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路面病害分析处理

作者: 张宝和

  摘 要:本文主要结合沧州市公路交通建设与养护者在公路养护处理方面的实际情况 ,分析了在不同路段,不同的路面结构,不同的交通环境下公路路面及桥梁出现不同类型病害,以及产生的原因,并结合本地区在公路建设与养护工作中多年的工作实践,提出了针对各种不同类型的路面病害的防治处理措施,为广大从事公路交通建设与养护者治理公路路面病害提供了很好的参考素材。从而达到相互交流,共同提高,为社会创造良好舒适的交通通行环境的目的。
  关键词:公路路面;桥梁;路线交叉;刚柔路面衔接;病害;分析;处理
  前言
  在国民经济日益发展的今天,公路交通起着举足轻重的作用,广大交通战线的建设者倾全力保障着公路的畅通,为社会营造着舒适畅通的公路交通环境。但是,随着国民经济的迅猛发展,公路交通量日渐增多,特种车辆层出不穷,加之气候及其它因素的影响,各种不同类型的公路路面病害也屡见不鲜,同时交通人采取了许多行之有效的治理措施,维护着公路的通行。下面就个人在公路病害治理工作中积累的一些经验和做法谈一下自己的见解。
  常见的公路路面病害有以下几种,下面就不同种类分别进行分析处理:
  1.路面工程
  1.1公路路面害现象
  ⑴沥青路面横向裂缝。
  ⑵沥青路面出现拥包。
  ⑶沥青路面出现车辙、平整度衰减。
  ⑷沥青路面脱落、推移、
  ⑸路面沉陷、
  ⑹沥青路面早期破坏
  1.2病害原因分析
  1.2.1 关于路面横向裂缝问题
  公路路面横向裂缝在公路建设与养护中是经常见到的,大都属于基层反射裂缝,一般缝距在20~50米不等。严重者在10米左右。从事公路建设与养护的工程技术人员曾从多个方面,多种情况进行分析补救,情况虽有所好转,但至今仍没有完全杜绝。究其原因,它与工程建设中所使用的材料(包括土质、粒料、水分)、养护条件、气候(空气的潮湿程度)等诸因素有很大关系。因此,如何杜绝裂缝或将裂缝减少到最低限度,是广大公路工程技术人员努力的方向。造成路面裂缝的原因有以下几个方面:
  1.2.1.1 施工用土质塑性指数高
  施工用土质塑性指数一般在20~30之间。尤其是一级公路以下的公路工程,由于工程造价问题,公路施工用土只能在两侧就地取用,虽然工程技术人员在施工中考虑了这一问题,也采取了一定的措施,但难以达到理想的效果。一般公路工程施工季节3~10月之间进行,其中很长一段时间在炎热的夏季,基层或底基层施工成型后,由于天气原因,水分流失过快,强度迅速提高,加之施工用土塑指过大,造成基层裂缝反射至面层。
  1.2.1.2 施工中各工序衔接过紧
  由于工期所限,施工进度较快,在路面基层施工中,尤其是路基与灰土之间,灰土与灰土之间,一般在底层工序施工完后即刻封盖,进行下一工序的施工,水分没有充分流失,灰土没有达到足够的强度,致使再经过一段时间(竣工后),达到了足够的强度,加之其他原因造成灰土开裂,反射至面层。
  1997年在武港二级公路施工中所反映出来的情况充分说明了这一问题。负责K150+000—K155+000路段的施工队伍,无论是技术力量还是机具设备在整条路线的施工队伍中是最强大的,因此,施工进度比较快,特别是在路基、灰土施工中,上一工序施工完成后,经检验合格,立即进行下一工序的施工,其中间隔只有2~5天,从交接验收的情况来看,各项实测指标均达到了标准要求,而且表面质量平整良好,没有出现裂缝现象,但是在整个工程竣工一年后,发现路面面层出现了间距10~20米不等的横向裂缝。而负责K120+000—K128+000路段的施工队伍,其技术力量不错,但碾压机械缺少,施工进度相对较慢,每一工序完成后,相隔10~15天才能进行下一工序的施工,而且部分段落出现了不同程度的裂缝,但是,该路段竣工一年后裂缝较少,没有出现大面积的裂缝现象,只是在个别路段出现了少许的裂缝,而且间距在50米左右。
  1.2.1.3 二灰碎石细粒料偏多, 其混合料塑指超限
  作为基层的二灰碎石,其混合料塑指过大,含泥量超限,所用材料超出级配范围,细粒料偏多,成型后含水量大,加之气候原因,水分流失过快,强度增长迅速,也是造成裂缝的原因之一。
