāo)準(zhǔn)施工，養(yǎng)護(hù)不是到位了路面，公路建設(shè)中嚴(yán)格按照氣候和環(huán)境的設(shè)計(jì)規(guī)格的公路等級(jí)要求到控件中，選擇一個(gè)質(zhì)量瀝青，標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)、 提高路面的使用壽命和提高投資效率的主要原因。
