高速公路瀝青混凝土路面病害及機械化養護

   時間:2014-03-12 05:44:44
高速公路瀝青混凝土路面病害及機械化養護簡介
高速公路瀝青混凝土路面病害及機械化養護高速公路建成通車后,其養護與維修就成為保證其服務質量和使用壽命的重要手段。由於高速公路交通流量大、行駛速度高,其養……
高速公路瀝青混凝土路面病害及機械化養護正文

高速公路建成通車后,其養護與維修就成為保證其服務質量和使用壽命的重要手段。由於高速公路交通流量大、行駛速度高,其養護工作在保證施工質量的前提下,應及時、快速、安全且不能中斷交通。同時,應最大限度實行機械化養護,加強路上工人的安全保護,盡量避免頻繁調動機械設備。太舊高速公路自通車以來,發生過不同程度各種各樣的病害,我們在對這些病害進行處治的同時,不斷摸索總結,形成了一套較為完整的做法和經驗。

1 高速公路路面病害分類及形成原因

高速公路通車后,在行車載荷和自然因素作用下,路面可能發生裂縫、車轍、坑槽、推移、擁包、沉陷、橋頭涵頂跳車、橋面瀝青脫落等常見病害。

1.1 裂縫

路面裂縫可分為龜裂(網裂)、縱裂縫、橫裂縫。

(l)龜裂又稱網裂,通常由於路面整體強度不足、基層濕軟、穩定性不良等原因引起。瀝青路面老化變脆,也會發展成網狀裂縫。

(2)縱裂縫通常產生在拓寬的新舊路面交界處或路基半填半挖處,由路面不均勻沉陷引起.;或在瀝青路面施工的縱向接縫處,由施工接茬處理不善引起;在行車載荷作用下,車轍邊緣也易形成縱

縫。

(3)橫裂縫通常是由於溫度、濕度的變化,路面結構層產生收縮而弓愧的;半剛性基層的收縮裂縫及其面層的反射裂縫,大多是橫向裂縫。不論什麼樣的裂縫,在行車載荷和氣溫、雨雪等自然因素反覆作用下,都有加速和擴展的趨勢。

1.2 車轍

車轍是在行車載荷重複作用下,路面產生積累永久性的帶狀凹槽。車轍的產生受內因和外因的綜

合影響,內因包括路面結構層次及材料組成,外因包括設計、施工、交通條件和氣象條件。

(1)路面結構及材料組成

瀝青材料在路面結構中厚度越大,在行車作用下發生永久變形的變形量越大。故路面結構厚度既要有足夠的承載能力,又要有較好的抗車轍能力。採用剛性或半剛性基層,可以大大減少基層和路基的變形,從而減少路面的整體車轍。瀝青混合料具有一定的蠕變和應力鬆弛現象,在行車載荷作用下,當瀝青混合料的受力超過其彈性極限和屈服點,就可能產生塑性變形,不斷積累形成車轍。車轍的形成還與混合料的選擇有一定的關係。

(2)設計與施工

瀝青混合料配合比、基層材料配合比以及路基土壤組成等設計,都可能影響車轍的產生。施工時路基的壓實度、排水性能、基層壓實度、路面熱穩定性等是否達到規範要求也都會影響車轍的產生。

(3)道路交通條件

大量重型或超載車輛在路上行駛,由於其單軸載荷加大,從而更容易產生車轍。

同時車輪在不斷地磨損路面,特別是在車輛行駛較多的主車道上,也是產生車轍的原因。

(4)氣象條件

由於瀝青混合料是彈塑性材料,瀝青路面是黑色路面,吸收熱量能力強,所以在氣溫較高時,路面在行車載荷反覆作用下極易產生車轍。在下雨或下雪時,由於雨水滲透侵蝕了基層材料,使其軟化,從而使車轍擴大。

1.3 坑槽

坑槽是瀝青混凝土路面常見的病害,其產生的原因有:

(1)施工時混合料溫度太高,使瀝青老化,粘結力降低,脆性增加,在行車載荷作用下易形成坑槽;混合料溫度太低,使攤鋪不夠均勻,壓實不充分,導致壓實度不夠,也易形成坑槽。