  从近几年施工经验上看,二灰碎石早期强度提高过早过高也容易出现裂缝,二灰碎石的裂缝与施工季节有关,上半年施工的工程易出现裂缝,下半年施工的工程裂缝较少,而接转工程(第一年完成灰土底基层,第二年进行二灰碎石基层施工)裂缝更少,有的路段几乎没有裂缝。
  空气的潮湿程度,对二灰碎石基层的施工也有较大的影响。近年来在沧州沿海一带施工的公路工程,凡是设有二灰碎石基层的路面结构,没有出现过裂缝现象,原因在于沿海一带空气潮湿,而且施工用水中含盐分较多,造成二灰碎石基层早期强度提高缓慢,成型期长,以钻芯机强度取样比较,沿海一带 25左右天可取出样品,而沧州以西区域15左右天可取出样品。
  1.2.1.4 机理分析
  半刚性基层材料的缩裂分为因温度变化而造成的温缩与因含水量变化而造成的干缩两种。水是影响此类材料温缩的最主要因素,特别是在非饱水状态时影响较大,实验表明,当温度在T=0~-10 °C时,在最佳含水量附近总出现最大的温缩系数。干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用,吸附作用及分子间的作用和材料矿物品体或凝胶体间水的作用,碳化收缩作用等而引起的整体宏观体积变化。集料龄期增加,强度提高可是干缩降低,可见初期养生不良或含水量太大必将导致很大干缩,特别是二灰碎石7天后干缩才趋于稳定。
  1.2.2 路面拥包
  沥青面层粒料级配不合理,粒料偏细;油石比过大;沥青含蜡量高;沥青软化点低;沥青混合料稳定度差等,造成拥包。   1.2.3 路面车辙、平整度衰减
  面层基层压实度不够;渠化交通,粒料级配不合理后形成二次密实造成车辙、平整度衰减。
  1.2.4 路面脱落、推移
  面层沥青沥青含蜡量高,路面施工离析透水、路面表面内部排水不畅积水、路边缘石阻水行成积水槽造成冻胀;基层面层温差变化不一致,造成脱落。面层沥青粘滞度差,基层表面强度不足与面层粘接力不够,造成沥青面层与基层脱节,进而产生推移。
  1.2.5 路面沉陷
  路基填筑不合理,压实度不够;地基承载力达不到要求,造成沉降不均匀行成沉陷。
  1.2.6 路面早期破坏
  设计时对远景交通考虑不周;超重车辆超限行驶;施工不均衡性,造成路面早期破坏
  1.3 处理或预防措施
  1.3.1 路面的横向裂缝问题
  1.3.1.1 改变底基层施工用土的塑性指数
  (1)在工程造价允许的条件下,更换施工用土,选用符合施工规范要求的土质用于施工;
  (2)在施工用土中掺加其他原料,以达到降低土的塑性指数符合施工规范要求的目的。
  1998年,沧州市交通局工程处在307国道施工中,为了降低底基层施工用土的塑性指数,减少面层反射裂缝,采用了“二灰土”作底基层施工,工程竣工后,经观察效果良好,达到了预期的目的。二灰土的配比是:石灰:粉煤灰:土=10︰15︰75。
  1.3.1.2 合理安排工序衔接
  确保各结构层的养护时间及符合要求的养护条件,一般情况下养护时间不小于7天,塑指较大的路段养护时间不小于15天,让其在合理的养护条件下达到足够的强度,然后再进行下一工序的施工,减少反射裂缝。此种方法经施工验证是可行的,效果非常明显。
  1.3.1.3 改变基层的粒料结构
  为了解决好二灰碎石基层的裂缝问题,工程技术人员曾进行了多方面的探讨与研究,比较有效的方法是:
  (1)改变用料结构,将原二灰碎石所用粒料,由混合料改为级配碎石,保证80%粒料比例不变,0.8MPa无侧限抗压强度不变,集料连续级配不变;控制5mm以下粒料用量;提高2 mm以上粒料用量。这样以嵌挤型代替胶结型,减少收缩;增大粗粒料用量,减少对水的敏感程度;减少整体材料的孔隙率、比表面和含水量,大幅度降低干燥收缩;以适当级配代替单一级配,减少缺乏连接面以造成离析和平整度差等缺点。
  (2)施工中严格控制碾压含水量。
  (3)改用水泥稳定碎石施工。随着国民经济的不断发展,各条路线交通量迅速增长,同时对公路的等级要求也在不断提高。近两年来,在沧州区域内所修建的二级公路以上的公路工程,其基层结构均采用了水泥稳定碎石结构(粒料为级配碎石),经观察效果良好。
  1.3.1.4 改善养护条件
  养护条件对于防止二灰碎石基层裂缝是非常重要的,特别是在炎热的夏季,水分流失特别快,要随时观察,加大养护用水量,确保二灰碎石有一个理想的养护环境。
  1.3.2 路面拥包
  科学选择面层粒料级配,特别是控制细料用量;要选用高标号沥青,尤其是沥青含蜡量、软化点一定要控制在标准要求的范围内。
