高速公路瀝青路面病害養(yǎng)護防治分析
2011-12-08 來源：作者：王梅香 來源：中國鳴網(wǎng)
1、瀝青路面常見病害分類
1.1依據(jù)《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》[1]，路面瀝青路面的病害形式可分為裂縫類、松散類、變形類及其他類。
1.1.1裂縫類有網(wǎng)裂、龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫。①橫向裂縫：這種裂縫與路面中線近于垂直,裂縫起初大多出現(xiàn)于路面兩側(cè)的硬路肩,逐漸發(fā)展而貫穿全路幅,貫穿的裂縫沿路面大致呈均勻分布。②縱向裂縫：高速公路普遍存在縱向裂縫,大多在半填半挖路基或路面加寬處產(chǎn)生。③龜裂：相互交錯的疲勞裂縫,形成一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)狀開裂,龜裂的初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行的縱縫,其后在縱縫間出現(xiàn)橫向和斜向連接縫,形成網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)裂、龜裂一般都伴隨著路面唧漿現(xiàn)象。
1.1.2松散類有瀝青混合料松散和坑槽?；鶎踊蛲翆铀绍涀冃?、粘結(jié)料老化、油污等均會造成瀝青路面的松散，在行車荷載作用逐漸形成坑槽。
1.1.3變形類有路面沉陷、車轍、波浪擁包。路面表面沿輪跡的縱向凹陷是瀝青路面特有的一種損壞現(xiàn)象,荷載和氣候因素共同作用下,輪跡帶逐漸產(chǎn)生下洼形變并形成兩條縱向凹槽。車轍的深度常以輪跡帶外側(cè)凸起部分的峰頂?shù)讲鄣墓鹊椎木嚯x表示。
1.1.4其他類有路面泛油或由于路面養(yǎng)護時貫縫料溢出形成光面,外觀非常難看而且對于行車安全構(gòu)成威脅。
1.2按路面的使用性能路面破損又可分為功能性損壞和結(jié)構(gòu)性破損。
1.2.1路面功能性損壞導(dǎo)致路面功能衰減，主要表現(xiàn)在路面表面上,如局部沉陷、車轍、波浪擁包、橋頭跳車等，只影響路面的服務(wù)性能,路面平整度和抗滑性能降低。對整體結(jié)構(gòu)強度不會帶來嚴重影響,其產(chǎn)生的原因往往可以從其表現(xiàn)形式判斷出來。由于功能性損壞主要影響行駛質(zhì)量和安全特性,一般用平整度、抗滑阻力、紋理深度、反光、噪聲等指標評價。路面的多種損壞形式又影響到路面的表面性能。
1.2.2結(jié)構(gòu)性破損導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)承載能力降低,以各種結(jié)構(gòu)裂縫的形式表現(xiàn)出來,如龜裂、塊裂、縱裂和橫裂、坑槽、松散等。但有些結(jié)構(gòu)性損壞,如基層的開裂在擴展道路表面之前是不可見的。瀝青路面的損壞所表現(xiàn)出的形式和特征是多種多樣的,使路面出現(xiàn)損壞的原因也是多方面的。有行車荷載因素,如交通量增長、超重和超載車輛的增多等;也有環(huán)境因素,如溫度變化、濕度變化和冰凍作用等。此外,還有設(shè)計、施工、采用材料和養(yǎng)護管理等原因。如裂縫也可能是由于路基下沉、路面材料品質(zhì)不良、施工控制不合格、滲水引起的。同一種因素可以引起不同程度的損壞,而同一種損壞形態(tài)可以由不同原因造成,影響因素復(fù)雜多樣。
