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关键词:路面径流污染、受纳基底、径流污染净化、海绵工程
城市范围内由于人类生产、生活等活动,会将泥沙颗粒物、氮磷营养元素、重金属、有机污染物等多种污染物排放到大气和城市下垫面(包括路面、屋面、硬质铺装场地等),在自然降雨过程中,上述各类污染物被雨水冲刷、淋溶,形成污染水体,部分以地表径流的形式迁移至城市绿地或自然水体等受纳基底,必然造成受纳基底的污染。
1 路面径流污染来源
路面径流是城市地表径流的一种,相关研究表明,路面径流是污染效应最强的部分,对受纳基底的影响最为严重。路面径流污染来源包括道路交通污染、雨水自身污染和大气降尘。国外大量研究证明,道路交通污染是其最主要的来源。
道路交通污染种类众多,包括轮胎(橡胶)和路面材料(如沥青)磨损、车辆尾气排放、燃料不完全燃烧及油泄漏产生的有毒有机污染物、载运有机化学等材料的泄漏、刹车连接等机械装置的磨损及其他因车辆运行产生的颗粒物等。其代表性水质指标包括悬浮物SS、有机污染物COD、重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Ni以及矿物油类、氯化物、多环芳径等。
2 路面径流污染特征
污染物的分类方法众多,本文根据路面污染物溶于水的难易程度将其分为水溶性污染物和非水溶性污染物两类。其中,水溶性污染物包括NH3-N、水溶性COD、水溶性Zn等,非水溶性污染物包括颗粒态的SS、重金属Pb、Cu、Cr、以及石油类产品等。
2.1 单场降雨径流污染变化特征
根据常规经验,降雨初期城市路面径流污染物浓度最大,经过一定时间的雨水冲刷,路面径流污染浓度会逐渐降低。这种经验、认识是基于所有路面污染物都易溶于水。因此,在处理路面径流污染时,可以采用初雨弃流的方法,在弃流一定时间或一定量的初期雨水后,便可将之后的路面径流直接排入周边绿地、水体等受纳基底,而不会对其造成污染。
然而,城市路面径流污染浓度并非简单随时间变化的一元线性关系,而是一个不断变化的、复杂的动态过程。因为水溶性污染物NH3-N、溶解态COD、Zn等的浓度在径流过程中相对稳定,并随径流过程逐渐减小:而径流中非水溶性的SS、COD、Pb、Cu、Cr等物质主要呈颗粒状态,其浓度受降雨强度的影响,如果降雨初期强度较小,其强度不足以冲刷掉的附着在路面的颗粒态污染物,并将其携带进入路面径流,则后期降雨强度较大时径流污染物浓度可能更高。
2.2 路面污染物季节变化特征
根据相关研究,路面径流中SS、COD和NH3-N浓度因季节不同变化显著,其中SS和COD呈现冬、春季浓度高、秋季浓度最小的趋势,而NH3-N则为夏季最低、冬季最高。而重金属Pb、Zn和溶解态COD、Zn的浓度季节差异不大。总体来说,城市路面径流污染浓度在雨季初期最大,随后逐渐减小,随着时间的推移又呈逐步增大的趋势。
3 路面径流污染对海绵工程的影响
城市海绵工程旨在通过牛态控水设施的建设,充分发挥城市绿地、水系等对雨水的吸纳、蓄滞和缓释功能,有效削减城市径流污染负荷、缓解城市内涝,并实现雨水资源化利用,从而改善城市水环境,保护城市水安全。
海绵工程在城市道路上的应用打破丫传统城市道路排水单一的“快排”模式。它试图通过将路面上的径流雨水引入道路附属绿地,并经绿地内的下沉式绿地、植草沟、雨水花园等海绵设施收纳、储存部分路面径流,从而起到对雨水的吸纳、蓄滞和缓释的作用,在一定程度上减轻市政排水管网的压力,为削减峰值径流赢得时间。
然而,路面径流污染是城市地表径流中污染效应最强的部分,路面径流雨水直接进入绿地,其各种重金属及有机污染物将对植物牛长造成不可逆转的毁坏。因此,应在道路绿地内布置初雨弃流装置、沉淀池、前置塘等水净化设施,在径流雨水进入绿地前,利用净化设施对进入绿地内的径流雨水进行预处理,防止径流雨水污染对绿地植被造成毁坏。但现有大部分城市道路附属绿地受到用地紧张等因素的制约,没有布置雨水净化设施的空间,这必将极大的影响城市道路海绵工程实施的可行性和可操作性。
此外,下沉式绿地、雨水花园等海绵设施在收纳径流雨水后,会在一定时间内形成渍水,影响部分植物的生长。而如果单纯采用耐水湿植物则会影响部分道路绿化功能的发挥和景观效果。
4 路面径流污染应对措施
首先要加强道路门常养护、管理,将机械清洗与人工清扫相结合,定期打扫、清洗城市路面,清洗污水进入市政排水管网。清扫频率视道路交通流量和天气状况而定,机动车流量较大、且非雨季时应适当提高。通过高频率清洗,非水溶性污染物如颗粒态的SS、重金属等污染物不能长期大量附着在道路表面,对于降低雨期路面径流污染浓度,保障海绵设施植被正常牛长起着重要作用。
其次,应开展路面径流污染净化设施建设,如过滤净化装置、渗透/生物滞蓄设施、植被过滤带等。根据相关研究,渗透/生物滞蒂设施对于TSS的去除率可达75%以上,对于重金属去除率最低的渗透池最低可达50%以上,最高的渗透沟渠对于重金属的去除率最高更是可达到99%;过滤净化装置的地下、地表砂滤对TSS的去除率可以达到70%-90%,对重金属的去除率可达到20%-90%,有机质过滤对路面油脂的去除率可达到90%;宽度10米的植被过滤带对N、P等元素和COD的削减作用可达到峰值,消减率在90%以上。
5 结论与建议
城市路面是径流污染的重要来源,包括悬浮物、重金属、石油类产品等在内的众多有机、无机污染物会对海绵设施尤其是植物造成严重的损害,导致海绵工程无法发挥其应有的吸纳、蓄滞和缓释径流的作用。同时,作为城市不透水地表的主要组成部分,城市路面也是削减地表径流的重要场所。因此,城市道路海绵工程对于城市水生态和水安全建设既是机遇又是挑战,在开展城市路面海绵工程建设时,要注重以下几个方面内容:
l、从规划层面着手,拓展道路绿地空间,为各项海绵设施和径流污染净化设施布局预留足够的空间。
2、充分认识路面径流污染的危害性,加大径流污染净化设施的建设力度,同时做好日常清理、维护工作,保障海绵设施运转的安全性。
随着国民经济的发展,公路建设项目日益增多。路基路面不仅是工程建设中的重点环节,也是工程建设中最易出现病害的区域。本文总结了公路工程路基路面常见病害,并对常见路基路面病害提出了处理措施,从而确保车辆的正常通行,有效延长公路的使用寿命。
关键词:
公路工程;路基路面;病害;处理
1公路工程中比较普遍的路基路面病害
1.1公路路面高低不平路面不平整会影响车速和行驶安全。造成这种病害的主要原因就是在施工中铺路和压路环节技术规范不到位,监理单位监管不严格。
1.2路面呈现粗糙和马蜂窝现象
这种情况会造成公路承压能力差,使用寿命短。引起这种病害的主要原因,一是在沥青施工中,沥青材料的制作不符合施工要求;二是对沥青的养护时间不足。
1.3路面裂痕
路面出现裂痕是公路工程中常见的一种病害,这不仅影响公路的承压能力,还会为车辆行驶带来极大的安全隐患。这种病害的发生主要原因有两个方面:
(1)施工材料质量不达标,材料杂质多、沥青质量不合格、砾石硬度不够等;
(2)施工技术不规范,施工工人没有严格按照施工流程进行施工。
1.4公路边坡滑坡和塌方现象
该种现象属于比较严重的病害情况。塌方的形成主要是由于施工技术不规范和水流的破坏引起的,而滑坡主要是地质情况造成的。塌方和滑坡情况主要发生在土壤地质疏松和雨水量较大的地区。由于土壤的地质结构本身就容易坍塌,加上长时间的水流冲刷,从而出现了坍塌现象。
1.5路基出现变形
这种情况的发生主要有三个原因:
(1)施工技术问题;
(2)材料质量问题;
(3)超重超载车辆的压力破坏。
2公路工程中常见路基路面病害的具体处理措施
2.1路基路面中的边坡病害处理措施
公路工程中的边坡有自然边坡和人工开挖两种。边坡变形或失稳情况发生时,都会对公路路基路面造成较大的影响。在边坡病害治理中,要根据病害情况采取针对性的治理措施。对于一些易坍塌和地质松软的边坡,进行合理的加固防护处理,通过控制边坡的变形来降低其对路面的间接危害。在一些地形较为复杂的山区进行公路施工,采取的防治措施要具有很强的适用性和可操作性。可以利用锚喷支护、锚喷索道网防护、设置防滑桩、土墙档护等形式,还可以采用植被覆盖的形式进行边坡加固处理。植物强大的根部体系能够有效缓解水流对边坡突然的冲刷,使公路边坡在结构上形成相对稳定的状态,既能防止边坡滑坡和塌方,又能降低泥石流等情况的危害程度。
2.2路基路面中岩溶地带的病害处理措施
我国在地形上有着很广阔的岩溶分布。在这些地带的公路工程施工中,要结合岩溶地带的地质特征、发育规律和分布情况,因地制宜的制定防治路基路面病害的处理措施。
(1)大规模岩溶地带的公路路基路面病害防治。对于不符合公路施工的岩溶地带,在病害防治上的主要措施就是绕开岩溶地带。通过对岩溶地带具置和范围的准确勘察,进行合理的公路路线更改来避免大型岩溶地带可能给公路路基路面带来的危害。
(2)中小规模岩溶地带的公路路基路面病害防治。对于中小型岩溶地区的公路工程施工,首先应该进行严格的地质勘查,并结合岩溶的发展规律,将施工位置设定在岩溶占用面积最小的区域,并采取相关的岩溶处理技术来制定岩溶地带的加固和控制其蔓延的处理措施。实现公路工程在岩溶地带的安全穿越,有效预防岩溶地带对公路路基路面的病害威胁。
(3)岩溶地带中有冒水区域的路基路面病害防治。在岩溶地带进行公路工程建设中,对于岩溶地带有泉水和冒水洞时,就要有针对性的水处理方式,在路基路面下边设置储水井,建立引流水渠将水合理引流等,将水流方向转移或排到外边,以降低水对公路路基路面的冲刷所造成的危害。
