吐乌大高等级公路路面病害修复及罩面工程

阿布扎尔

1 工程概况

吐乌大高等级公路幸福路口—甘河子K550～K584段为二级公路,设计速度80 km/h,路基宽12.00 m,路面宽9.00 m,行车道宽2×4.50 m,土路肩宽1.50 m;路面结构为4 cm中粒式沥青混凝土上面层+6 cm沥青碎石下面层+18 cm 4%水泥稳定砂砾基层+18 cm天然砂砾底基层。

2 路面状况

根据路基挖探、路面钻芯及路面病害调查资料,该段大部分路段路基填料为砾类土,局部路段路基填料中含低液限黏土,含水量较大,路基承载力低,使路基沉陷、路面龟裂;沥青混凝土上面层基本完整,可钻取芯样;沥青碎石下面层多呈松散,无法钻取芯样;水泥稳定砂砾基层已松散,无法钻取芯样;出现的路面病害为龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、松散、沉陷、车辙、泛油等。

3 路面病害及其成因分析

1)龟裂。表现为相互交错的裂缝将路面分割形成似龟纹的多边形小块,块的尺寸小于50 cm×50 cm。其最初形态是一条或几条平行的裂缝,随着行车荷载重复作用次数的增加,平行的纵缝之间出现横向或斜向连接缝,形成多边的锐角网状裂缝。龟裂一般在行车道局部发生,通常不会出现在整个路幅宽度上。产生的原因:a.在沥青路面上出现横向或纵向裂缝后不及时处理或处理不彻底;b.路面结构设计不合理或厚度不足,致使路面强度不满足行车要求;c.路面基层施工质量过差,半刚性基层配合比不当或拌和不均匀等原因造成基层强度不足或局部松散;d.沥青材料质量差,沥青混凝土老化或收缩引起面层老化,受交通荷载作用发生疲劳破坏,路面局部开裂进而发展形成龟裂。

2)块状裂缝。块状裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起,其原因可能是由于路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合比不当或未拌和均匀等。也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后不及时处理,致使水分进入下层,尤其是在融雪期间冻融交替,加剧了路面的破损。沥青材料在施工期间以及在长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成块状裂缝的原因之一。

3)纵向裂缝。纵向裂缝一般表现为与道路中心大致平行的长直裂缝,有时伴有少量支缝。由于路基不均匀沉降引起的纵缝,通常断断续续,绵延很长;由于施工搭接不良引起的纵缝,其形态特征是长且直;由于结构承载力不足引起的纵缝多出现在靠近路基边坡一侧的路面边缘。

4)横向裂缝。横向裂缝产生的主要原因为半刚性基层的反射开裂,一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成较有规律的横向裂缝;另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力,当拉力超过沥青面层的抗拉强度时,就使沥青面层底部拉裂,造成下层移位,并随着温度、湿度的循环变化及行车荷载的反复作用导致沥青面层底面裂缝沿竖向向上扩展到路表,从而形成沥青路面横向裂缝。

5)松散。松散产生的主要原因是使用的沥青粘度偏低,用量偏少或沥青加热时温度过高,与矿料粘附力不足;矿料级配偏粗、过湿,嵌缝料不规格,或在低温、雨季施工等,均可使粒料脱落形成松散。

6)沉陷。沉陷分为均匀沉陷、不均匀沉陷和局部沉陷。均匀沉陷是由于路基、路面在自然因素和行车作用下,达到进一步密实和稳定引起的沉落,一般不会引起路面破坏;不均匀沉陷是由于路基、路面不密实,碾压不均匀,在水的侵蚀下,行车作用引起的变形;局部沉陷是由于路基局部填筑不密实或路基有树坑、沟槽等,水侵蚀而引起沉陷。

7)车辙。车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式,它是在高温季节行车荷载的重复作用下沥青混合料抗压和抗剪强度下降而产生的一种永久性变形,表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽,严重时车辙的两侧会有凸起形变,造成路面使用性能更恶化。