2、瀝青路面病害原因分析
2.1瀝青混凝土的水穩(wěn)定性未能得到有效控制
水對路面所引起的病害既是直接原因,也是催化劑。瀝青混凝土路面水存留有孔隙水、層間水、深層滲水,三種存留水都是路面病害產(chǎn)生、發(fā)展的原因。因此,在高溫天氣,路面在動荷載的反復(fù)作用下,瀝青上浮,混凝土穩(wěn)定性下降,面層逐步破壞。層間水可以在瀝青上、中、下面層之間存留,也有直接滲到基層和底基層再存留的現(xiàn)象,使路面各層次不能共同承受外力,這樣,勢必造成應(yīng)力集中,加劇路面破壞。滲水是路基不均勻沉降的催化劑,是造成橋頭沉降、邊坡位移、路面裂縫的主要原因。因此,解決水的存留是路面病害處治的關(guān)鍵。
2.2.2瀝青的熱穩(wěn)定性有待進一步解決
在高溫條件下,因車輪碾壓的反復(fù)作用,荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使瀝青混合料的側(cè)向流動變形不斷積累,形成車轍。一方面輪跡部位下凹,另一方面車輪作用甚少的車道兩側(cè)向上隆起,在彎道處還明顯向外推擠,這種車轍一般都有兩側(cè)隆起現(xiàn)象,橫斷面為W形。車轍主要是由于車輛渠道化行駛,重載車輛和輪胎壓力增加而引起。瀝青混合料是一種粘彈性材料,其強度和模量都隨溫度升高而急劇下降。在相同條件下,瀝青砼的強度和回彈模量變化很大,在路面適應(yīng)的溫度范圍內(nèi)其值相差幾倍到幾十倍。因此,在高溫季節(jié),高速公路行車道上的輪跡帶承受著大量重車的反復(fù)作用。瀝青混合料在高溫時的強度不足以抵抗重輪荷載的反復(fù)作用,輪下的瀝青混合料產(chǎn)生剪切變形而側(cè)向流動,輪跡帶變形下凹,形成槽形的車轍。若在建設(shè)期間瀝青混凝土級配控制不嚴格則更會加劇車轍的發(fā)展,進而出現(xiàn)橫向推擠、擁包,從而導(dǎo)致路面的破壞。
2.2.3路基強度不足及路面穩(wěn)定性下降產(chǎn)生病害
路基強度不足導(dǎo)致路面病害,主要反映在軟基處理不到位、壓實度不均勻,特別是路堤邊部壓實沒有達標,地基下沉，挖方路塹地下水沒有隔斷、中央分隔帶排水不完善等。路面穩(wěn)定性下降的主要原因是,瀝青混凝土施工級配控制不嚴、集料品質(zhì)不均勻、路面厚度不足或結(jié)構(gòu)層厚度配置不合理、鋪筑碾壓厚度過厚碾壓不實、兩層鋪筑碾壓厚度過薄不能形成整體、路面壓實度差、集料離析、低溫收縮等。此外,半剛性基層的干縮裂縫逐漸反射到表面也是影響路面穩(wěn)定的一個重要因素。
2.2.4養(yǎng)護不及時是病害發(fā)展的重要原因
在病害形成階段及時維護,是防止路面病害發(fā)展的根本措施。通過瀝青修補車熱料熱補、切割熱料冷補,及時性封堵灌縫和掃除路面積水等養(yǎng)護手段可防止病害的發(fā)展。對先天性的病害要預(yù)防性養(yǎng)護,對功能性損壞要及時修補,確保路面完好、通暢。
3、路面病害的維修方法
3.1裂縫的修補方法