(2)路面的下面層標高控制不嚴,導致瀝青上面層結構厚度不夠,從而在行車載荷作用下,這部分混合料易被「帶走」,形成坑槽。

(3)路面裂縫后,水滲到基層,在行車載荷作用下,基層可能發生鬆散、沉陷,從而造成面層進一步龜裂。如此反覆循環,瀝青面層將發生脫落沉陷,形成坑槽。

1.4 沉陷

路面發生的沉陷可分為兩類:局部沉陷和大面積的下陷。

(1)局部小面積沉陷一般是由基層局部成形不足、強度不夠,在行車載荷作用下,路面發生龜裂,當水滲人後,將已經損壞的基層進一步軟化,從而使面層形成沉陷。

(2)大面積下陷一般是由路基不均勻沉降或局部滑移而引起的。

1.5 推移、擁包

推移擁包在高速公路上不是很常見的病害,其形成原因有:

(1)瀝青混合料配合比不合理,瀝青含量偏高,在氣溫較高時,在行車載荷反覆作用下,面層可能發生推移。

(2)基層和面層沒有粘結好,在車輛高速行駛時,面層可能相對於基層發生移動,從而發生擁包推移。

1.6 橋頭涵頂跳車

橋台台背填土時壓實不夠而引起路基不均勻沉降,從而使路面產生沉陷,形成跳車。

1.7 橋面脫落

中粗粒式瀝青混凝土封水性能不佳,當橋面排水不暢時,容易在瀝青面層與橋面之間存水,冬季易產生凍脹破壞,在行車載荷作用下,路面容易產生龜裂甚至脫落。特別是在冬季降雪或結冰后,進行撒鹽融化,由於鹽水對水泥混凝土有腐蝕作用,故當鹽水滲透到橋面上時,會對橋面產生不同程度的腐蝕,形成灰漿,從裂縫裡反滲到路面面層上,在行車載荷作用下,路面面層很快產生龜裂、脫落、坑槽。

高速公路路面病害雖然從理論上分為以上幾種,但實際上往往是一塊損壞的路面多種病害並存,如裂縫、車轍、坑槽、沉陷並存。

2 高速公路路面病害機械化養護方案

在對病害處治之前,要對病害進行實地調查。然後根據病害的類型、面積大小、施工的難易程度、交通流量的大小等確定最佳處治方案,保證養護工作快速、高效、安全。

2.1 單根式的縱向或橫向裂縫

一般在冬季進行灌縫處理。太舊高速公路從德國進口了兩台Breining灌縫機,專門用於灌縫作業。施工工藝為:用一種手推噴槍把加熱后的壓縮空氣吹向裂縫,這既可以將縫裡雜物吹乾凈,又可加熱縫兩側的瀝青混凝土,然後用瀝青噴槍將灌縫機上已加熱熔化的瀝青灌人裂縫,最後將多餘或誤灑的縫外的瀝青清除乾淨即可。

2.2 局部龜裂、坑槽、小面積沉陷的修補

可統稱為「小坑槽修補」,其機械配置為:切割機、銑刨機、瀝青灑布車、綜合養護車、手扶式壓路機、光輪膠輪壓路機。施工工藝為:用切割機將修補的範圍切割出來;用銑刨機(或人工)將病害的路面挖除,要確保將損壞的混合料都清除乾淨,坑底達到堅實面層;在坑內灑布透層油,槽壁要塗刷新的瀝青;用綜合養護車(或人工)將混合料鋪滿鋪平坑槽;用光輪膠輪壓路機(手扶式壓路機)碾壓新鋪混合料,直到碾壓密實,新舊混合料結合緊密、無縫隙。

