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 由于高速公路车速快、车流量大、超重车多,加上受外界气候(日光照射、雨雪)等因素的影响,路面病害比一般道路来得快、发展迅速、治理难度大,并随着时间的延长日趋严重,影响车辆的正常行驶。如何对高速公路路面病害进行有效的诊断和整治,已成为公路行业新的研究课题,本文就近几年在高速公路沥青砼路面病害整治中遇到的病害及其整治措施予以介绍。
  一、病害的种类
  在常见的沥青砼路面病害中,按病害的破损类型,主要有以下几种:裂缝类病害龟裂、网裂、各类纵横向裂缝;变形类病害车辙、沉陷、拥包、搓板、波浪;松散类病害松散、剥落、脱皮、坑槽、啃边;其他病害唧浆、泛油、磨光等。
  二、病害的成因
  裂缝类
  1.施工因素
  ①纵、横裂缝其病症在面层,而病因多数都在基层或土基,桥头填土不佳,桥、涵台与路面接缝也会造成横裂甚至错台。②面层引起的纵、横裂缝,有的是在面层修补时,新旧面层的接合处处理不当,粘结不好,造成边缘裂缝。③施工时的填挖交界处,填土压实度不够,或填挖交界处的挖方原地面未挖错台,挖方表面堆积的粘土未翻走,致使填方土基与挖方地面边缘结合处的变形引起面层的纵、横裂缝。④路基施工中在路基范围内利用了原有老路,或施工便道等与新填筑的土基接合处,压不实或压实度不一致,在行车使用时,土基变形不一致造成纵、横向裂缝。⑤桥、涵台背填土压不实,或土基填土虽达到路基填土的压实度,而桥、涵的水泥砼部分与土基的接合处出现的不均匀变形或收缩,造成桥、涵台端的横缝或错台。⑥路基压实度不够,引起路基的不均匀变形,也会导致路面的纵向裂缝。
  2.车辆荷载因素
  由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,称之为荷载型裂缝。3.气候因素主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,极端最低温度、降温速率、低温持续时间、降温循环次数是气候条件影响沥青路面温缩裂缝的四大因素。4.路面材料因素沥青和沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开裂的最主要原因,沥青混合料的低温劲度是决定沥青路面是否开裂的最根本因素,沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。
  变形类
  1.车辙(1)面层与基层面有不稳定的夹层会形成车辙。(2)车道表面因车辆行驶推移,会产生纵、横向车辙,一般不深,但易积水、破坏路面。(3)基层强度不够,水稳性差,使基层局部下沉而造成车辙。(4)面层压实度不够,空隙率大,车辆行驶或在弯道部分,特别是超重车的行驶产生推移造成车辙。(5)沥青砼的热稳性差,如沥青的软化点低,60℃的粘度差,沥青混合料的级配不佳,沥青用量过多等,在夏季路面温度高,易形成车辙。
  2.沉陷。沉陷是一种表面现象,一般病因都在基层、土基:(1)含水量和空隙比均较大的软基,或含有有机物质的粘性土层,施工时处理不当或未作处理,会造成沉陷。(2)填方路基位于稻田、水网区,地下水位较高,施工时处理不当,造成路基持续下沉,或填料中含有淤泥,大块石填料无法压实,高填方路基分层的压实度不够,短期内难以稳定出现土基的不均匀下沉等都会造成沉陷。(3)路基土体潮湿,地下水发达或本身土质不佳,施工时未作处理也会造成沉陷。(4)基层水稳性差,级配不好,密实度低,强度不够会形成沉陷。
  3.拥包(1)层局部沥青混合料中细集料过多或集中、含油量过大或是在弯道处汽车行驶产生水平推力,易使路面出现拥包。(2)层强度不够或水稳性不好,使基层松软而导致拥包。(3)层含水量过大或面层渗水停留在基层表面与面层形成两层分离,行车碾压使面层推移成拥包。
  4.搓板。搓板是指路面表层呈现洗衣搓板状的破损现象。
  5.波浪(1)路面组成材料设计不合理或施工质量差,导致路面材料不足以抵抗车轮水平的作用。(2)在纵坡段,由于高温的原因也会出现这种病害。
  松散类
  1.松散(1)施工时的沥青用量偏少或低温施工压实度不够或油温过高,沥青老化失去粘结性会造成松散。(2)集料中酸性石料与沥青的粘结力不够造成松散。(3)土基或基层(含底基层)软化变形也会造成路面松散。
  2.剥落(1)沥青混合料中使用了中性或酸性石料,结果造成集料与沥青之间的粘附性不足,在行车荷载的作用下,集料从路面剥落,使路面形成麻面,进而可能发展成为坑槽、松散等病害;(2)施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。