在高溫季節(jié)全部或大部分可愈合的輕微裂縫,可不加處理。在高溫季節(jié)不能愈合的輕微裂縫,可采取以下兩種方法進行處治:將有裂縫的路段清掃干凈并均勻噴灑少量瀝青（在低溫潮濕季節(jié)宜噴灑乳化瀝青）,再勻撒一層2～5mm的干燥潔凈石屑或粗砂,最后用輕型壓路機將礦料碾壓,同時沿裂縫涂刷少量稠度較低的瀝青。
對于路面的縱向或橫向的裂縫,應(yīng)按裂縫的寬度按以下步驟分別予以處治:①縫寬在5mm以內(nèi)。清除縫中雜物及塵土;將稠度較低的熱瀝青（縫內(nèi)潮濕時應(yīng)采用乳化瀝青）灌入縫內(nèi),灌入深度約為縫深的2/3;填入干凈石屑或粗砂,并搗實;將溢出縫外的瀝青及石屑、砂清除。②縫寬在5mm以上。除去已松動的裂縫邊緣;用熱拌瀝青混合料填入縫中,搗實?？p內(nèi)潮濕時應(yīng)采用乳化瀝青混合料。③因瀝青性能不好、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計（厚度、配合比）、使用年限較長、油層老化等原因出現(xiàn)大面積裂縫（包括網(wǎng)裂）,此時如基層強度尚好時,通過技術(shù)經(jīng)濟比較,可選用下列維修方法:乳化瀝青稀漿封層,封層厚度宜為3～6mm;加鋪瀝青混合料上封層,或先鋪設(shè)土工合成材料后,再在其上加鋪瀝青混合料上封層;改性瀝青薄層罩面;單層瀝青表處。④由于地基沉降、基層強度不足、或路基翻漿等引起的嚴重龜裂,應(yīng)先處治好基層后再重新作面層。
3.2車轍的修補方法
①對輕微的車轍病害，可用乳化瀝青稀漿封層處理。②車道表面因車輛行駛推移而產(chǎn)生的車轍,應(yīng)將出現(xiàn)車轍的面層切削或銑刨清除,然后采用與原路面結(jié)構(gòu)相同的瀝青混合料鋪則，恢復(fù)路面橫坡，重鋪瀝青面層。③路面受橫向推擠形成的橫向波形車轍,如果已經(jīng)穩(wěn)定,可將凸出的部分切削,在波谷部分噴灑或涂刷粘結(jié)瀝青并填補瀝青混合料并找平、壓實。④因面層與基層間有不穩(wěn)定的夾層而形成的車轍,應(yīng)將面層挖除,清除夾層后,重作面層。⑤由于基層強度不足、水穩(wěn)性能不好,使基層局部下沉而造成的車轍,應(yīng)先處治基層。
3.3泛油的修補方法
①只有輕微泛油的路段,可撒上3～5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓。②泛油較重的路段,可先撒5～10mm粒徑的碎石,用壓路機碾壓。待穩(wěn)定后,再撒3～5mm粒徑的石屑或粗砂,并用壓路機或控制行車碾壓。③面層含油量高,且已形成軟層的嚴重泛油路段,可視情況采用下述方法之一進行處治:先撒一層10～15mm粒徑（或更大的）碎石,用壓路機將其強行壓入路面,待基本穩(wěn)定后,再分次撒上5～10mm粒徑的碎石,并碾壓成型;將含油量過高的軟層銑刨清除后,重作面層。④處治泛油應(yīng)注意以下事項:處治時間應(yīng)選擇在泛油路段已出現(xiàn)全面泛油的高溫季節(jié);撒料應(yīng)順行車方向撒,先粗后細;做到少撒、薄撒、勻撒、無堆積、無空白;禁止使用含有粉粒的細料;采用壓路機或引導(dǎo)行車碾壓,使所撒石料均勻壓入路面;如采用行車碾壓,應(yīng)及時將飛散的粒料掃回,待泛油穩(wěn)定后,將多余浮動的石料清掃并回收。