(4)对于无水的干溶洞区域的路基路面病害防治。这种情况下的处理基本都是围绕加固进行。在一些强度不够的干溶洞顶部进行公路工程施工,很容易有路面塌陷情况发生。处理方法就是将不稳定部分炸掉,通过混凝土填充和打入钢筋桩的形式进行人工加固处理。当然,对于体积较大的溶洞,相比于通过钢筋混凝土加固处理来说,通过施工线路的改变有效避开溶洞更具有可行性。同时,对于岩溶地区的公路工程施工,还应该对溶洞的发展趋势进行准确判断,防止施工完成后,由于溶洞的自身蔓延性给公路的路基路面带来严重的危害。
2.3对于采空区域的公路施工路基路面病害防治
在地下矿产资源的开挖形成的采空区域的公路工程建设也要充分考虑到路基路面的病害防治处理,这类地形的公路工程很容易出现坍塌现象。对采空区域的病害防治主要从四个方面入手:
(1)对开挖区域进行回填加固,这种方式只适合于路基的边坡处理;
(2)在公路路基的下方充填也可以缓解路基的塌陷和破坏;
(3)对于采空区面积不是太大,且深度比较浅的区域,可以通过建立桥跨有效避开采空区;
(4)对于开采深度在100~250m一些采空区,可以采用灌注泥浆的方法。对深度大于250m的采空区就要结合具体情况进行合理施工。另外,在协调开采方面,还可以进行适当的路面宽度调整、双层混凝土结构助力等方面进行协调施工,来有效预防采空区对公路工程中路基路面的危害。
2.4路面裂缝的处理
(1)表面封闭法。整体表面封闭法:对混凝土表面的不规则网状裂缝,需预先洒水湿润基层,然后用网状裂缝柔性封闭剂,均匀涂刷,不得有漏涂部位,涂刷厚度1mm左右为宜。表面封闭法分两种,一种是局部表面封闭法,另一种是整体表面封闭法。但采用此方法都应先清除混凝土表面的灰尘和杂质,对顽固性的油漆或其他粘结性强的污物,应采用喷砂方法清除。局部表面封闭法:对混凝土表面的未贯穿裂缝及注浆法不能注入的微细裂缝,可用环氧树脂配合微细裂缝封闭膏沿缝涂刮,宽度20mm;也可开槽嵌入。
(2)灌浆、嵌缝封堵法。宽度在0.5mm以下裂缝,宜采用丙烯酸甲酯类或低粘度改性环氧类注浆材料;宽度在0.5~5mm的裂缝,宜采用无收缩或低收缩的改性环氧类注浆材料,其体积收缩率应小于5%;宽度大于5mm的裂缝,宜采用注浆料或流动性好的无收缩水泥类胶凝注浆材料。灌浆材料固化后,应敲开表面封闭胶层观察,必要时可钻芯取样检验裂缝维修效果,若修补效果不能满足设计要求,应采取相应的补救或加固措施。
3结语
总之,社会的发展离不开交通道路的建设。在不断扩充公路建设的规模时,公路工程质量更需要有效把控。由于受到地质地形、公路工程的基本施工、结构等多方面的综合影响,路基路面的危害是不可忽视的。在公路建设中,应该从公路工程路线中的基本地质结构和具体施工情况出发,有效治理公路工程路基路面所存在的病害,保证公路工程的质量,有效促进我国公路工程的健康及平稳发展。
参考文献:
[1]安天柱.浅谈公路工程路基路面易见的质量通病[J].黑龙江科技信息,2014(17):162.
[2]袁香菊.浅析高速公路路面病害治理优化设计[J].北方交通,2015(6):70-72,78.
关键词:城市道路; 沥青路面;预防措施
Abstract: with the rapid development of urban road, in recent years, China's urban road construction is used mostly semi-rigid base asphalt pavement. Compared with other types of pavement, the asphalt pavement a surface level off, no juncture, little vibration, low, driving SangYin smooth and comfortable, easy maintenance, etc. So the asphalt pavement is cement concrete pavement more suitable for urban road. This article in view of the highway asphalt pavement mechanism of production of several common diseases, and puts forward the prevention and control of diseases occurring advice, and gives its regulation methods.
Keywords: the city road; The asphalt pavement; Prevention measures
中图分类号: [TU997]文献标识码:A文章编号:
1 病害出现原因分析
1.1原材料的影响
(1)矿料
设计好的沥青混合料首先应认真抓好矿质原材料的选材,严格控制矿质原材料备料质量。目前,市场上供应水泥砼用或建筑用集料多采用传统小型锷式破碎机生产,加工的碎石针片状含量大,级配和材料均匀性差,采用这样的矿料很难生产出质量稳定的沥青混合料。
(2)沥青
各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号,并使用优质的沥青,对预防沥青路面早期出现车辙,有效防止路面开裂,保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。
1.2车辆超载的影响
随着我国经济的迅速发展,某些部门仅从自身利益出发,车辆超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。严重超载是造成早期破坏的主要原因之一。
1.3路基施工缺陷的影响
有些道路早期破坏与路基施工质量有关,特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑密实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。
1.4施工因素的影响
1.4.1沥青砼配合比设计存在的问题
沥青混合料的配合比不合理,如:油石比较大,已铺筑的路面会产生拥包和泛油;油石比较小,路面会出现松散;矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度太差和细长扁平颗粒含量过高,使路面混合料的稳定度降低,容易出现路面的各种病害。
1.4.2沥青砼拌合的控制
拌和设备出现意外情况:刚开炉,料温低、含水量大时,会出现料温不均匀现象;当筛分系统出现问题时,造成骨料级配发生较大变化;有时也会出现花白料,使路面难以摊铺成型;温度过高造成沥青老化,不能保证沥青混凝土摊铺质量;拌和能力过小,出现停工待料状况,使接头处温度降低,出现温度差,形成一个个坎,当运输设备不配套或司机技术较差时,会撞击摊铺机,使机身后移,形成台阶。
1.4.3沥青砼的摊铺及压实
摊铺机是沥青路面面层施工的主要机具设备,其本身的性能及操作对摊铺平整度影响很大。目前在国内问题比较大,有些交通部门摊铺设备落后,摊铺面过窄,没有自动找平系统,完全凭经验、凭操作人员的感觉进行施工,甚至有些高速公路要求全断面摊铺,只考虑到了横坡容易掌握和消除了纵向接缝。由于摊铺断面宽,沥青混合料从中间通过铰轮输送到两侧由于距离大必然产生离析。
沥青面层铺筑后的碾压对平整度有着重要影响,选择碾压机具、碾压温度、速度、路线、次序等部关系着路面面层的平整度。
1.5养护与管理
路面早期养护措施不及时、不完善等也是干线公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入干线公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。
2 病害预防措施
2.1 预防裂缝与车辙的措施
严格控制沥青混合料的质量,选用高低温性能好、抗老化性能好、含蜡量低、黏度高的优质沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高其性能指标。采用改性沥青可解决路面抗滑及耐久性问题,使沥青路面的热稳定性、冷稳定性和使用寿命都得到较大的提高,道路病害的出现频率显着下降,日常养护工程量及工程成本大大降低。骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青黏附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。另一方面,还应注意混合料级配的确定以及沥青混合料的高温稳定性、抗疲劳性及低温抗裂性。路面表面特性和耐久性是一对矛盾,相互制约,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。
2.2 预防翻浆的措施
其一,根据道路等级和交通量要求,选择合适的面层类型和适当厚度。沥青混凝土面层已采用二层式或三层式,其中一层须采用密级配。当各层均为沥青碎石时,基层表面必须做下封层。其二,设计时,对空隙率较大、易渗水的路面,需考虑设置排除结构层内积水的结构措施。其三,用石灰土、石灰矿渣土、石灰碎石土等作为路面基层,这些材料水稳性好、整体强度高并有板体作用的结构特点,作为路面基层可防翻浆。其四,加强路面或将路面下一定深度以内易致翻浆的土(如粉土)换填好土(如砂砾)。其五,用沥青、沥青土、沥青毡纸、塑料布等做成封闭式隔离层隔断土壤水分的渗入和聚流,也可用有反滤层的砾石及其他粒料做成透水性隔离层,以排除渗入土基水和防止地下水上升。其六,用炉渣、碎砖、压缩的泥炭、松柏树皮、气泡互不连通的泡沫聚苯乙烯塑料等作隔温层,阻止路基冻结线向深处推移,减薄冻层。其七,用颗粒均匀的砾石、碎石等作透风的导温层,使土体迅速向深处冻结,在离路面较近处不致形成有害的聚冰层。