  1.3.3 路面脱落、推移
  严格控制沥青的各项指标;控制基层的施工工艺、碾压方法及遍数;严禁出现唧浆现象,使表面有足够得强度;控制施工期行车;对表层松动的粒料彻底清除;面层基层间增设粘层、防水层;面层基层间增设封层,面层采用不透水的结构层,杜绝积水、透水、渗水现象的发生。
  1.3.4 路面车辙、平整度差
  面层级料的级配合理,压实要充分;合理安排沥青面层的施工季节;开放交通的时间尽量长些,并要注意控制渠化交通。
  1.3.5 路面沉陷
  重点处理高填方段、软土地基段的施工,分层填筑,严格控制填筑厚度及压实度,准确调查地质资料,计算地基承载力,有必要时增加地基处理,采用粉喷桩、搅拌桩,增加地基承载力。
  1.3.6 路面早期破坏
  设计充分考虑路线的远期规划、地理位置、车流的流向、运输的主要性质、重车特种车的行驶概率,开放交通早期避免洒漏油品及造成路面燃烧高温。
  2.桥涵工程
  2.1 现象:沥青面层拥包、脱落、推移、桥头(涵洞)下沉、跳车、梁体、契口裂缝
  2.2原因分析
  2.2.1 沥青面层拥包、推移
  沥青面层本身原因同路面;桥面混凝土清扫不干净;混凝土刷毛不合标准;沥青面层与桥面混凝土粘结不牢;沥青面层碾压不彻底。
  2.2.2 沥青面层脱落
  桥面排水不畅造成积水;沥青混凝土渗水造成冻胀。
  2.2.3 桥头(涵洞)下沉、跳车
  填筑材料不密实;填筑材料不一致造成应力突变;填筑过厚地基承载力不够;软湿地基;施工方法不当;施工不连续;开蹬台阶过分集中。
  2.2.4 梁体、契口裂缝
  梁体内(空心板梁)积水;契口缝侧面光滑无凿毛;梁体侧面脏;契口缝混凝土不密实渗水造成冻胀。
  2.3 治理或预防措施
  2.3.1沥青面层拥包、推移
  桥面混凝土清扫要彻底;混凝土刷毛要符合要求;沥青混凝土与桥面混凝土间的粘层油质量要达标。
  2.3.2 沥青面层脱落
  沥青混凝土采用不透水结构,排水通畅杜绝渗水;在桥面混凝土两侧、护栏处铺设透水面层将渗水排至泻水孔流出避免冻胀。
  2.3.3桥头桥头(涵洞)下沉
  严格控制填筑厚度及压实度,或选用合适的填料,轻型材料为宜;地基承载力不够的采用:1换填合适的材料,2采用粉喷桩、搅拌桩,增加地基承载力;增加桥头处理的段落长度,提高整体性能。
  2.3.4 梁体、契口裂缝
  空心梁增设通气孔;存水处打眼,杜绝积水;梁体两侧凿毛,契口混凝土添加膨胀剂,增大梁体连接,积水打眼放净。
  3.路线交叉
  3.1 现象:拥包、推移、波浪。
  3.2 原因分析
  路线交叉处刹车过多;行车方向无规律;路面受力复杂,路面结构层不能满足受力要求
  3.3 处理或预防措施
  对路线交叉处采用特殊设计,满足受力要求,采用不同于一般路段的结构(或采用水泥混凝土路面);设计较长的过渡段结构;沥青路面采用粗级配;选用高质量沥青增加粘接力;严格控制沥青三大指标以外的各项指标。实行交通管制,人为控制车辆流向。
  4.刚柔路面衔接
  4.1 现象 拥抱、推移
  4.2 原因分析
  刚柔路面衔接一般是指砼结构路面与沥青路面结构的衔接,多发生在收费站口,城市道路与市外道路的交接处,该处行车刹车较多,车辆对路面的冲击力大,路面受力复杂,而且重复受力,致使路面出现病害。
  4.3 处理措施
  4.3.1 增加过渡段,在与砼接壤的30~50米范围内采用大粒径的沥青黑碎结构,增加其稳定性,达到减少病害的目的。
  4.3.2 延长砼路面长度,并将其作成阶梯状,阶梯多少视沥青混凝土路面结构层次而定,每5米长作为一步阶梯,实践证明此种结构较为理想。
  5.结语
  总之,公路路面病害类型很多,因区域不同,环境不同,出现的情况各异,只要我们精心施工,科学养护,采取一些针对性的行之有效的措施,定能达到事半功倍令人满意的效果,为社会提供一种安全、舒适的通行环境。
  参考文献
  [1] 交通部公路科学研究所编.公路路面基层施工技术规范. 北京:人民交通出版社,JTJ034-2000
  [2] 交通部公路科学研究所编.公路沥青路面施工技术规范. 北京:人民交通出版社,JTG F40-2004

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