3.4路面波浪、搓板的修理方法
①如基層強度不足或穩(wěn)定性差，應(yīng)先處理基層，再鋪面層。②如面層和基層間有夾層，應(yīng)挖除面層、清除不穩(wěn)定夾層后，噴灑透層瀝青，重鋪面層。③小面積面層搓板（波浪），也可在波谷內(nèi)填補瀝青混合料找平；起伏較大者，則鏟除波峰部分進行重鋪；大面積波浪（搓板），有條件時也可采用路面銑刨機銑削波峰后重新罩面。
3.5路面脫皮的修補方法
①屬于面層與基層之間粘結(jié)不良而脫皮者，應(yīng)先清除脫落和已松動部分的面層，清掃干凈，噴灑透層瀝青后，重新鋪面層。②屬于面層本身顆粒重疊、油料分布不勻而脫皮的，應(yīng)將面層翻修。③由于面層與封層沒有粘結(jié)好，初期養(yǎng)護不良而引起脫皮，應(yīng)先清除脫皮和松動部分，清掃干凈后，灑（刷）上粘層瀝青，重新封層。
3.6擁包的修補方法
①屬于施工時操作不慎將瀝青漏灑在路面上形成的擁包,將擁包除去即可。②已趨于穩(wěn)定的輕微擁包,應(yīng)將擁包用機械刨削或人工挖除。如果除去擁包后,路表不夠平整,應(yīng)予以處治。③因面層瀝青用量過多或細集料集中而產(chǎn)生較嚴重擁包,或路面連續(xù)多次出現(xiàn)擁包且面積較大,但路面基層仍屬穩(wěn)定,則應(yīng)用機械或人工將擁包全部除去,并低于路表面約10mm。掃盡碎屑、雜物及粉塵后用熱瀝青混合料重做面層。④因基層局部含水量過大,使面層與基層間結(jié)合不良而被推移變形造成的擁包,應(yīng)把擁包連同面層挖除,將水分晾曬干,或用水穩(wěn)定性較好的材料更換已變形的基層,再重做面層。⑤由于基層局部強度不足或水穩(wěn)定性不好,使基層松軟而導(dǎo)致的擁包,應(yīng)將面層和基層完全挖除。如土基中含有淤泥,還應(yīng)將淤泥徹底挖除,換填新料并夯實。在地下水位較高的潮濕路段,應(yīng)采取措施引出地下水并在基層下面加鋪水穩(wěn)定性好的材料,最后重做面層。
3.7沉陷的修補方法
①因路基不均勻沉降而引起的局部路面沉陷,若土基和基層已經(jīng)密實穩(wěn)定,不再繼續(xù)下沉,可只修補面層。并根據(jù)路面的破損狀況分別采取下列處治措施:路面略有下沉,無破損或僅有少量輕微裂縫,可在沉陷處噴灑或涂刷粘層瀝青,再用瀝青混合料將沉陷部分填補,并壓實平整;因路基沉陷導(dǎo)致路面破損嚴重,礦料已松動、脫落形成坑槽的,應(yīng)按照坑槽的維修方法予以處治。②因土基或基層結(jié)構(gòu)遭到破壞而引起路面沉陷,應(yīng)先處治基層后再做面層。③橋涵臺背因填土不實出現(xiàn)不均勻沉降的,可視情況選擇以下處理方法:挖除瀝青面層,在沉陷的部分加鋪基層后重新作面層;對于臺背填土密實度不夠的,應(yīng)重新作壓實處理,臺背死角處的壓實宜采用夯實機械;對含水量和空隙比均較大的軟基或含有有機物質(zhì)的粘性土層,宜采用換土處理。換土深度應(yīng)視軟層厚度而定。換填材料首先應(yīng)選擇強度高、透水性好的材料,如碎石土、卵礫土、中粗砂及強度較高的工業(yè)廢渣,且要求集配合理。
3.8路面麻面、松散的修理方法