3治理方法
3.1 裂缝的治理方法
为防止雨水由裂缝渗透至路面结构,对于细裂缝(2mm~5mm)可用改性乳化沥青灌缝;对大于5mm的粗裂缝,可用改性沥青(如SBS改性沥青)灌缝。灌缝前,须清除缝内、缝边碎粒、垃圾,并使缝内干燥,灌缝后,表面撒上粗砂或3mm~5mm石屑。
3.2 车辙的治理方法
如仅在轮迹处出现下陷,而轮迹两侧未出现隆起时,则可先确定修补范围,一般可目测或将直尺架在凹陷上,与长直尺底面相接的路面处可确定为修补范围的轮廓线,沿轮廓线将5cm~10cm宽的面层完全凿去或用机械铣削,槽壁与槽底垂直,并将凹陷内的原面层凿毛,清扫干净后,涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2黏层沥青,用与原面层结构相同的材料修补,并充分压实,与路面接平。如在轮迹的两侧同时出现条状隆起,应先将隆起部位凿去或铣削,直至其深度大于原面层材料最大粒径的2倍,槽壁与槽底垂直,将波谷处的原面层凿毛,清扫干净后涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2黏层沥青,再铺筑与面层相同级配的沥青混合料,并充分压实与路面接平。
如因基层强度不足,水稳性不好等原因引起车辙时,则应对基层进行补强或将损坏的基层挖除,重新铺筑。新修补的基层应有足够的强度和良好的水稳性,坚实平整;如原为半刚性基层,可采用早期强度较高的水泥稳定碎石修筑。但基层厚度不得小于15cm。修补时应注意与周边原基层的良好衔接。
3.3 翻浆的治理方法
一是采取切实措施,使路面排水顺畅,及时清除雨水进水井垃圾,避免路面积水和减少雨水下渗。二是对轻微翻浆路段,将面层挖除后,清除基层表面软弱层,施设下封层后铺筑沥青面层。三是对严重翻浆路段,将面层、基层挖除,如涉及路基,还要对路基处理之后,铺筑水稳性好、含有粗骨料的半刚性材料作基层,并用适宜的沥青结构层进行修复。并做排除路面结构层内积水的技术措施。
4 结语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门都应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须建立健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生,使城市道路建设质量全面提高,更上新台阶。
参考文献:
[1]市政工程施工技术应用与施工组织设计实用全书[M].光明日报出版社.
【摘要】沥青型公路具有平坦性强、便捷性高、稳固性好、环境舒适、维护方便等优点。因此沥青型公路在城市道路建设中备受青睐。但沥青型公路也有它不可忽视的病害,因此,我们应及时采取有效的防治措施。
【关键词】城市公路 , 沥青路面 ,病害因素 , 防治措施
【 abstract 】 highway asphalt type with strong sex flat, convenience, high firm sex good, comfortable, convenient maintenance, etc. So the asphalt type of highways in the city road construction is in favour. But asphalt highway also has its type can not be neglected diseases, therefore, we shall take timely effective prevention and control measures.
【 key words 】 urban road, asphalt pavement, disease factors, prevention and control measures
1.前言
随着我国经济社会的不断发展,我国越来越重视道路建设,其中,沥青路在城市得到迅速普及和发展。沥青路在我国的道路建设中占相大的份额,主要原因是,沥青路的整体设计比较符合社会的发展,也较能满足当代社会对行车环境的需求,其不仅有噪音小、安全性高、路面平坦、稳固性好、应变性强等优点,而且养护维修成本合理,保养程序简单。但是,沥青路面也有它的局限性,在已建成或已使用的城市沥青公路中,时常出现多种路面病害因素,对人民的生命安全和社会安定造成不利影响。因此,我们应该充分重视城市沥青路面出现的病害问题,加强病害因素的探索,并结合实际情况,采取相应的预防措施,有效控制城市沥青路面病害因素的发展。
2.城市沥青路面病害因素分析
2.1路面裂纹
路面出现裂纹是城市沥青路面的主要病害因素之一。城市沥青路面裂纹主要分为纵型裂纹和横型裂纹两种,前者发生的主要基地是老路段的新开基地,如路面出现积水状况,则纵向裂纹的发生率会大大提高。导致沥青路面发生纵型裂纹的主体原因是公路的施工地基在横向填土上密度不够,均匀性不强,从而在其他因素的诱导下引发裂纹。而后者发生的主要原因是温度对路面的反应作用。其发生过程如下:路面是受热的导体,公路的表面温度由于受自然环境的影响,其变化幅度较大,当温度达到一定的量时,表面温度就会向公路内部基地延伸,在长时间的温度影响下,沥青成分就会出现老化现象,其路面的抗击能力就会降低,温度裂纹发生的机率也随之增高。当路面发生小型裂纹时,温度裂纹就以此为断裂中心,不断向两边进行破坏延伸,最后导致严重断裂,引发地基凹陷等路面损坏。
2.2整体结构失当,材料选择不合理
部分沥青路在建设过程中,没有根据沥青路面建设原理进行合理设计,导致沥青路的整体结构失当。同时,在选材方面,没有选择合理规范的混合材料料和小粒型沥青,导致沥青路面的渗水性提高,使雨水易于渗入,从而引发各种路面病害。
2.3路面出现泛油现象
路面出现泛油指的是,沥青路在表层积水的情况下,渗入并长期贮存于沥青混泥土内部,当公路在使用的过程中,表层材料发生摩擦破损,导致沥青,内部积水发生作用溢出路面时,就出现路面泛油的现象。发生路面泛油最根本的原因是沥青混乱材料的内部匹配不符合要求,其粘结力不达标,从而提高渗水性,引发集料与沥青隔离,沥青过度集中,从而产生泛油现象。
2.4水作用对路面破坏
由于各方面的原因,城市部分路面在雨后经常出现排水不畅的现象,从而导致路面出现局部积水。水作用对路面的破坏程度不可忽视,其可能导致路面出现疏松、、坑槽等现象。
2.5路面负荷过重
随着各行各业的繁荣发展,人们对交通运输的需求越来越大,公路交通量大幅度增加,各种违法违规运输随之出现,导致路面负荷过重,这是目前城市沥青路面出现病害的共同因素。据调查资料显示,我国的交通量年增长率迅速上升,其中负载车辆在违法运输中所占比例最大。因此在城市沥青路面病害采取预防措施时,必须慎重处理好负载问题。
3.防治城市沥青路面病害的有效措施
3.1加强路面裂纹的及时处理
当发现路面出现裂纹现象时,要及时采取相应措施,首先要实施围栏保护策略,在彻底清洗路面的基础上,将沥青标准的撒入裂纹路面,并用干净小粒的石屑洒在沥青表层,使其起到保护膜的作用,最后用小型机器进行压制定型。对单个出现的微小裂纹,应该用较稀释的沥青进行涂抹,而对于冬季低温情况下出现的较大裂纹,应采用中型喷灌乳化沥青,再进行石屑保养处理。对城市高等公路出现的纵型或横型裂纹,要实行密封胶灌裂的手段,对路面进行施工维护。首先,要用专门机器对裂口进行拓展整形,当裂缝处有一定的宽度时,对裂缝内部进行清理,再实行密封胶的封闭手段。在实施的过程中,要选择适当比例的封胶,其长宽要适合裂口,为了减少车辆对封胶的磨损,可以在裂口两边固定胶带,但要选择适宜的厚度和高度,不可盲目使用。当完成密封胶灌裂修补后,不可直接通车,要继续实施围栏维护手段,等封胶制冷后再允许通车。
3.2提高路面结构的规范性
城市沥青路面普遍存在沥青层过厚的缺点,这是路面结构不规范设计主体表现。在城市沥青路面设计中,其沥青层无需过厚,其原因只要有以下几种:首先,沥青路面的承载主体是路基或低基层,而不是沥青层,加厚沥青层以承担路面负载是路面结构设计的误区。其次,要增强沥青路面的使用功效,必须用高质量的沥青混合土,而不是加厚沥青层。再者,发生温度裂纹是沥青表面的本质反应,沥青的厚度与温度裂纹无关,增加沥青层的厚度无法抵制温度裂纹的发生。最后,增加沥青层的厚度会提高车辙的发生率。
3.3科学使用透层油和粘层油。
根据城市公路建设的规定,路面在实施各种铺筑工作前,必须确保表层的清洁,其不得含有任何杂质。当喷洒车在喷洒沥青时,要合理掌握喷洒车的前进速度和喷洒分量,预防出现喷洒过量而造成沥青过多或出现油膜,更不能出现漏洒,要确保路面沥青的均匀性和平整性。
3.4防治水损害的有效方法
当沥青路面出现水损害现象时,我们首先要进行实地考察,全面了解水损害的原因、过程和发展方向,彻底掌握病害的程度,并结合实际情况制定出有效的治理方案,切不可盲目处理。在水损害发展到一定严重程度时,要果断实行挖补处理,但要避开病害路段,在比较安全的路段进行挖补施工。同时在挖补过程中,要在原路结构的基础上结合实际情况,设计出科学合理的新结构,有效排除水作用对路面的损坏。
3.5加强公路管理,严处超载运输
国家要完善公路管理制度,健全公路管理的法律法规。同时公路管理部门要强化管理力度,严处超载行为,从而加强用车者的守法意识,防治超载违规行为的发生。
结束语
总之,城市沥青路面的病害因素是多方面的,有关部门应该给予高度重视,加大管理力度,加强施工监督。并根据路面病害的实际情况,及时采取相应的有效措施,确实解决城市沥青路面的病害,提高沥青路对城市的贡献性,从而促进城市经济的快速发展。
【参考文献】
[1]李辉.城市加铺沥青路面病害调查及原因分析[D].武汉理工大学2010.
