城市加铺沥青路面常见病害及处治措施探讨

2011-08-15刘杰张浩

山西建筑 2011年8期

刘杰张浩

0 引言

近年来,出于城市发展及交通舒适的需求,政府加大基础设施投资力度,着力改善交通环境,改建和扩建了大量的城市道路,其中多数使用了加铺的沥青混凝土路面,特别在水泥混凝土路面较多的南方城市尤为普遍。由于沥青混凝土路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪声小、施工周期短、养护维修简便等特点,已被越来越多地应用到各种等级的公路建设中,但随之而来的沥青混凝土路面早期破损现象也成为经常困扰公路管理部门的难题。与此同时,沥青道路的建设也不可避免地存在一些问题,必须引起重视,其中主要是重交通条件下的沥青路面的病害问题。路面病害的出现,不仅影响道路的行车舒适度,而且降低了交通行车效率,甚至会带来较大的交通安全隐患,造成严重的经济损失和不良的社会影响。

因此急需对路面病害与防治措施进行研究,采取有效措施,科学防治路面病害,提升公路服务质量,构建畅通、快捷、安全、舒适的公路交通条件。

1 城市道路加铺沥青路面常见病害及成因

城市道路加铺沥青路面早期病害严重影响了路面使用的安全舒适性,对沥青路面的使用寿命也是不利的。城市道路加铺沥青路面常见病害可以分为三类:裂缝类病害、变形类病害和松散类病害[3,4]。

1.1 裂缝类病害成因

裂缝是路面早期破坏最常见的病害之一,裂缝类病害包括纵向裂缝、横向裂缝、网裂和龟裂,它的危害在于从裂缝中不断进入的水分使基层甚至路基软化,导致路面承载力下降,加速路面破坏。主要有以下三种:

1)纵向裂缝:纵向裂缝往往集中在原水泥混凝土路面板交接处,一方面由于老路基的不协调变形引起较大的弯拉应力从而造成纵向开裂;另一方面由于旧路面板的纵缝或初始缺陷处治不合理,在交通荷载和温度应力的作用下逐渐形成反射裂缝。

2)横向裂缝:横向裂缝是指由于路面结构的收缩或不均匀沉降或其他原因所形成的与路面中线近于垂直的裂缝。其成因主要有:基层材料收缩和温缩引起横向裂缝、沥青混凝土面层材料的温缩引起的裂缝、差异沉降引起的横向裂缝和基层的缺陷引起的反射裂缝。

3)网裂和龟裂:网裂和龟裂是横裂和纵裂出现后未经处理进一步发展的结果。网裂和龟裂主要是由于路面的整体强度不足,沥青面层老化等引起的。

1.2 变形类病害成因

变形类病害包括车辙、推移和沉陷等。车辙是由于路面本身抗剪切不足造成的,而推移和壅包是由于界面抗剪不足造成的,也可能是铺装层与混凝土路面粘结力不足造成的,需区别对待。其中车辙是变形类中主要的病害。在一些红绿灯路口、公交站及路面由宽变窄的地方出现了大量的车辙,变形类病害降低了路面平整度,影响行车的舒适性,也有可能形成路面局部积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。

1)车辙:车辙是路面结构层及土基在行车荷载重复作用下的补充压实,以及结构层材料的侧向位移产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙形成的主要原因如下:a.城市行车特点。车辆按规定正常在行车道行驶,交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。同时城市路面的大交通量以及夜间的重载车也是重要因素。而且城市路面行车具有缓慢,减速及加速频率高,启动及刹车次数多等特点,无疑也加剧了车辙的产生。b.基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面基层的强度,使得路表变形过大而形成辙槽。c.昼夜温差大以及沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种粘弹性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。

2)推移:当沥青路面受到较大的车轮水平和竖向荷载作用时,路面表面可能出现推移和壅起。推移形成的主要原因如下: a.荷载作用。车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用,使结构层层间产生的剪应力超过了材料的抗剪强度。b.行驶车轮的冲击和振动。

3)沉陷:沉陷是路面在车轮荷载作用下表面产生的较大凹陷变形,有时凹陷两侧伴有隆起现象。沉陷的原因主要是路基或路面结构层压实不均匀及地下水或地表水下渗造成湿陷。

4)波浪:波浪是指路面上形成有规则的低洼和凸起变形。波浪产生的原因主要是由于沥青撒布不均匀形成油垄,沥青多处矿料厚、沥青少处矿料薄,再经过行车不断撞击而造成高低不平。