①因低氣溫施工的瀝青面層造成麻面或松散，可收集好松散料，待氣溫上升（10℃以上），清掃干凈，重做噴油封層，噴面瀝青0.8～1.0kg/m2后,撒3～5（8）mm石屑或精砂（5～8m3/1000m2）,并用輕型壓路機壓實；如在低溫潮濕季節(jié)可用乳化瀝青碎石混合料修理；小面積麻面可采用乳化瀝青封層修理。②由于油溫過高，粘結(jié)料老化而造成松散者，應(yīng)探除重鋪。③由于基層或土基松軟變形而引起的松散，應(yīng)先處理基層或土基的病害，而后重做路面。④如因采用酸性石料與瀝青粘附性差造成松散，則應(yīng)在瀝青中摻加搞剝離劑、增粘劑或用干燥的生石灰、消石灰、水泥作為填料的一部分，或用石灰漿處理粗集料等抗剝離措施，改善瀝青與礦料的粘附力，提高瀝青混合料的水穩(wěn)性。
3.9坑槽的修補方法
路面基層完好,僅面層有坑槽的維修,按“圓洞方補”的原則[2]，劃出大致與路中心線平行或垂直的挖槽修補輪廓線。開槽應(yīng)開鑿到穩(wěn)定部分，槽壁要垂直，并將槽底、槽壁清楚干凈。新填補部分應(yīng)高于原路面，待行車壓實穩(wěn)定后保持與原路面相平。填補用混合料級配類型，宜于原路面結(jié)構(gòu)、層次相一致;對交通量較小的路段在低溫寒冷或陰雨連綿的季節(jié),無法采用常規(guī)方法,也無條件采用合適的材料修補坑槽時,為防止坑槽面積的擴大可采取臨時性的措施對坑槽予以處治,待天氣好轉(zhuǎn)后再按規(guī)范要求重新修補;若因地基沉降、基層局部強度不足等使基層破壞而形成坑槽,應(yīng)先處治基層,再修復(fù)面層。
3.10路面翻漿的修理方法
①由于面層成型不好；雨、雪水下滲引起基層表面輕度發(fā)軟或凍脹而形成輕微翻漿，可于春融季節(jié)及水分蒸發(fā)后，修理平整，促使成型。②低氣溫施工的石灰土基層，發(fā)生上層翻漿，應(yīng)挖除到堅硬處，另換新料修補基層和重鋪面層；或根據(jù)條件，采取短期封閉交通的辦法防止翻漿蔓延擴大。③由于排水不良造成的翻漿，應(yīng)采取加深邊溝、設(shè)置盲溝等排水措施，或采用水穩(wěn)性好的墊層、基層重新修復(fù)路面。
4、幾種新型瀝青混凝土路面修補養(yǎng)護材料
4.1瀝青的延緩劑
瀝青材料是一種熱塑性的樹脂材料,它在熱、光、水、氧及車輛等綜合因素的作用下會發(fā)生老化,老化的過程就是瀝青組分發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程,就是瀝青中的輕質(zhì)成分逐漸變少、瀝青變稠、粘度減小、柔軟度變差的過程。隨著瀝青的老化,路面的使用性能也逐漸開始降低,表面粗糙、網(wǎng)裂、脫落,車輛行駛性能低下。如在路面表面涂刷或噴灑一種防老劑或叫再生劑類的材料,可補充瀝青中的輕質(zhì)成分,使瀝青變軟,以增加它的柔韌性和彈性,提高瀝青的粘結(jié)性和使用壽命[3]。這種材料一般由溶劑、輕質(zhì)油分與膠質(zhì)成分組成。通常是用石油溶劑、煉焦炭的副產(chǎn)品和樹脂等配成。為了使這種材料起到較好的效果,要使其具有很強的滲透性,其材料參數(shù)要求達到:運動粘度（mm/s）控制在3.0～0.8之間;比重為1.0左右;軟化點大于35℃。無論采用涂刷還是噴灑的方式施工,表面的滲透深度都要達到15mm,使?jié)B透部分的瀝青得到溶解、改性,以增加路面瀝青的柔韌性和與礦料的粘結(jié)性,提高路面表面的致密性,從而增強抗老化能力。使用時可根據(jù)路面的老化程度噴灑1～3次。施工時應(yīng)避開雨天,待表面固化不發(fā)粘時方可開放交通。固化時間與氣溫有關(guān),一般10～28h就可以固化。3～5年養(yǎng)護一次。用這種辦法養(yǎng)護路面,顯著提高了路面使用質(zhì)量,延長了路面使用壽命,可以最大限度地發(fā)揮路面效應(yīng),延長路面養(yǎng)護周期。