  3.坑槽的形成原因很多,由于龟裂、拥包、唧浆、车辙等病害不及时修补,遇雨经行车反复碾压,使面层、基层成破损块粒,并随车带走形成坑槽,归纳起来为:(1)基层虽好,面层不佳会形成坑槽。(2)基层强度不够,会形成坑槽。(3)土基不稳造成基层、面层破坏形成坑槽。
  4.脱皮是指路面表层成块剥落的破损现象。(1)面层与基层之间有粘结不良的地方。(2)上拌、下贯两层之间或罩面与原路之间结合不好而成层松脱。(3)面层矿料的质量差、含土、潮湿,或施工过碾,而成层脱皮。
  5.啃边是指路面边缘的破裂破坏。
  其他病害
  1.唧浆(翻浆)北方地区翻浆主要由于土质不良、气温、冷冻和水造成。南方地区翻浆多数由于路面结构空隙大,基层松软,基层、面层破裂遇水造成唧浆。
  2.泛油、磨光(1)沥青混合料中的沥青含量过多,空隙率较小,高温稳定性差,是产生泛油的主要原因。(2)沥青砼路面在使用一定时间后,由于面层结构料中集料石质强度稍低或石料棱角被磨掉、沥青粘结力弱等使路面光滑,抗滑能力低于要求值即成磨光。
  三、病害的处置
  1.裂缝类病害的处置灌油修补法在秋末深冬季节多产生裂缝类病害,可用此法。处置时,将纵横裂缝处清扫干净,用液化气或喷灯将裂缝壁加热至粘性状态,然后用油壶或专门灌缝设备直接向裂缝内灌入加热的沥青,最后在接口表面撒布热砂或石屑进行养护。对于较宽的裂缝,可用铣刀扩宽,再按上述程序处理。乳化沥青稀浆封层法。当气温在零上5度时,可以将级配骨料(50%石屑、30%粗砂、20%细砂)与乳化沥青混合成稀浆,用专门设备进行封层。稀浆油石比最好控制在8%-12%之间。由于气候原因破乳慢时,可加入2%水泥,缩短破乳时间或直接采用慢裂快凝性沥青乳化。此法适用于大面积裂缝处置。
  2.变形类病害的处置①车辙的处置用平地机或其它剖削设备将面层中油石比偏高、细料过多的经行车荷载挤压到轮迹外侧的隆起部分刮除,然后用小型压路机碾平,最后用沥青石屑或沥青砂填补空隙后碾压密实。注意不能增加刮涂部分的厚度,填补空隙即可。对于表面磨损过度而出现的车辙,可增补磨耗层找平。②拥包、波浪、沉陷的处置:对于路面产生的拥包、波浪可采用铣刨设备或人工刨削峰顶,挖出高出路面的峰顶,然后用拌和法和层铺法补低凹处。
  3、.松散类病害的处置①松散、脱皮、剥落等病害处置:采用乳化沥青稀浆封层进行处理,一般采用中、粗粒式稀浆进行封层。②坑槽、啃边的处置:坑槽大多出现在春融季节和雨季,主要是由于水渗入沥青面层使骨料与沥青失去粘结,散落所致。处置方法:一是槽壁垂直法。这是通常的做法,首先把坑槽的四周修成垂直面且槽壁边线与路中线平行或垂直,然后用集中拌和沥青混凝土混合料填充、压实、封水。这种做法的缺点往往是坑槽边缘接缝处容易出现破损,坑槽的返修率较高。二是槽壁45度法,即将坑槽槽壁挖削成45度角(开口向上)且槽壁喷烧成粗糙形状,然后铺筑沥青混凝土拌和料填充、压实、封水。
  4.泛油、磨光类病害处置泛油一般出现在高温天气,对于一般泛油可撒布石屑和细砂进行养护处理。对于严重泛油,若路面发粘、发软,造成路面磨擦系数低或路严重变形,可铲除路面重铺面层。对于磨光病害可加铺粗粒式防滑层,一般采用粗粒式乳化沥青稀浆或中粒式沥青混凝土进行封层。
  四、病害的预防总体上可从以下几个方面考虑:
  ①在沥青及骨料的选择上,不仅要根据公路等级选取不同标号的沥青材料,而且更要考虑从施工条件、气候环境、施工季节、矿料的分布和性质及尺寸等因素来确定沥青的标号,尤其在寒冷、阴湿地区要选用针入度较大的沥青提高其低温抗裂性;沥青混合料中骨料优先选用碱性石料且级配良好,针片状汗斑量少;若受材料分布限制采用酸性石料,必须掺入抗剥落等活性物质;在较高等级公路施工中使用国产沥青时,要掺入丁苯橡胶等高分子聚合物进行改性,提高沥青的粘度和稳定性,为防止沥青老化,可加入树脂改性;为了减少沥青混合料低温开裂,在同等条件下,优先选取延度大、稠度低的环烷基油沥青,最好不要用石蜡基原油沥青。
  ②在设计上,建议根据轮迹横向分布率采用面层变厚度设计,提高路面的抗变形能力;沥青混凝土路面以下为半刚性基层时,为了减少反射裂缝,最好在半刚性基层之上增加柔性基层作为过渡;在阴湿地区沥青面层不宜采用透水性强的贯入式路面类型,宜采用封水性好的沥青混合料类型。
  ③在沥青路面施工中,应注意采用大动力机械拌和设备,做到沥青拌和均匀、油石比控制标准。尤其在沥青混凝土施工中要严格控制骨料的配和比,保证配合比设计要求;严格控制碾压温度,保证沥青混合料压实度、厚度、平整度达到设计和规范要求,做到施工接缝衔接平顺、密实。

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