[2]余晓昆.城市道路沥青路面的病害分析及防治措施[J].经营管理者.2010(12).
[3]冯辉.浅谈市政道路沥青路面病害及防治[J].山西建筑.2011(07).
关键词:沥青路面 病害分析治理措施
中图分类号:U416文献标识码: A
1 前言
S216线为红石山―桥湾的三级公路,修建于70年代,也是连接国道主干线嘉安高速公路与马鬃山边防线的重要公路。该道路所在区域属戈壁荒漠区,大部分为戈壁地带,年降雨量小,日照长,气候干燥,植被稀少,冬季干旱寒冷、夏季炎热、昼夜温差大。具有典型的大陆性荒漠气候特征。年平均气温6.9℃、年平均降水量为63.3、年平均蒸发量2897.6,最大冻土深度>150。该路路基填土矮小,路床处于干燥状态,现有路基宽8.5米,路面宽4.5―7米不等,路基两侧开挖有小壕沟作为排水设施。面层为沥青表处,经多年营运且大部分公路超期服役,目前路面老化严重,面层大面积的裂缝、坑槽趋多,路面啃边、龟裂、沉陷及拥包等病害层处不穷,屡治屡犯,严重地影响了行车安全及边防公路的安全畅通。为了改善行车条件,2007、2008年,省公路局对S216线的沥青路面安排了维修工程,集中处理路面的严重病害。通过维修,改善了路面状况,并取得了较为显著的经济和社会效益。但从整体效果来看,前面施工后面损坏的现象时有发生。因此,分析戈壁地区公路沥青路面病害的成因,并提出合理的治理方法,使其恢复和保持正常的运营能力非常重要。
2沥青路面病害
2.1沥青路面的松散
松散是直接影响行车安全的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。
2.2沥青路面的水损害
沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上,同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
2.3沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
2.4沥青路面的沉陷
沉陷是路面变形中最普遍的一种,特点是面积大,涉及的结构层次深,主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是:(1)土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;(2)路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
2.5裂缝
裂缝是沥青路面常见的一种损坏现象,指开裂为3~5mm宽的路面缝隙,通常有发裂和较规则的纵、横裂缝。发裂指逐层出现少数孤立或环状相连的纵向小裂纹。纵、横裂缝指发生在面层的纵、横向的规则裂缝。纵缝一般多在双坡道的中线附近区域,而横缝间距呈现一定规律。
2.6脱皮
路面保护层或封层脱落,常表现为麻面(路面矿料局部散失、粗细不匀、呈麻点状)、磨耗(骨料棱角磨成圆滑或平滑状态),露骨(较粗的集料也散失,粗骨料外露)。
2.7油抱
油包是指路面局部隆起,形成高于路面3cm的包块。油包分为硬油包和软油包,硬油包是底层稳定,由于面层细料多,油大所致。软油包是由于底层含水量大或底层浮土太厚,使表层同底层间形成两张皮。
2.8泛油
泛油是指沥青路面沥青用量过大,高温季节被挤出表面形成油层。
2.9啃边
啃边是指路面边缘材料破损或形成坑洞。由于面层和基层宽度不足,边缘不密实,排水状况不良,辗压不到边不密实引起的病害。
3 路面病害成因分析
3.1 设计方面
S216线是马鬃山地区的边防公路,1995―2000年间,曾进行过改建。由于当时投资有限,设计等级低,路基路面结构设计不合理,加上受季节及地形地貌的影响,使得公路只能按山岭微丘三级公路修建。根据沥青路面设计规范,沥青面层除应满足车辆的使用要求外,还应满足寸水不渗等要求。宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料。尽量采用小粒径沥青砼,以提高路面的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,防止雨水渗入。而这些规范要求在当时都是没有达到的,S216线路基宽8.5米,路面宽7米。而大部分路段受地形地貌的限制,路面只能按4.5米设计,线形基本是沿山路走,急弯多,纵坡较陡,不但给行车造成很大的困难,而且给施工养护带来了不便。
3.2 路基路面的施工
在路基路面施工时,由于受当时施工条件的限制、工程施工制度的不完善,加之施工方法的不当,导致路基稳定性差,路面结构层厚度不均,砂石材料级配不合格,面层与基层的粘结强度低,造成了路面病害的发生。
3.3气候的影响
低温裂缝:沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能,温度升降产生的变形不至于产生过大的温度应力,但当气温大幅度下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力,当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长,混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度,沥青面层就会开裂,产生裂缝。由于沥青路面宽度有限,收缩路面结构的相互约束小,所以低温裂缝主要是横向的。
温度疲劳裂缝:由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变(或劲度模量)变小,加上沥青的老化使沥青劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。沥青路面具有高温软化特性,尽管设计及施工中尽可能降低油石比,最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性,但在车辆长期作用下仍会产生车辙。
3.4沥青混凝土拌合温度的控制
石油沥青拌合出场温度要求在120~165C,而实际上在当时条件下施工单位由于设备和人员素质等原因,在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青变质,没有黏性使沥青混凝土松散;温度过低,沥青混和料拌合不匀,影响级配,这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因。在沥青混合料拌制完成后,从拌合厂向摊铺现场运输的过程中,空气与混合料之间的温差一般大于120C.加上因速度形成的相对风速较高,会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少,最严重的降温区发生在料堆表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。
3.5 日常养护
马鬃山边防公路管理段养护人员少,机械力量弱,养护力度不强。由于养护人员、机械设备的跟不上,在车辆荷载及自然条件的作用下,路面病害日趋加重。因此,公路养护部门应加强日常养护,首先要作好路面养护和维修工作,并作好路面排水系统的完善;其次作好路面质量的调查工作,通过日常巡视和定期检查对轻微的病害及时处理,以免病害扩大;第三加强预防性养护。
3.6 车辆超载
随着马鬃山地区矿业资源的相继开发利用,过往车辆交通量及荷载增加,路面就极易损坏。近年来,在交通主管部门的共同努力下,加大了对违规超载车辆的限制,但违规超载现象还是屡屡发生,道路荷载源源超出设计荷载,严重地损坏了路基路面,造成路面拥抱、翻浆等病害的发生。
4 沥青路面病害防治
4.1沥青路面裂缝的防治