8)泛油。泛油是路面沥青被挤出或表面被沥青膜覆盖形成发亮的薄油层,由于沥青面层沥青用量过大、稠度太低、热稳性差等原因引起。

4 大中修方案的确定

根据JTG H20-2007公路技术状况评定标准对公路技术状况进行评定,公路技术状况指数 MQI的评定结果多为“良”和“中”,但局部路段的路面使用性能指数PQI或路面损坏状况指数PCI的评定结果为“次”和“差”。经多次方案论证后,对PQI或PCI评定结果“差”或“次”的路段采用冷再生处理方案;对PQI或PCI评定结果“次”或“中”的路段采用5 cm橡胶沥青混凝土罩面处理方案;对PQI或PCI评定结果“中”或“良”的路段采用5 cm中粒式沥青混凝土罩面处理方案。

5 路面病害修复

1)纵、横向裂缝的修复。a.宽度小于5 mm且两侧尚未出现啃边、破碎现象的裂缝,将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹去尘土后,灌注乳化沥青,深度一般不小于缝深的2/3,再匀撒一层2 mm～5 mm的干燥洁净石屑或粗砂,最后用轻型压路机将矿料碾压,将溢出缝外的沥青及石屑、砂清除干净。b.宽度大于5 mm且两侧已经出现啃边、破碎现象的裂缝,应彻底清除松动的边缘部分,将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹去尘土,灌注乳化沥青,再用砂粒式热拌乳化沥青混合料填入缝中,最后用轻型压路机将混合料碾压,将溢出缝外的混合料清除干净。

2)泛油的修复。利用高温季节在路面泛油范围撒上3 mm～5 mm粒径的石屑或粗砂,用压路机碾压。

3)松散的修复。喷洒稠度较高的沥青,并撒适当粒径的嵌缝料,应使松散部分中部的嵌缝料稍厚,周围与原路面接口要稍薄,定型要整齐,并碾压成型。

4)龟裂、块状裂缝、沉陷的修复。较轻微的龟裂、块状裂缝、沉陷多为病害的初期,可不进行修复直接罩面。重度的龟裂、块状裂缝、沉陷病害的主要原因是面层老化,基层破碎,强度低,因此对面层和基层采取了彻底的挖补治理措施。修补前先用切割机切割沥青面层和水泥稳定砂砾基层,对挖除后的底面清扫干净,并适当压实处理后铺筑水泥稳定砂砾(总厚度不小于30 cm),压实处理后的基层顶面再铺筑1 cm沥青表面处治下封层,使与周围原有路面平齐连接紧密。

5)车辙的修复。a.深度小于15 mm的车辙,可不进行修复直接罩面。b.深度大于15 mm的车辙,对凹槽两侧拥起的部分进行铣刨,对凹槽部分采用沥青混合料整平。c.车辙伴随有龟裂、网裂等病害的路段,采取挖除面层和基层的治理措施。

6 罩面层衔接过渡处理

考虑罩面路段原有路面平整度较好,未进行纵坡设计,在原有路面上控制罩面层厚度维持原有纵坡不变。局部平整度较差的路段对原有路面进行适当的铣刨或整平,在罩面段的起终点、与桥面及收费站水泥混凝土路面衔接处,50 m长度范围内对原有路面进行铣刨,罩面层与原有路面顺适衔接。

7 结语

吐乌大高等级公路幸福路口—甘河子段路基路面养护大中修工程于2009年已实施完工,总的施工质量及工后使用状况良好,强度、平整度等各项指标满足设计要求,取得了良好的效果,值得推广。能够确保罩面工程施工质量的关键因素有3条:1)详尽的路面病害调查及认真分析关键成因,并确定正确的病害修复措施;2)周密的施工安排和详尽的各种技术措施;3)确保沥青混合料质量优良,且确保摊铺施工质量优良,恢复路面平整度,改善路面性能,防止路面渗水,提高行车舒适性。

[1] JTG H20-2007,公路技术状况评定标准[S].

[2] JTJ 073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范[S].

[3] 邱 韵.浅淡沥青混凝土路面病害成因分析和处理方法[J].山西建筑,2008,34(2):296-297.