用綜合養護車進行路面修補,它不切邊、不清除損壞的路面,而是對損壞路面進行高溫加熱,使其與新鋪料結合到一起,然後用壓路機進行碾壓。

2.3 大面積的龜裂和沉陷、嚴重的車轍、橋頭涵頂跳車、橋面脫落或局部路面翻修

這些病害的處治可列人「專項工程」,需專門組織立項進行施工。其機械配置為:切割機、銑刨機、瀝青灑布車、自卸汽車、瀝青拌和機、攤鋪機、光輪膠輪壓路機、劃線車。「專項工程」機械化護在其施工之前要對一些不完全是由路面原因引起的病害作前期處治,比如:

(1)大面積的路面嚴重破損,要調查基層情況,如發現基層也嚴重損壞,則應進行徹底的處理,小面積可用瀝青碎石或粗粒式瀝青混凝土填補,大面積的則需重做水泥碎石基層。

(2)大面積嚴重沉陷,要調查沉陷的形成原因,如屬路基不均勻沉陷或滑移,要對路基進行穩固理。比如可進行速效水泥灰漿灌樁,然後等路基穩定后,對超過15。M的沉陷做水泥碎石基層,超過10cm的沉陷進行瀝青碎石或粗粒式的瀝青混凝土填補。

(3)對於橋面龜裂脫落,要在銑刨完瀝青路面后,對橋面進行認真檢查,徹底清除橋面上的存水和脫落的雜質,對於橋面損壞較為嚴重的部位要進行水泥混凝土加固。

2.4 高速公路大修工程

這是指當高速公路達到其服務周期後進行的使其全面恢復其設計狀態的施工,如整段路面翻修。整段路面罩面。它可以參照高速公路路面施工方法,這裡不作多述。

3 「專項工程」機械化養護施工技術

「專項工程」補修一般來說處理的病害面積較大,施工工藝較複雜繁瑣,機械化程度也較高。它是路面病害處治較為常用、有一定技術含量的施工方法,下面作具體闡述。

3.1 施工工藝流程

圖1為其施工工藝流程圖。

3.2 施工組織技術

在開始施工之前要對路面病害段、樁號、路面標高、寬度、病害範圍、轉彎半徑、超高超寬、縱坡橫坡、路面結構、瀝青混凝土級配、原材料產地和型號規格等作全面的了解和詳細的記錄,並要嚴格依照這些數據指導施工。

3.2.1 互路面銑刨

路面銑刨包括:刨前路面測量、切割機切邊。銑刨機銑刨、廢料運輸、刨邊角、清掃余渣、灑布乳化瀝青。

(1)刨前路面測量。通過測點高程的比較來確定補修的面積、銑刨的面積和銑刨深度。

(2)切割機切邊。確定補修面積后,要用切割機將邊線切出來,這主要是為了保證坑槽槽壁垂直、槽邊整齊。

(3)銑刨機銑刨。依據工程技術人員提供的銑刨面積和銑刨深度沿著行車方向逐刀地進行銑刨,如圖2所示。一般來說銑刨的深度(即路面面層最小結構厚度)為3-4cm,但如果坑槽中有鬆散物或藏水,則應加大銑刨深度,直至徹底露出堅實底層為止。對於未銑刨但需加鋪的路面,銑刨機要在來回行駛過程中將其拉毛,拉毛痕迹深度為3-5mm.

(4)廢料運輸。銑刨機銑刨時,通過傳輸皮帶將廢舊混合料裝上運輸車輛,運到固定地點進行存放。

(5)刨邊角、清除余渣。用綜合養護車(液壓鎬或人工)將銑刨機人(提)刀的斜邊與切割機切縫間的少部分殘留路面清除掉,然後人工將坑槽內殘留雜物清掃乾淨。

(6)噴灑乳化瀝青。用瀝青灑布車將乳化瀝青噴灑於槽內及槽邊介面,經2-3h后,乳化瀝青破乳,即可進行攤鋪作業。

3.2.2 瀝青混合料攤鋪

攤鋪作業是整個補修過程中保證施工質量的關鍵一環。

(1)由於採用滑靴找平施工,對下承層平整度要求甚為嚴格,故路面補修應儘可能採用掛線法施工。

(2)在攤鋪作業之前,應對施工段的測點進行重新測量,確定其攤鋪厚度,然後打鋼釺、掛鋼絲繩,確定整個攤鋪面。

(3)當坑槽深度超過10cm時,應分層進行攤鋪。此時下承層的接頭一定要平整,平整度保持在5mm之內。一般情況是用銑刨機將下承層接頭處銑成台階,切割機將槽壁切直,刨邊、清除雜物后,進行攤鋪、碾壓、冷卻。