对细小轻微的裂缝路面的处治。将路面清扫干净后,采用沥青,均匀的喷洒到裂缝路面,平均每平方米喷洒量控制在0.3~0.5kg,再均匀撒一层2~5mm的干净干燥的石屑或中粗砂,最后用轻型压路机碾压矿料。另外对单条轻微裂缝沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青,养护成型。纵、横缝在路面病害中所占比重较大,如不及时处治预防将会演变成网裂等更严重的病害。一般纵、横缝的处理有以下两种方法: (1)冷补灌缝,灌缝料是一个单组分用橡胶处理的冷补乳化沥青裂缝密封剂,最宽可填补12mm 的裂缝。施工时无须加热融化,无需灌缝机械,对裂缝内的杂物用吹风机进行清除,然后直接用灌缝壶将灌缝料进行灌注,再用橡胶扫帚把原料刮在裂缝上,施工方法简单,在常温下即可进行。(2)热补灌缝,无论缝宽还是缝细首先对原缝进行扩缝,将缝宽扩致1cm 左右,然后用吹风机清除缝中灰尘等杂物,再用具有流动性的热沥青依靠灌缝机缓慢依次地向缝中灌注,直至缝中饱满为止,最后待沥青冷却后清除缝表面多余沥青即可。
4.2沥青路面车辙的防治
对于轻微的车辙主要是对出现车辙较严重的路面的进行铣刨后,洒粘层油,加铺新的沥青混 凝土路面面层,或根据车辙深度,在车辙上加铺一层沥青混凝土层,以减少车辙产生的沉陷 ;对于由于沥青面层高温强度不足引起的车辙,严重的路段铲除沥青面层,重做满足高温强 度的新沥青面层;对于由于半刚性基层强度不足引起的车辙,挖除基层,重新铺筑满足强度 要求的基层后,再铺筑面层。
4.3沥青路面搓板的防治
对于面层与基层粘结不牢的,铲除面层后,拉毛基层并撒透层沥青养护后再铺筑面层,面层要注意级配以防细料集中;对属于基层原因产生的搓板波浪采用铲除原面层基层后,然后重新做基层面层;对地基处理不彻底的,铲除原路基层面层后,对地下软弱土基重新进行加固处理,然后再做路面基层面层。
4.4翻浆的处理及防治
翻浆属于一种严重的路面病害,要及时进行处治:(1)处理时将翻浆处挖除直到挖到坚硬处为止,然后另换新料修补基层和重铺面层,修补时应采取短期封闭交通,待养生期到后再开放交通。(2)做好公路路面纵横向排水、对路基易积水段采用养护措施及时排除积水:如增设片石边沟或砼边沟,并每隔300~500m左右选择适当地形及时将边沟水排出路基以外。(3)若因基层水稳定性不良或含水量过大造成的翻浆应挖去面层及基层全部松软的部分。将基层材料晾晒干,并适当增加新的硬粒料(有条件时应换填透水性良好的砂砾或工业废渣等)。分层(每层不超过15cm)填补并压实,最后恢复面层。(4)在汛期及时清除路面积水和路基边沟积水、在冬季降雪后及时清理路面积雪 ,防止或减少地面水渗入路基内部。
4.5啃边的处理方法
一是采用切割原啃边部位,通过挖深加厚原路面边缘的方法予以修补。二是当啃边出现在平交道口处,可对原平交道口进行硬化处理,以减小行车冲击力对路面边缘部分的破坏。
4.6松散脱皮的处理方法
表层处油石比偏小,或由于油料老化,降低粘结力是松散出现的主要原因,对松散脱皮的处理方法如下:表层松散时,挖补表层;基层或土基松软变形而引起松散,应从土基开始修补;面层与基层粘结不良而造成松散脱皮,要清理后,重铺筑面层;对面层本身油料不匀,骨料重叠而引起的脱皮,要翻修面层。
4.7坑槽及沉陷的处理方法
坑槽一般是由其它路面病害处理不及时,继续受冲击破坏而形成;沉陷则是由于路基及基层密实旗(强度)不够引起过量塑性变形。小范围是因基层引起,大范围明显沉陷,则一般由路基引起。对路面坑槽沉陷的处理方法有:仅面层有坑槽或沉陷时,挖补面层。因基层或路基引起的沉陷及较深的坑槽,应先处理好基层或路基,后修补面层;在寒冷地区,冬季路面坑槽,可临时处理,保证路面平整,待气温回升后,再挖补处理。坑槽及沉陷的预防措施:(1)沥青面层应具有足够的设计厚度,特别是上面层,不应小于施工压实层的最小厚度,以保证在行车荷载作用下有足够的抗力,沥青混合料配合比设计宜选用具有较高粘结力的较密实的级配。若采用空隙率较大的抗滑面层或使用酸性石料时,宜使用改性沥青或在沥青中掺加一定量的抗剥落剂以改善沥青和石料的粘附性能。(2)沥青混合料拌制过程中,应严格掌握拌和时间、沥青用量及拌和温度,保证混合料的均匀性,严防温度过高沥青焦枯现象发生。(3)在摊铺沥青混合料面层前,下层应清扫干净,并均匀喷洒粘层沥青。面层摊铺后应按有关规范要求碾压密实。如在老路面上罩面,原路面上坑槽必须先行修补之后,再进行罩面。(4)当路表面出现松散、脱皮、轻微网裂等可能使雨水下渗的病害,或路面被机械刮铲受损,应及时修补以免病害扩展。
5 处理措施与建议
5.1 提高路基路面的施工质量
确保路基路面的施工质量,应严格按照施工规范进行施工。要合理确定沥青路面结构,沥青面层的裂缝大部分是沥青面层本身由于冬季气温下降收缩而引起。故应选用符合交通沥青技术要求的沥青,控制沥青用量,精选矿料,合理组成级配等均有效减少裂缝,提高沥青路面低温抗裂稳定性。因此,路基路面施工前首先把好材料关,严格选择合适的砂石材料,避免材料的不级配;其次把握好工艺关,严格按规范施工,控制每道工序施工质量;第三加强新工艺、新材料的应用。
5.2 加强公路的日常养护和维修
要使路况保持良好,延长公路的使用期,减少病害的发生,除注意路基路面的施工质量外,还必须重视公路的养护工作 ,要精心施工,确保各结构层的压实度达到规范要求。对半刚性基层要做到很好养护,使其具有足够的强度和良好的水稳性,防止其产生的裂缝反射到表面层,面层的接缝也要处理妥善。以提高公路的使用寿命。坚持“建养并重”的思想,积极推广全方位、多层次的预防性养护体系和机制,对路基路面的病害超前诊断,及时处理,防患与未然。确保路面无积水,路肩无反坡,边沟等排水设施常年畅通,是延长公路使用寿命的主要措施。
5.3 加大路政管理力度
运输车辆的违规超载是造成S216线沥青路面损坏的主要原因之一。超限运输既缩短了公路的使用寿命,又给养护工作带来了困难。因此,公路路政部门应加大执法力度,加强违规超载车辆的监督检查,加强源头治理,才是治本之策。
6 结束语
S216线沥青路面的病害,通过对以上常见沥青路面病害类型及特点的总结分析,在近几年沥青路面养护维修实践中采取了以上相应的对策,取得了良好的效果,路况得以很大改善。但影响路基路面质量的因素是多方面的,无论设计方面、还是施工方面、或是路面形成后的使用、养护和管理等方面都存在一些不足,我们应从工程设计、施工质量、及时到位的日常养护等方面加强各个环节的质量管理,提高现场施工质量,规范施工减少由于排水不畅、车辆超载及人为破坏等因素对路面造成损坏。只有加强对病害因素的控制,路面的质量才会得到改善,才能得到有效的解决。
参考文献
关键词:沥青混凝土路面 病害 解决措施
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
公路作为一个国家经济发展的大动脉,保证公路安全通车运营是公路设计和后期维护工作者义不容辞的责任。目前沥青混凝土路面早期破坏已成为公路主要危害之一,积极进行公路损害治理和预防工作是一项十分艰巨的任务。要求公路从设计到施工都必须严格执行国家相关技术标准,同时也要求公路运营单位完善管理体系,只有做到层层重视,步步落实的工作细节,才能保证我国交通大动脉的正常运转。目前,我国高等级公路越来越多地采用沥青混凝土路面,加强对沥青混凝土路面设计、施工和养护所出现的一系列问题的研究,显得尤为重要。
1 裂缝
1.1 原因
沥青路面在建成的初期,一般都会产生各种各样的裂缝,而这些早期的裂缝并不会对路面的使用功能造成影响,但是随着路面表面水分的入侵,会降低路面结构层的承载力和强度,加速路面的破坏。裂缝是沥青路面最常见的病害之一,常见的裂缝有横向裂缝、纵向裂缝和换装裂缝三种。
1.1.1 横向裂缝