1.3 松散类病害成因

松散类病害包括坑槽、松散、啃边等。路面出现坑槽往往从网裂、松散开始,也是城市路面很典型的破坏形式。常表现为路面材料发生松散、脱落,在车轮的反复坐壅下出现坑洞,影响车辆的安全与快速行驶。沉陷表现为路面局部塌陷,发生明显的路面沉降,沉降的原因多数是由于基层或路基沉降引起的。

1)坑槽:坑槽的形成可归结为水损害和油损害两个主要方面。

2)松散:松散大多发生在沥青路面使用的初期。松散的原因是采用的沥青稠度偏低,粘结力差,用量偏少或所用的矿料过湿、铺撒不均匀或所有嵌缝料不合规格而未能被沥青粘结。

3)啃边:在行车作用和自然因素影响下,沥青路面边缘不断缺损,参差不齐,路面宽度减小,这种现象称为啃边。产生啃边的原因是路面过窄,行车压到路面边缘而造成缺损;或边缘强度不足;或路肩太高或太低,雨水冲刷路面边缘造成啃边。

2 城市道路加铺沥青路面常见病害处治措施

2.1 裂缝类病害处治措施

预防纵向裂缝产生的主要措施有:作好地基的处理;路基填筑达到要求压实度,并尽可能保证均匀;作好路基防、排水。为预防网裂和龟裂要保证合理的路面结构设计,加强货车的载重管理,在路面出现裂缝时要及时修补处理。对于裂缝类病害的修补方法主要有以下几种:

1)沥青混合料罩面法:

根据交通量的大小,选取细粒式或中粒式沥青混合拌和料,进行封层。厚度一般控制在1.5 cm～4.0 cm之间。在乳化沥青稀浆封层和罩面法中引入土工布或土工格栅作为应力吸收层,对抑制裂缝发展可以起到良好的效果。

2)乳化沥青稀浆封层法:

当气温在 5℃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。此法适应于大面积裂缝处治。用稀浆也可直接灌缝处理单缝。

3)灌油修补法:

在秋末深冬季节多产生裂缝类病害,可用此法。处治时,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。

2.2 变形类病害处治措施

1)车辙的处治。

a.对于连续长度不超过30 cm、行车有小摆动感觉的,可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。b.当沥青面层磨损、横向推移时,应清除不稳定层,用铣刨机拉毛,重铺面层。c.当基层或土基不稳定时,应先进行补强处理后,再修复面层。d.对于因基层施工质量差引起的车辙、推移,在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。

2)推移、波浪、沉陷的处治。

a.对于路面产生的推移、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。b.对于沥青含量较大的推移最好彻底挖除,重新铺筑沥青面层。沉陷病害根据成因区别处治。由于土基浸水造成的沉陷,就要先进行水害的防治,然后重新修补基层和沥青面层。c.对于由于施工时压实度不足造成的不均匀沉陷,可以采用化学注浆法或重新回填压实土基,重作基层和沥青面层。为了快速修补局部沉陷,可采用水泥砂砾(加快凝剂)、碾压水泥混凝土(加快凝剂)、粗粒式沥青混合料、级配碎石、水泥稳定矿渣砂浆(加快凝剂)等结构层恢复基层。

2.3 松散类病害处治措施

1)路面坑槽的修补方法。

根据使用的路面综合修补设备分为两种,即冷补法和热补法:a.冷补法:首先测定坑槽的深度,划出坑槽修补的范围,用液压风镐切槽,用高压风枪将槽底、槽壁废料及粉尘清除干净。然后用喷灯烘干槽底、槽壁,并在其表面均匀喷洒一薄层粘层油。最后将准备好的热料填补至坑槽中。b.热补法:根据坑槽修补范围确定热辐射加热板区域,将加热板调到合适位置,加热 3min～5min,使被修补区域路面软化。然后将准备好的热料放到被修补处,搅拌摊平,并从四周向中间碾压。

2)松散的处治。

一般是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。推荐用改性乳化沥青稀浆封层。

3)啃边的处治。

啃边参照坑槽处治,注意修补路缘镶边带。