(4)攤鋪厚度應考慮虛鋪係數。

(5)對於攤鋪不到的邊角,要人工即時進行填補,對於新舊路面的介面要篩分一些細料,然後人工進行整平。

(6)攤鋪一旦開始,應盡量避免停機,直到鋪完坑槽的半幅為止。同時攤鋪機應勻速行駛,速度控制在3-5m/min為佳。

3.2.3 瀝青混合料壓實

碾壓採用光輪膠輪壓路機,分初壓、復壓、終壓三道工序。

(1)碾壓要及時,應盡量在較高的溫度和較短的時間內完成碾壓。

(2)碾壓要從坑槽兩邊開始,以 1/3輪競壓在新鋪路面上來回碾壓,逐漸向坑槽中間移動。同時,碾壓應按階梯形逐步向前推進。

(3)初壓採用雙鋼輪壓路機靜壓2-4遍,復壓採用振動壓實4—6遍,終壓用膠輪壓路機壓實2—4遍。

(4)對於新舊路面橫向接縫,可採用小型壓路機進行碾壓,以 10- 20cm輪競壓實新路面,逐漸向新鋪層移動,直至全輪壓實在新鋪層上。

(5)壓路機轉向、調頭要在;日路面上進行。

3.2.4 瀝青混合料拌合和運輸

由於攤鋪的不連續性,所以拌合廠要有足夠大的熱料儲存罐。

(1)對於瀝青混合料的級配,由於原材料、施工環境和拌和條件都與路面最初施工時存在差異,所以標準級配可以適當進行調整(當然要經過試驗論證確定),但級配類型必須和原路面一致。

(2)每天路面工程技術人員都要將下一天所需混合料的類型、數量和時間書面通知拌合廠,然後拌合廠據此一次性集中拌制。由於攤鋪是逐塊進行的,所以所報混合料應盡量準確,以避免浪費和完不成作業面的施工。

(3)充分發揮試驗室的作用,做到用數據指導生產。試驗室人員要對每批進場的原材料進行各項指標檢驗,確保原材料合格;要對出廠的混合料進行馬歇爾和抽提篩分試驗,保證出廠的混合料合格;同時要實地鑽芯取樣,做密實度試驗,指導攤鋪碾壓作業。

(4)結合實際情況,對路面病害特別嚴重的地方,大膽採用新材料、新技術(比如採用瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA)進行修補,提高路面抗車轍能力、低溫抗裂能力、耐疲勞能力和水穩性能等。

(5)不論運距長短,瀝青混合料在運輸過程中要加蓋蓬布。

3.2.5 恢復標線

瀝青混合料碾壓、冷卻后,應對路面施工質量進行自檢,合格後用劃線車恢復標線。

3.3 施工過程中其它注意事項

(1)施工現場安全

由於高速公路養護施工不中斷交通,所以應加強安全管理,加強安全教育,完善安全措施,增加安全投人。

(2)優先選用輪式機械

由於施工點多線長,頻繁調遷設備,所以路面機械盡量選用轉彎調頭靈活、行走方便快捷的輪式機械。

(3)加強料溫控制

在拌合、運輸、攤鋪、碾壓等各個環節中,由於施工程序繁雜,所以一定要確保瀝青混合料的溫度,密切協調配合,盡量減少混合料運輸汽車的停置時間。

(4)充分提高攤鋪效率

由於乳化瀝青噴灑后2-3h才破乳,因此同時同地施工時,就會因為破乳時間長而影響攤鋪進度。應盡量讓銑刨作業提前一天進行,這樣既可把前一天銑刨量作為第二天的計劃攤鋪量,又可使攤鋪作業連續進行,不受銑刨機的影響,保證攤鋪效率。

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