可以分为荷载性和非荷载性裂缝两种。其产生的原因是:其一,路面施工时,未处理好施工缝,导致接缝出现问题;其二,未完全按照技术规范进行路基分段填筑;其三,路基因压实度不够造成强度较低;最后,摊铺的沥青未达到规定的质量标准。
1.1.2 纵向裂缝
纵向裂缝产生的原因:其一,因路基的压实度不均衡而导致路面产生不均匀的沉降,造成裂缝的出现;其二,沥青面层没有采用全路幅摊铺方式,造成沥青面层在分幅摊铺时,未处理好前后副之间的裂缝问题,致使在车辆的反复荷载作用下,出现纵向裂缝。
1.1.3环状裂缝
沥青混凝土路面受温度应力、弯拉应力等影响,检查井周围的沥青路面更容遭到破坏,随着破坏时间的长短而形成深度、宽度不等的环状裂缝。
1.2 应对措施
1.2.1 横向裂缝
针对横向裂缝,我们可以采取以下措施进行防治:一是尽可能减少冷接缝,合理安排施工进度,保证路面摊铺工作的连续性;二是充分压实横向连接缝。对于两段的交界地段,应同时进行填筑,采用分层相互交叠的形式,搭接处的长度应不小于2米。如果两段的交界处,没在同一时间进行填筑,那么先填路段应按照1∶1的坡度分层留台阶;三是施工中要严格检测压实度,保证其达到规定标准。同时,还应严格控制路基的填筑工艺,保证路基的强度;最后,填筑过程中,一定要选择优质的填筑材料,首选石、砂类土,其次选择含砾、砂低液限粘土。
1.2.2 纵向裂缝
针对纵向裂缝,主要有以下应对措施:一是沟槽的回填土应分层进行填筑,同时保证压实度符合标准;二是为了保证热接缝,应尽量采用全路幅一次摊铺,如果确实无法进行一次性摊铺,后幅要紧跟前幅,避免前摊铺混合材料完全冷却后才进行后半幅的摊铺工作。
1.2.3 环状裂缝对于较大面积的环状裂缝,我们一般采用加铺封层方法处治,网裂严重的路段则应该在补强层后再重新进行翻修。
2 局部沉降
2.1 原因
局部沉降大都出现在路基的交界处和桥涵处,其产生的原因是,施工过程中,进行台背回填或者是路基交接处碾压时,没有将二者完全碾压成一个整体,从而降低了路面的质量。
2.2 应对措施
局面沉降这种病害的应对措施应按照其程度大小的不同进行处理。纵向在10米内沉降幅度不超过3cm的沉降属于病害初级阶段,这一阶段,路面跳车不明显,无积水现象,且路面的横向变形也不明显,这时,只需要对路面进行养护,清理排水系统,防止形成给水即可。纵向在10米内沉降幅度超过3cm的病害,便会出现明显的跳车现象,路面有积水存在且局部会出现龟裂现象。这时,要先铣刨沉降路段两端各10米,然后摊铺上沥青混凝土。纵向在10米内沉降幅度超过5cm的,便会出现行车颠簸,路面给水、网裂等现象。这时,要先将病害路段全部铣刨到无病害层,然后用沥青混凝土分层摊铺好并调平。
3 车辙
3.1 原因
车辙是高等级公路上最主要的病害,它不但影响了行车通行效果,而且也存在着一定的安全隐患。车辙是在通行车辆的荷载重复作用下,路面产生的永久性的带状沟槽。正常情况下,车辙主要以下三种类型:其一,因荷载作用超过路面强度而产生的结构性车辙;其二,沥青混凝土变形造成的流动性车辙;其三,施工过程中沥青层压密问题造成的车辙。车辙产生的原因主要是沥青混合材料的级配设计存在不合理的情况,矿料级配中细料多、矿粉掺量过大、沥青稳定性差、荷载作用过大、环境温度、基层和面层施工密实度不足等,致使路面在车轮的重复碾压下产生变形现象。
3.2 应对措施
首先,改善沥青混合材料的级配。增大集料的粒径尺寸和碎石的含量,以此来提高沥青混合材料的抗变形能力。实践证明,中粗粒式的沥青混凝土材料产生的车辙深度要明显小于细粒式沥青混凝土。就级配而言,密级配的抗车辙能力明显高于开级配混凝土。
其次,控制沥青混合材料中的沥青含量。混合材料中的沥青含量要严格按照国家的相关标准进行添加,不能过量。此外,还要提高沥青的等级,这样才能保证沥青混合材料的高温稳定性。
第三,尽可能加大沥青混合材料的压实度。压实度对沥青混合材料的抗变形能力有明显的影响。压实度越大,沥青混合材料的抗变形能力越强。所以,沥青混凝土路面在施工过程中,要尽量选择大吨位的压路机,保证沥青混合材料进行充分的碾压,达到或者超过了相关规定的压实度标准。
第四,使用SMA结构来提高沥青路面的抗高温、抗重压能力。SMA是一种新型的断级配密实性热拌混合型材料,其中粗集料的含量较高,填料和沥青含量多,同时还含有少量的稳定改性剂。其中的粗集料相互嵌锁形成了高稳定性的结构,细集料、沥青和填料将结构框架结合在一起,添加的纤维可以增大混合材料中沥青的含量,加厚沥青膜,提高路面的耐久性和抗压力。
SMA混合材料与普通密级配沥青混凝土混合材料相比,普通的密级配沥青混凝土,细集料以下的部分约占总体含量的一半,这时,沥青的砂浆已经将粗集料撑开,粗集料实际是悬浮在沥青的砂浆中,彼此并没有紧密结合在一起,其中间还有相当的空隙存在,又因为交通荷载主要是由沥青砂浆来承受的,所以普通密级配的混凝土混合材料的交通荷载力较弱。而SMA沥青混合材料中,粗集料骨架占到了70%以上,这样混合材料集料之间的支撑点就比较多,细料少,玛蹄脂部分主要用来填充粗集料间的空隙。由于粗集料之间具有良好的嵌挤作用,混合材料便能产生良好的抗荷载变形的能力。
4 翻浆
4.1 原因
翻浆是寒冷地区发生的一种冻害现象。道路发生翻浆病害主要是由于气温的变化和土基水源的补给引起的。我国北方地区冬天气候寒冷,冬天气温降低,路基上部的土体温度将到零下5度时,土体的薄膜水和毛细水就会冻结。如果冻结线停留在某一深度,下层尚未冻结的薄膜水和毛细水就会向冻结处聚集,并产生冻结现象,形成一个聚冰层。此时,路基土体就会发生不均匀的冻涨现象,导致路面被抬高,出现冻涨裂缝。只有等到来年气温回升,路基的冰冻层才开始融化。并且路基中部比两侧化冻快,容易在路面形成一个凹槽,致使路基凹槽中的大量水分无法排出,甚至路基演变成稀泥,大大降低了道路的承载能力。在车辆反复荷载作用下,路面被进一步压坏,甚至出现泥浆从路面裂缝中挤出的现象。
4.2 应对措施
针对沥青公路的翻浆病害,在路基填筑施工时,就应该在冻层范围内,填筑沙砾等透水性佳的材料,保证地下水能够及时渗透到路基范围以外,防止因毛细水上冻而出现的翻浆现象。
5结语
沥青混凝土路面的病害不仅影响了道路的使用效果,而且存在着一定的交通安全问题。所以,应引起施工单位、养护单位、科研单位等多方的重视。施工单位在施工过程中,要严格按照道路沥青路面设计的相关规范和指标进行施工,严把质量关。养护单位要不断提高道路的养护治理水平,实践表明,科学有效的养护不但可以保证道路沥青路面的行车效果,还能有效节省养护资金。科研单位要不断进行深入的研究,改变科研与建设脱节的现象,把沥青路面的建设工作同科研工作紧密结合起来,不断积累实践经验,从根本上减少沥青路面病害现象的发生。
参考文献
Abstract: the disease of cement concrete pavement for driving speed, safety and comfort has important influence. This paper analyzes the four categories of cement concrete pavement in the disease: fracture attck, vertical displacement attck, joint diseases, the surface of such diseases, all kinds of disease of the type of weight degree classification and discussed in detail, and then discusses the cement concrete pavement is the basic diseases treatment methods, and puts forward some corresponding preventive measures.
