就地热再生技术在处理桥头跳车中的应用

2018-09-03徐金托

筑路机械与施工机械化 2018年8期

徐金托

(陕西路桥集团有限公司，陕西西安 710054)

0 引言

桥头跳车是公路常见的病害之一，高等级公路的通行要求安全、舒适、快捷，桥头跳车现象的存在给行车的安全及舒适性带来较大影响[1-3]。同时，由于车辆荷载不断对桥梁伸缩缝产生冲击，大大缩短了桥梁伸缩缝的使用寿命。因此，桥头跳车问题已成为公路建设及营运中亟待解决的问题。

1 桥头跳车的成因及危害

桥头跳车的形成归因于桥头台背处的填料由于行车荷载的反复作用和台背填土自身固结沉降而产生的竖向变形[4-7]。然而，桥台基础采用桩基础或扩大基础，其沉降量相对较小，因此桥台构筑物和台背路堤相连处会出现较大沉降差，在台背附近出现沉陷或错台，导致路面高程出现突变。

高等级公路对路面行驶安全性、舒适性、便利性要求较高，桥头跳车的存在严重影响道路功能的发挥。另外，桥头跳车的存在改变了道路的平整度，造成路面排水不畅，增加路面水损坏发生的概率，更加速了路面整体结构的损坏，大大缩短了道路的使用寿命[8-10]。因此，需结合道路实际情况，针对具体的破坏形式提出有针对性的处治措施。

2 传统处治措施及其缺陷

现阶段，桥头跳车的处治措施主要有2类：第1类，通过重新开挖、回填提升桥台填土的密实度；第2类，在采用路面材料对桥头沉降部位进行填补的同时，结合基层注浆、加固等工艺，提升道路基层及整体的强度[11-12]。第1类处治措施限于维修时间、封闭施工、投资大小等方面的原因，实施起来较为困难；第2类处治措施相对容易实施，是现阶段的主要处治措施。

桥头跳车的纵断面高程在一定长度范围内近似呈弧形，中间沉降量大，在桥台和远距离处沉降量近似为零[13-15]。同时，最大沉降量与车辆驶向和背离桥梁有关。沉降量的不同使得处理路基或基层沉降后的沥青混合料填补厚度不同，沉降量变化规律如图1所示。

图1 桥头跳车竖向高程

传统沥青路面加铺处治工艺、规范对沥青混合料的最小铺装厚度有详细要求和规定，在采用沥青混合料对不均匀沉降进行铺筑时，需对不满足最小铺装厚度的区域进行铣刨，且沥青混合料铺筑时需全断面封闭施工[16-18]。传统施工一方面不能保证各层之间的完全连续状态，另一方面某些路段全断面不能封闭施工产生的沥青面层冷接缝，会形成“病害敏感区”。

3 就地热再生处治桥头跳车的适应性

采用热再生技术处治桥头跳车，在施工质量、使用寿命等方面都具备可行性及可操作性。

就地热再生技术解决了沥青面层最小摊铺厚度的问题，可以对铺装厚度不满足最小摊铺厚度的路段进行耙松，根据设计要求添加新料，将新旧混合料一并压实成型，形成同一温度下的热黏结，保证了施工质量。

处治桥头跳车一般需分幅、分车道施工，采用就地热再生工艺对已经施工完成的路面接缝进行适当加热，使新摊铺的沥青混合料同旧路面碾压成一个整体，不存在纵向弱接缝问题，既满足交通同行需要，又保证了施工质量[19-20]。

另外，可以根据桥头沉降量的大小，灵活选择就地热再生工艺设备。因此，就地热再生工艺处治桥头跳车有其自身的优越性，对公路桥梁养护技术的提高起到很大的促进作用。

4 就地热再生处治桥头跳车

4.1 桥头基层病害处治

陕西省某高速公路通车不到5年，路面病害以软土路基的不均匀沉陷、桥头跳车为主，存在局部泛油及网裂，影响行车的安全性与舒适性，其中，桥头跳车为全段最严重的病害。曾对沉降较大的5～10 m路段做过罩面处理，但罩面明显高出桥头纵断面高程。