4.2冷施工的瀝青混合料
要使被破壞的瀝青混凝土路面得到快速修補,并能立即開放交通,而且施工不受氣溫條件的限制,目前養(yǎng)護部門已在推廣使用冷施工的瀝青混合料。這種材料是用一種瀝青改性劑,與110℃左右的瀝青混合均勻,再與50℃左右的礦料拌和均勻,制成可以存放的瀝青混合料成品。它與熱施工的瀝青混合料相比有以下主要優(yōu)點:①拌制混合料時瀝青與礦料的加熱溫度低,瀝青不易老化,延長了瀝青使用壽命,而且節(jié)約燃料,降低了生產(chǎn)成本;②冷施工的瀝青混合料在常溫下施工,施工溫度范圍廣,解決了瀝青混凝土路面冬季修補養(yǎng)護的問題,這是熱拌瀝青混合料無法做到的;③冷施工的瀝青混合料的生產(chǎn)不需要增加新設(shè)備,可利用原有拌和設(shè)備進行生產(chǎn);④由于冷施工的瀝青混合料是成品,可包裝于密封袋內(nèi)便于運輸，便于施工隨取隨用，使用十分方便,而且施工方法簡單,壓實后可立即開放交通,在施工過程中不粘锨,不粘車輪;⑤由于在常溫下施工,對環(huán)境無污染,對施工、養(yǎng)護人員的身體不會構(gòu)成危害;⑥破壞的路面可以得到及時修補,并能立即開放交通,提高了路面的服務(wù)質(zhì)量,保證車輛安全行駛,具有顯著的社會效益。
4.3瀝青混凝土路面裂縫處理材料
瀝青混凝土路面裂縫是由于路基發(fā)生變形,以及冰凍等原因造成的。在路面建成初期發(fā)生的裂縫,到天氣暖和后一般可以自行愈合。但經(jīng)過幾年使用,出現(xiàn)裂縫后就不可能再恢復(fù)。由于裂縫對路面的危害性很大,因此必須選用合適材料及時封堵,否則水浸入后,不但破壞路面結(jié)構(gòu),而且路基也會遭到破壞。目前對裂縫的處理,尚無十分有效的措施。北方地區(qū)出現(xiàn)比較嚴重的裂縫,往往采用熱瀝青灌縫。這樣做只能解決暫時的不進水,天氣熱了,裂縫中的瀝青會被擠出,被行駛的汽車帶走,第二年此處仍會開裂。目前比較有效的辦法是,選用常溫施工材料,如聚氨酯樹脂類的單組分或雙組分固化型材料灌縫。它施工不受氣溫影響,與瀝青混合料有很好的粘結(jié)性,而且又有良好的耐高、低溫能力和抗老化性,流動性好。施工可用專門的灌縫槍,將材料注入裂縫中,灌入深度至少要達到4cm,在表面以下2mm。這樣處理后的裂縫,不但密封性好,而且耐久性也較好。
5、結(jié)束語
瀝青路面病害的出現(xiàn),不僅與設(shè)計、施工的等路面形成前的環(huán)節(jié)有關(guān),而且與路面使用、管養(yǎng)過程中密切相關(guān)。應(yīng)從觀念和實際行動上提高對高速公路工程養(yǎng)護管理的投入,特別是科技投入。積極開展對瀝青路面材料、工藝等方面的嘗試和研究，掌握先進的維修養(yǎng)護技術(shù),做出費用最省、效果最佳的養(yǎng)護處治方案。按照“無病早防,有病早治”的原則,減少瀝青路面常見病害的破壞,延長路面的使用周期,提高投資效益。
