吐烏大高等級公路路面病害修復及罩面工程

阿布扎爾

1 工程概況

吐烏大高等級公路幸福路口—甘河子K550～K584段為二級公路,設計速度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;路面結構為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%水泥穩定砂礫基層+18 cm天然砂礫底基層。

2 路面狀況

根據路基挖探、路面鉆芯及路面病害調查資料,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;水泥穩定砂礫基層已松散,無法鉆取芯樣;出現的路面病害為龜裂、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。表現為相互交錯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。其最初形態是一條或幾條平行的裂縫,隨著行車荷載重復作用次數的增加,平行的縱縫之間出現橫向或斜向連接縫,形成多邊的銳角網狀裂縫。龜裂一般在行車道局部發生,通常不會出現在整個路幅寬度上。產生的原因:a.在瀝青路面上出現橫向或縱向裂縫后不及時處理或處理不徹底;b.路面結構設計不合理或厚度不足,致使路面強度不滿足行車要求;c.路面基層施工質量過差,半剛性基層配合比不當或拌和不均勻等原因造成基層強度不足或局部松散;d.瀝青材料質量差,瀝青混凝土老化或收縮引起面層老化,受交通荷載作用發生疲勞破壞,路面局部開裂進而發展形成龜裂。

2)塊狀裂縫。塊狀裂縫主要是由于路面的整體強度不足而引起,其原因可能是由于路面結構設計不合理,路基路面壓實度不足,路面材料配合比不當或未拌和均勻等。也可能是由于路面出現橫向或縱向裂縫后不及時處理,致使水分進入下層,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期使用過程中的老化也是導致瀝青面層形成塊狀裂縫的原因之一。

3)縱向裂縫。縱向裂縫一般表現為與道路中心大致平行的長直裂縫,有時伴有少量支縫。由于路基不均勻沉降引起的縱縫,通常斷斷續續,綿延很長;由于施工搭接不良引起的縱縫,其形態特征是長且直;由于結構承載力不足引起的縱縫多出現在靠近路基邊坡一側的路面邊緣。

4)橫向裂縫。橫向裂縫產生的主要原因為半剛性基層的反射開裂,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律的橫向裂縫;另一方面基層材料因溫度驟降而發生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形使瀝青面層底面承受拉力,當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時,就使瀝青面層底部拉裂,造成下層移位,并隨著溫度、濕度的循環變化及行車荷載的反復作用導致瀝青面層底面裂縫沿豎向向上擴展到路表,從而形成瀝青路面橫向裂縫。

5)松散。松散產生的主要原因是使用的瀝青粘度偏低,用量偏少或瀝青加熱時溫度過高,與礦料粘附力不足;礦料級配偏粗、過濕,嵌縫料不規格,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,達到進一步密實和穩定引起的沉落,一般不會引起路面破壞;不均勻沉陷是由于路基、路面不密實,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,它是在高溫季節行車荷載的重復作用下瀝青混合料抗壓和抗剪強度下降而產生的一種永久性變形,表現為沿行車輪跡產生縱向的帶狀凹槽,嚴重時車轍的兩側會有凸起形變,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亮的薄油層,由于瀝青面層瀝青用量過大、稠度太低、熱穩性差等原因引起。

4 大中修方案的確定

根據JTG H20-2007公路技術狀況評定標準對公路技術狀況進行評定,公路技術狀況指數 MQI的評定結果多為“良”和“中”,但局部路段的路面使用性能指數PQI或路面損壞狀況指數PCI的評定結果為“次”和“差”。經多次方案論證后,對PQI或PCI評定結果“差”或“次”的路段采用冷再生處理方案;對PQI或PCI評定結果“次”或“中”的路段采用5 cm橡膠瀝青混凝土罩面處理方案;對PQI或PCI評定結果“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

1)縱、橫向裂縫的修復。a.寬度小于5 mm且兩側尚未出現啃邊、破碎現象的裂縫,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且兩側已經出現啃邊、破碎現象的裂縫,應徹底清除松動的邊緣部分,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。利用高溫季節在路面泛油范圍撒上3 mm～5 mm粒徑的石屑或粗砂,用壓路機碾壓。

3)松散的修復。噴灑稠度較高的瀝青,并撒適當粒徑的嵌縫料,應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。較輕微的龜裂、塊狀裂縫、沉陷多為病害的初期,可不進行修復直接罩面。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,強度低,因此對面層和基層采取了徹底的挖補治理措施。修補前先用切割機切割瀝青面層和水泥穩定砂礫基層,對挖除后的底面清掃干凈,并適當壓實處理后鋪筑水泥穩定砂礫(總厚度不小于30 cm),壓實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。a.深度小于15 mm的車轍,可不進行修復直接罩面。b.深度大于15 mm的車轍,對凹槽兩側擁起的部分進行銑刨,對凹槽部分采用瀝青混合料整平。c.車轍伴隨有龜裂、網裂等病害的路段,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,未進行縱坡設計,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原有路面進行適當的銑刨或整平,在罩面段的起終點、與橋面及收費站水泥混凝土路面銜接處,50 m長度范圍內對原有路面進行銑刨,罩面層與原有路面順適銜接。

7 結語

吐烏大高等級公路幸福路口—甘河子段路基路面養護大中修工程于2009年已實施完工,總的施工質量及工后使用狀況良好,強度、平整度等各項指標滿足設計要求,取得了良好的效果,值得推廣。能夠確保罩面工程施工質量的關鍵因素有3條:1)詳盡的路面病害調查及認真分析關鍵成因,并確定正確的病害修復措施;2)周密的施工安排和詳盡的各種技術措施;3)確保瀝青混合料質量優良,且確保攤鋪施工質量優良,恢復路面平整度,改善路面性能,防止路面滲水,提高行車舒適性。

[1] JTG H20-2007,公路技術狀況評定標準[S].

[2] JTJ 073.2-2001,公路瀝青路面養護技術規范[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.