Key words: treatment of concrete pavement
中图分类号: U457+.2 文献标识码:A 文章编号:
前言
近年来我国公路工程得到迅速发展,作为其技术关键之一的路面工程也得到明显发展,其中包括水泥混凝土路面的广泛使用。随着水泥混凝土路面的广泛应用,也相应暴露出一些与设计、施工及使用相关的病害,这些病害处理不好,将会严重影响行车速度、安全及舒适性。因此,分析水泥混凝土路面的病害,并采取针对性的处治对策,对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义。
1 水泥砼路面病害产生的原因
1.1裂缝类病害的成因分析
由于水泥砼路面的非均质性、低韧性及现场环境条件和施工工艺水平的可变性,很难完全避免砼面板的开裂,因此,裂缝类病害在水泥砼路面病害中较为常见。
纵向裂缝是顺道路中心方向出现的,修补不及时,往往会变成贯穿裂缝。出现的主要原因是:(1)、路基发生不均匀沉陷;(2)、砼面板厚度与基础强度不足导致产生荷载型裂缝。
横向裂缝是沿着与道路中心线大致垂直的方向产生的,出现的主要原因是:(1)、砼路面锯缝不及时,砼面板由于温缩和干缩发生断裂;(2)、由于切缝深度过浅,应力没有释放,因而在临近缩缝处产生新的收缩缝;(3)路基发生不均匀沉陷;(4)、砼面板厚度与强度不足,在荷载和温度应力作用下产生强度裂缝。
斜向裂缝横贯砼路面板角或与行车方向相交成锐角,主要原因是由于下卧土层发生唧泥病害或不均匀沉陷而使板边丧失支撑,在重载反复作用下产生裂缝。
交叉裂缝表现为砼面板裂缝相互交叉,主要是不良路基土的不均匀沉降导致的,此外,超载、重载的重复作用也可能引起这种破坏。
1.2变形类病害的成因分析
淤泥产生的主要原因是雨水沿接缝或裂缝渗入基层,在行车荷载作用下,基层的粉细料和水一起被挤出,使基础逐渐失去支撑能力,最终发生砼面板断裂。
错台病害产生的原因是:(1)、唧泥病害处理不及时或不当,路基细料在抽吸作用下向后方板移动、堆积,造成前板低,后板高的错台现象;(2)、基础不均匀沉降,导致缝的两侧形成台阶。
沉陷通常是由于路基土沉降或固结所引起的,特别是接近桥涵构造物处或道路加宽部分会由于压实不足而往往会产生沉陷。
拱起表现为接缝处板块出现向上隆起,横缝两侧的板体明显抬高。产生的主要原因是:(1)、胀缝被砂、石、杂物堵塞,使板伸胀受阻;(2)、胀缝设置的传力杆水平、垂直向偏差大,使板伸胀受阻;(3)、长胀缝砼板在小弯道、陡坡处以及厚度较薄时,易发生纵向的失稳,引起拱胀;(4)、由于基层中存在生石灰及不稳定的废渣,自身发生反应导致路面拱胀。
1.3接缝损坏类病害的成因分析
接缝损害类病害通常表现为水泥砼路面纵横缝两侧50cm宽度内,板边缘砼开裂或成破碎,产生这种现象的原因是:(1)、胀缝被泥砂、碎石等杂物堵塞或传力杆设置不当,阻碍了板块热膨胀,过大的温度应力使板边胀裂;(2)、缩缝使砼板形成临空面,再加上填缝料质量不能保证,使得板边在车轮荷载反复作用下被压碎;(3)、由于切缝时间过早,使缝边较早受到损伤导致日后损坏;(4)、填缝料质量差,如粘结强度低,延伸率及弹性差,不耐老化,填缝料与缝壁粘结不牢靠等。
转1.4表面缺陷类病害的成因分析
表面裂纹产生的主要原因是:(1)、铺筑后的砼表面游离水分蒸发过快,体积急剧收缩导致开裂;(2)、砼配合比不合理,水泥用量、砂率过大;(3)、砼表面过渡振荡或抹平;(4)、养护不及时。
起皮表现为面层3-13mm深的砼品质变坏而产生脱落,主要是由于砼路面施工中过度抹面,使用的集料质量不合格或砼配合比不当(如细集料过多)引起的。
露骨是指砼路面在行车作用下水泥砂浆磨损或剥落后石子的现象。主要是由于:(1)、施工时混合料塌落度小或掺入早强剂不当,在平板振捣后,砼就开始凝结,以至待辊筒滚压和收水时,石子已压不下去,抹平后,石子外露表面;(2)、水灰比过大或水泥的耐磨性差,在行车作用下很快磨损或剥落。
坑洞一般表现为路面板表面呈现孔洞状,一般孔的直径为2.5mm-10mm,深度为1mm-5mm。主要原因是:(1)、施工质量差或砼材料中夹带朽木、纸张和泥块等杂物;(2)、某些车辆的金属硬轮或掉落硬物的撞击。
2 水泥混凝土路面病害的预防
水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以建立预防为主的思想,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议:
(1)严格路基特别是基层参数的选取,如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。
(2)加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。
(3)对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。
3 水泥混凝土路面病害的处治
3.1裂缝修补
水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。裂缝的修补方法为:
(1)对混凝土路面裂缝的修补在3 mm以下的非扩展性表面裂缝,可采用压注灌浆法,用压力灌浆器将灌浆材料溶液压入缝内。
(2)对局部性裂缝且缝口较宽时,可采用扩缝灌浆法。将缝内杂物、灰尘用压缩空气吹净,确保缝内无水和干燥。在缝两边各约3cm的路面上及缝内涂刷一层聚脂底胶层,厚度为0.3±0.1mm,底胶用量为0.15kg/m2;将环氧树脂与固化剂等灌浆材料,按比例配制好,搅拌均匀后,直接灌入缝内养护2~4天,即可开放交通。
(3)对贯穿全厚板块的开裂状裂缝,采取条带罩面法进行修补,其施工工序较为繁琐。首先沿裂缝两侧约20cm平行切出7~10cm深的两条缝, 将缝间的混凝土料凿除, 沿裂缝两侧10cm钻钯钉孔, 每隔50cm钻一对。钯钉长约20cm, 用<16螺纹钢筋制成, 弯钩约长7cm。然后将孔槽内填满快硬砂浆, 安装钯钉。
3.2接缝修补
接缝是水泥混凝土板块的薄弱部位。当填缝料出现老化损坏时, 则必须立即更换填缝料。以免填缝料与板块之间被拉出空隙, 受雨水进入造成唧泥、错台等,或因质硬的石子进入缝内, 导致板边破碎。接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。
4 结语
公路建设是一项基础建设,是我国经济发展的标志之一,从近几年全国建成通车的高等级公路来看,二条路比一条路要好、这说明:“质量”这个概念已被人们所接受,并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建,不仅离不开一支具有高素质的施工队伍,同样必须有一支高水平、责任心强的监理队伍和具有科学头脑的管理队伍。
参考文献:
[1]吴小红,等.路基病害的成因及处治措施[J].山西建筑,2008(12).
[2]祁昌旺,等.高速公路路基质量通病及其防治措施[J].黑龙江交通科技,2007(3).
【关键词】路面病害成因处理技术措施
中图分类号:U457+.2文献标识码: A 文章编号:
一、常见的路面病害成因
1、公路路面病害的种类
(1)断裂类病害。断裂类病害按裂缝出现的方位和板断裂的块数可分为平行中心线的纵向裂缝、斜向或垂直中心线的斜向或横向裂缝、从板角到斜裂缝两段距离小于1.8m的角隅断裂和断裂板等四种病害。
(2)接缝类病害。水泥混凝土路面接缝类病害,按损坏的形态和影响范围分为填缝料损坏、纵向接缝张开、唧泥和底板脱空、错台、接缝破损以及拱起等六种病害。
(3)竖向位移类病害。在公路的投入使用过程中,路面竖向位移类病害按产生的原因不同,可分为胀起和沉陷两种,这种病害对公路交通的正常运行有着巨大的阻碍作用。
(4)表层类病害。在公路运行的过程中,水泥混凝土路面表层类病害可分为磨损和露骨、纹裂和网裂起皮、活性集料反应引起的网裂、粗集料冻融裂纹和坑洞五种。
2、路面病害的成因
(1)交通流量增长过快、运输车辆超载严重。随着经济的快速发展,公路上行驶的重车比例越来越大,为了追求最大利润,超载、超轴限的现象十分严重,这已经严重超过了按照标准轴载设计的路面结构强度,超轴载作用在路面上的荷载超重是造成公路早期破坏的主要原因。
(2)水对路面的损害。水对路面的损害是非常大的,路基毛细水上升或路基与基层间浸入水,受力后产生抽吸作用,结果就会使该处的土与水混合成为稀泥,形成水与土的软弱夹层,直接结果就是减弱基层的抗剪强度,最后致使路面产生开裂现象。当水和土混成的稀泥被抽吸到基层,从路面的裂缝中被排挤出,那么就形成了翻浆,一定程度上加速了路面的破坏。目前使用的多碎石沥青面由于碎石粗集料粒径偏大,大大改善了路面抗滑、抗变形等的性能,但是由于压实困难,往往压实度很差,与之前相比更容易产生较大的空隙。当路表水浸入时,如果没有及时地排除水,就很容易造成路面的早期破坏。
(3)接缝填料失效。路面上,在使用中水泥砼路面随气温变化而胀缝和冷缩,气温上升时板块膨胀填缝料被挤出,但是当气温逐渐下降时填缝料不能恢复,于是就在缝中形成空隙,或者会有泥砂等杂物掺入,且雨雪水沿缝隙渗透,会使得接缝处变形和破损。虽然缩缝随气温变化幅度不大,但是经日积月累若干次收缩,填缝料自身老化失效,假缝拉裂成真缝,和胀缝形成的破损相似。除温差对填料的破损影响之外,超重车后轴对接缝填料的破坏是填缝料失效的重要原因,施工养护不规范也是接缝破损的原因。如果接缝填料失效,地面水从接缝渗入基层,就会直接造成地基承载力降低,在行车荷载作用下,水就会引起冲刷,造成混凝土板底脱空、板角断裂等,进一步发展成砼板断裂破坏。
二、处理路面病害的技术措施
1、设计方案的措施
从目前的设计规范来看,结构层的设计偏薄,路面基层、底基层满足不了行车荷载的作用,通过路面结构设计可以满足沥青路面强度和承载能力要求,特别是应考虑特大车辆荷载对路基路面所产生的影响。a.在进行半刚性路面设计时,首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和湿缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。b.选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下,应采取改善沥青性质的措施。c.在稳定度满足要求的前提下,优先选用针人度较大的沥青做沥青面层。d.沥青面层采用密实型沥青混凝土。e. 采用合适的沥青面层厚度,确保半刚性基层在使用期问一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。
2、路面结构层施工措施
(1)底基层、基层
为了缩短半刚性基层混合料从拌和到碾压成型的时间和确保拌和、摊铺、碾压的质量,基层必须采用固定式拌和机搅拌、摊铺机摊铺等,以确保底基层、基层的分层流水连续作业,优质、高效、快速施工,基层施工取缔路拌施工工艺。
底基层、基层混合料的组成材料质量应符合要求,尤其是石灰应提前充分消解人工全部过筛,避免混合料成型后有未消解灰的“放炮”现象。拌和混合料的各种材料用量配合比应正确,拌和必须充分、均匀、色泽基本一致。底基层采用路拌法施工时,应保证含水量均匀,特别是上下一致,拌合深度内不允许留有“素土”夹层。整个拌和过程中应不断加强对石灰、水泥剂量、含水量的检测,施工含水量应大于最佳含水量的1%~1.5%。
摊铺基层必须采用混合料摊铺机全幅摊铺,确保表面平整无拉槽、离析现象。底基层采用灰土拌和机路拌法施工、平地机整平时,应重视纵、横向接缝处拌和质量及平整度,碾压成型后严禁薄层贴补找平。
(2)透层沥青、下封层、粘层
透层沥青:浇洒透层沥青前应对基层的平整度、横坡度强度等各项指标严格检验,符合要求后再清除基层顶面的调料和粉尘,清除必须彻底,透层沥青用量应严格控制在沥青路面施工及验收规范低限。
下封层:可采用层铺法或拌和法施工。为便于砂料或沥青混凝土摊铺机作业,铺筑厚度宜控制在1.5~2cm。砂粒料式沥青混凝土空隙率宜小于2%。
粘层:沥青中、下面层不能连续施工时,应对表面被污染部分刷粘层油。沥青中、上面层宜连续施工。
(3)沥青混凝土面层
沥青混合料拌和。严格按规范要求控制沥青和集料的加热温度,沥青混合料的出厂温度应与天气温度变化、风速大小、运输时间长短等各种因素进行适当调整,不合格料不允许出厂。
严格控制油石油比和矿料级配,每台拌合楼每天上、下午必须做一次马歇尔试验和抽提筛分试验,当发现沥青混合料油石比或级配超过允许偏差值时应及时调整。油石比的控制应考虑到粘层油的影响。
