沥青路面使用状况评定与病害处置分析

2020-04-12

运输经理世界 2020年9期

1 沥青路面现场调查

对某高速公路进行调查，该高速公路为双向六车道，并于2013年投入运营，目前已运营7年。选取沿线20km 公路，每隔1km 就对200m 长度的路面主要病害情况进行统计调查[1]。发现该路段主要病害有纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝、车辙、坑槽和松散，如图1所示，详细统计结果如表1所示。

图1 路面常见病害

表1 常见路面病害面积统计

2 使用状况评定

2.1 路面综合破损率

按照以下公式进行计算：

上式中的DR表示路面综合破损率，以百分数来计。D代表调查路段内折合的破损面积，单位为m2；其计算公式为A代表调查路段路面的总面积，单位为m2；Dij代表第i 类损坏以及j 类严重程度实际破损面积，单位为m2；横、纵向裂缝的破损面积的计算分别是：裂缝长度（m）×0.2、车辙的破损面积为长度（m）×0.4；Kij代表第i 类损坏以及j 类严重程度的换算系数。

2.2 路面状况指数

采用路面状况指数（PCI）表征路面的使用状况。路面状况指数取值范围是0～100。数值越小，表明路况越差。其计算公式如下：

2.3 路面使用状况等级

路面使用状况根据路面状况指数（即PCI的值）可依次评为优、良、中、次、差。详细的路面破损情况评价标准如表2所示。经过计算得到该调查路段PCI值为67，参照路面破损状况评价标准表，该调查路段处于中级状况，路面病害严重，路面已处于较差的服务水平，因此有必要对路面病害进行分析，并给出相应的处置措施[2]。

表2 路面破损状况的评价标准表

3 病害形成原因分析

3.1 裂缝

3.1.1 纵向裂缝：纵向裂缝是沿着道路行车方向的裂缝，一般长度较长，既影响行车舒适性也影响美观。主要原因有：地基的不均匀沉降而产生纵向裂缝，这种情况多发生于道路横断面填土压实度不一致或新近路基搭接等导致的路基沉降；由于行车荷载的反复作用，使道路发生疲劳破坏，从而导致开裂现象，此现象多见于轮迹带范围内；道路受雨水浸泡，水侵入路基，引起路基的不均匀沉降，从而导致路面产生裂缝；施工质量不佳，路基沿横断面方向压实度不一致或混合料摊铺搭接不恰当。

3.1.2 横向裂缝

横向裂缝是垂直于行车方向的裂缝，一般沿道路分布较为均匀。此类裂缝是比例最高的裂缝。其主要原因有沥青面层本身由于温度变化导致的温缩应力将沥青层由下而上被拉裂；半刚性基层的温缩和干缩特性导致了基层最初产生裂缝，然后以反射裂缝的形式作用于沥青面层；路基的不均匀压实或沉降同样会产生反射裂缝，从而导致面层形成横向裂缝。

3.1.3 网状裂缝

网状裂缝以及龟裂，是横纵交错的裂缝。其主要原因是车辆超载严重以及沥青面层老化，当路表面超过极限荷载强度或在荷载反复作用下，均会导致路面的产生网状裂缝。路面裂缝在前期主要是影响美观，不会对行车造成太大的安全影响。但裂缝若长期存在，则会导致雨水渗入路面，使路面长期经受水损坏的影响，进而引发路面的结构性破坏[3]。

3.2 车辙

车辙是沥青路面上的沿轮迹带方向的压痕，也是沥青路面的主要病害之一。车辙分为结构性车辙和流动性车辙。沥青路面是弹塑性体，在车辆的反复作用下，路表面轮迹带范围会发生压实，从而导致沉降。被车辆荷载作用较少的部位，沉降相对较少，于是日积月累形成了车辙。同时，温度也会加重这一现象。车辙的存在严重影响了路面的平整度，导致车辆操作难度增大，安全隐患升高。车辙会积蓄较多的路面积水，从而导致路面更易发生水损坏。

3.3 坑槽

坑槽是路面病害积累到一定程度的综合表现。当路面发生网状裂缝或龟裂，并出现松散等病害时，在车辆作用下路面便会产生坑槽。坑槽的存在会大大降低道路行驶的安全性和舒适性，是急需处理的路面病害。

3.4 松散

沥青路面松散表现为路面表面呈现出很多松散的集料颗粒。路面松散的主要原因是路面在雨水浸泡下，导致沥青膜与集料之间的粘附性降低，再加上车辆荷载的反复作用，以揉搓的形式作用于沥青混合料表面，最终分离了集料和沥青。路面松散会导致路面病害频发，且影响行车舒适性。

4 病害处置措施分析

4.1 裂缝的处置措施

裂缝发生后应及时处置，以防程度继续增大，引发更严重的路面病害。目前常用的方式主要有灌缝、贴缝以及封缝，从工程应用和参考文献来看，灌缝是最有效的方式之一。下面将灌缝要注意的问题进行总结：对于裂缝宽度小于10mm的缝隙且边缘无支缝或散落等，应优先选择直接灌缝的方式。在灌缝之前，要先将缝隙内部杂物清除干净，然后确保缝内是干燥状态，再将经过严格质量把控并达到热度标准的灌封胶灌入裂缝中，灌注量需要根据季节进行控制。秋冬季节，应将灌注量保持在路面水平以上2～3mm处，春夏季节则与路面水平面基本持平即可；对于裂缝宽度大于10mm的缝隙或者裂缝边缘支缝较多、散落明显时，应进行开槽灌缝。即在灌缝前，先用开槽机对路面裂缝处进行开槽，开槽宽度至少达到12mm，深度以2倍的开槽宽度为宜。然后清理松散颗粒和杂物，确保槽内干净干燥，最后将一定温度的专用灌封胶灌入缝隙中，可配合少量撒布细砂或细骨料；在灌封胶的选择上，最好选择具有良好的水稳定性和粘附性的灌封胶。

4.2 车辙的处置措施

根据车辙形成原因的不同，应分别进行不同的处置措施。对于因车辆行驶推移造成的路面车辙，应进行铣刨或切削，然后重铺面层；对于形成横向波形车辙的路段，凸出路面高程的部分应将凸出的部分消除，然后在凹陷部分填补沥青混合料，压实找平；若因面层与基层之间的夹层损坏或其他原因导致两者衔接不稳定引发的车辙，应将面层挖除，然后清除夹层，重做面层；若是因为基层稳定性不好，发生水损坏或不均匀沉降等导致的车辙，则应对基层进行处置，再重新施工上部结构。总之应先调查车辙原因，再有针对性地解决问题，尽量从根本上消除车辙。

4.3 坑槽的处置措施

路面坑槽的修补，首先要确定处置范围，处置范围为坑槽外围10cm，尽量将修补面积确定为矩形，然后对路面进行切割、凿除、坑槽清理等步骤，确保修补前的坑槽为干净、干燥状态，再对坑槽内撒布沥青，用量按0.8kg/m3控制，主要是为了确保新加铺料与旧路的衔接，最后将加热好的沥青混合料倒入坑槽中，并用压路机压实，整个过程需快速作业，以确保混合料温度。压实后对新旧路接缝边缘进行修整，确保平顺。对于需要应急性处理的坑槽，可进行冷料修补，也称为冷补。