旧路面结构中二灰碎石骨料质量较好，但由于病害处受雨水浸泡，再经重载、超载车辆反复碾压，二灰碎石骨料间胶凝材料出现不同程度的流失，加速路面面层疲劳开裂、基层加速网状沉陷和扩散[21]。

经过大量对比试验，对于网状沉陷，在填补沉陷之前采用注浆进行预处理，注浆材料采用灰浆混合料，水、水泥、粉煤灰、膨胀剂、早强剂的质量比为1.2∶1∶1∶0.01∶0.1，施工现场依据注浆效果调整配合比。注浆孔布置如图2所示。

图2 单车道注浆孔布置

4.2 工艺流程

采用就地热再生技术处理桥头跳车，其工艺流程如图3所示。

图3 就地热再生处治桥头跳车工艺流程

4.2.1 确定施工范围

在对陕西省某高速公路路面填补施工前，先确定施工范围。测量纵断面高程时，在桥头跳车沉陷两端以外增加2～3个测量点，以对道路实际纵坡进行复测，如图4所示。在得出道路实际纵坡后，依据道路纵坡计算出各测量点需恢复的路面高程，并与实测高程进行对比得出沉陷量，即各测量点的沉陷深度，从而确定纵向的施工范围。

4.2.2 放样及确定摊铺基准线

依据计算所得的高差确定摊铺的基准线。基准线的确定需结合松铺系数综合确定，以控制压实后表面的平整度。对于通车时间较短就出现的桥头跳车病害的路段，在对沉陷部位进行填补时，需在沉陷部位施工完成后对高程予以部分预留，即以沉陷曲线的反镜像乘以小于1的正数作为摊铺的基准线，目的是为尽可能地延长处理后的桥头衔接路面寿命。

4.2.3 旧路面加热、耙松及喷洒再生剂

对旧路面的加热时，依据外界条件的变化适当调整加热设备的数量及工艺顺序。冬季施工需在车辆衔接部位增设保温板。另外，加热达到一定温度后，需对道路标线进行清除以保证加热的效果。

在保证加热深度的基础上，使用路面耙松设备对再生路面进行耙松(图5)。耙松厚度受沥青摊铺厚度、路面老化程度及疏松耙气压的影响。

图5 旧路面耙松及喷洒再生剂

对桥头两侧旧路面老化严重路段，喷洒符合规定的再生剂，以便恢复路面材料的力学性能。针对陕西省某高速公路养护A标段某桥头两侧旧路面，再生沥青和再生沥青混合料AC-16的试验结果如表1、2所示。

表1 旧路面上面层再生沥青试验结果

表2 旧路面上面层AC-16再生沥青混合料试验结果

试验结果表明，旧路面沥青老化较为严重。旧路沥青混合料AC-16在掺加3%再生剂后，再生沥青针入度、软化点及延度指标基本恢复，再生沥青混合料AC-16的马歇尔试验结果满足要求。另外，再生剂的喷洒是否准确，受喷洒量、计量设施及再生设备行进速度等因素的影响，施工过程中需对上述关键环节进行质量控制。

4.2.4 新料回填摊铺与碾压

新料回填摊铺与一般新建路段摊铺基本相同(图6)，但处治桥头跳车时沥青混合料的摊铺厚度是随桥头沉陷量而变化的。在新料回填摊铺后，与就地热再生层共同碾压，依靠处于碾压温度下集料的嵌挤作用可达到层间连续的最优化。

图6 新料回填摊铺及碾压

碾压施工需按照试验确定的碾压工艺进行，初压宜采用8～10 t钢轮压路机，复压宜采用25～30 t轮胎压路机，终压采用8～10 t钢轮压路机以静压方式碾压至完全消除碾压轮迹为止。碾压施工的关键在于接缝的施工作业，先碾压接缝，由低到高、先慢后快。碾压已施工完车道的接缝时，应使碾压宽度超出摊铺宽度10～15 cm。