沥青混合料运输应覆盖保温,装车及运输需防混合料离析。
沥青混合料摊铺应确保连续不间断地摊铺作业,必须保证摊铺温度,严格控制基准线,调整烫平板的振级使初始压实度控制在85% 以上。确保厚度、平整度,摊铺的沥青混凝土层表面应粗、细均匀、致密、无明显接缝。
沥青混凝土面层的碾压。碾压是保证沥青混合料耐久性的最重要的一项工序,在压路机轮前混合料不产生推移、压后路面无裂纹的前提下趁热早压。碾压以驱动轮在前为易,用轻型钢轮压路机初压,从横断面上低的一侧逐步向高的一侧碾压,后用轮胎式压路机复压至稳定和无轮迹,最后再用轻型压路机终压。
3、道路的养护
围绕建设与养护、维修与预防的关系,随着路网的不断完善,只有长期保持良好的路面使用性能,道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益,而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。从这一意义上来说,养护维修实际上是道路建设的一种延续。
在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,并不考虑路面是否已经有了某种损坏。
预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况、或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种费用一效益比非常良好的养护措施。当路面刚出现病害先兆时,及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单,节省费用,说明重视预防性养护的经济意义。
参考文献:
[1] 毛亚庆.水泥混凝土路面沥青罩面层反射裂缝的防治[J]. 黑龙江科技信息. 2011(10)
关键词:沥青;病害;成因;防治措施
随着我国沥青道路建设的增多,交通量的日益增大,使目前我国道路路面的质量问题凸显,早期破坏的现象如开裂、泛油、剥落、车辙等均很常见,这不仅使得道路正常维修期大大提前,直接影响了交通,也增大了养护管理资金的投入。
一、常见沥青路面病害及成因
(一)沥青路面的车辙和横向移动
车辙是在行车载荷重复作用下,路面产生累积永久性的带状凹槽。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素,以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有:(1)沥青混合料油石比过大;(2)表面磨损过度:(3)雨水侵入沥青混凝土内部;(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
(二)沥青路面的松散
松散是直接影响行车安全的路面病害,松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有:(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;(3)随着使用时间的增多,沥青结合料本身的粘结性能降低,促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;(4)机械损害或油污染。
(三)沥青路面的裂缝
沥青路面建成后,都会产生各种形式的裂缝。初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响,但随着表面雨水的侵入,导致路面强度下降,在大量行车荷载作用下,使沥青路面产生结构性破坏。沥青路面裂缝的形式是多种多样的,裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。影响裂缝的主要因素有:沥青的品种和等级、沥青混合料的组成、面层的厚度、基层材料的收缩性、土基和气候条件等。
(四)沥青路面的水损害
沥青路面在存在水分的条件下,经受交通荷载和温度涨缩的反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上,同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。
(五)沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期,因为水的侵入和路基土的水稳定性能差,由于冰冻的作用,路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素,缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
(六) 沥青路面的沉陷
沉陷是路面变形中最普遍的一种,特点是面积大,涉及的结构层次深,主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是:(1)土质路堑排水不畅,路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降,引起路面局部下沉;(2)路面强度不能适应日益增长的交通量,易发生疲劳破坏:(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致,在车辆荷载作用下,路基或基层结构遭破坏而引起沉陷;(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。
(七)沥青路面的泛油
泛油是沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面,而在冷天时又不存在逆过程,因而沥青积聚在路面表面,形成一层有光泽的沥青膜的现象。其泛油的成因如下
(1)混合料组成设计不当。混合料中沥青用量过多或空隙率过小,在车辆荷载反复作用下,多余沥青由下部泛到路表形成面泛油。
(2)混合料拌和控制不严。细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相对较多,也易出现泛油。
(3)粘层油用量不当。喷洒过多或洒布不均匀也会局部出现泛油。
(4)施工质量差。摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中,也易泛油。
(5)水破坏。雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在水作用下沥青膜剥落,上泛引起表层泛油。
二、沥青路面病害原因及预防措施
(一)病害原因
沥青路面在运营期间出现早期损坏现象,影响正常运营。现在总结分析的原因可归纳为:
1车辆超载的影响。
随着我国经济的迅速发展,城市道路上的货车今天能够量增长非常快,某些部门从自身利益出发,超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。
2施工与养护因素的影响
2.1材料选择目前我国的城市道路大部分都选用优质进口沥青,上面层采用改性沥青,但在调查中发现,有些建设部门为了确保沥青的质量,在进行招标时将指标定得过高,以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要,在沥青中加入某种成分以提高指标值,严重影响了沥青路面的寿命。
2.2在实际生产中,施工人员一般都严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求,有的甚至出现较大偏差,出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况,其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中,集料密度采用的是视密度,而在实际生产过程中,因为自然条件、环境因素的影响,使生产配合比与实验室配合比出入很大。
2.3混合料的拌和、摊铺和压实 摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外,还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水,保持高温,梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度,进行低温碾压,降低压实度标准;低温碾压易造成空隙率多大,压实度不足,使路面渗水,导致早期破坏;过度碾压易造成构造深度偏小,甚至出现泛油病害,影响行车安全。碾压过程要及时、迅速,并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向,一面发生推挤、拥包现象,从而影响平整度。
2.4路基施工缺陷的影响 有些城市道路早期破坏与路基施工质量有关,特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。
2.5桥梁施工缺陷的影响 桥面沥青路面早期破坏通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制,与一般路基上路面变形状态不同,未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生,便迅速扩展到全桥,很难局部修复。
2.6养护与管理 路面早期养护措施不及时、不完善等也是城市道路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入城市道路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。
(二)预防措施
针对以上分析的沥青路面病害的原因,主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
1材料方面
合理确定沥青路面结构,沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青,精选矿料,准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。配制出性能优良的沥青混合料,控制沥青用量,保证沥青混合料性能优良,均可有效减少裂缝。
2设计方面
精心设计,对地形复杂地段做好地质调查工作。要特别注意加固地基,防止因地基软弱而出现不均匀沉降,使用合格填料填筑路基,或对填料进行处理后再填筑路基,确保路基有足够的强度和稳定性,以保证路面具有稳定的基础:选用抗冲刷性能好、干缩系数和温度变形系数小及抗拉强度高的半刚性材料做基层:选用优质沥青做沥青面层;在稳定度满足要求的前提下,应该选用针入度较大的沥青做沥青面层。
3施工方面
精心施工,选择先进施工工艺和机械设备,制定完善的施工方案,确保压实度达到规范要求,严格按设计要求进行软基处理,提高软基处理的施工质量,严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内;半刚性基层碾压完成后。要及时养生,防止其产生裂缝反射到表面层,保护混合料的含水量不受损失;养生结束后,应立即喷洒透层油,并尽快铺筑沥青面层。
4养护方面
严格养护管理,加强路面保洁,确保排水性能良好。及时对裂缝的进行科学的处理,避免病害的进一步扩展。
5加强交通管理
加强交通管理,限制大型超载车通行;在夏季连续高温时段,运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过:禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
三、结束语
沥青路面中的病害给道路交通带来各种各样的隐患,这是一个不容忽视的问题,但这些病害不是不可克服的,只要我们认真选材,精心设计,把握住各个施工环节,严格按照施工规范和操作规程进行施工,做好道路养护工作,加强变通管理,很多病害是可以避免或降低其破坏力的。
参考文献:
[1] 张洪亮.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策 [M].北京:人民交通出版社,2004.
[2] 李小亮. 沥青路面早期破损原因及防护措施[M].北京:人民交通出版社,2004.