高速公路路面病害成因分析及病害处理

来源:用户上传      作者:

　　 摘要: 本文根据工程案例，就高速公路沥青路面工程路面病害成因分析及病害处理等问题进行分析和介绍，所得结论对沥青混凝土路面病害的处理提供参考
　　 关键词:高速公路路面病害成因处理
　　 随着社会经济的发展，高速公路建设工作日新月异，通车里程逐年增长，交通运输量日益增大，重型化、重载超载车辆的比例不断增加，高速公路路面病害问题已逐渐凸显，沥青路面行车荷载的反复作用和自然条件等因素的不断影响下会逐渐出现不同程度的病害，使其使用性能逐步恶化。因此，解决高速公路路面病害问题，将是确保高速公路沥青路面质量，保障行车安全的首要问题。现结合某高速公路工程施工案例，对该问题浅述如下：
　　一、路面破损状况分析
　　 某高速公路自投入运营以来，已经过铣刨重铺、微表处、罩面等多种方式对路表进行过处理，因此，全路段的破损情况变异较大，该高速公路的病害类型主要表现为密布的纵、横向裂缝，龟裂，块裂、车辙和泛油，局部有坑槽、松散和修补不良。
　　1、 裂缝类病害：纵向裂缝
　　 纵向裂缝是与道路中心线大致平行的长直裂缝，有时也伴有少量的支缝。纵向裂缝是由路基压实不均匀、路面不均匀沉陷或者施工接缝质量或者结构承载力不足引起的。
　　
　　2、裂缝类病害：横向裂缝
　　 横向裂缝是与道路中心线近乎垂直的裂缝，有时也伴有少量的支缝。按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。
　　
　　 一条贯通的唧浆横缝 数条重度贯通横缝，伴有沉陷和坑槽
　　 （已修补）
　　3、裂缝类病害：网状(或龟裂)裂缝
　　 网状(或龟裂)裂缝是一种相互交错的裂缝，将路面分成网状或形似龟纹的锐角多边形小块，块的尺寸小于50cm*50cm。它最初表现为一条或几条平行的纵缝，在荷载的重复作用下，平行纵缝间产生横向或斜向连接缝，逐渐扩展成网状( 或龟裂) 裂缝。
　　
　　 大面积重度龟裂重度龟裂
　　4、裂缝类病害：块状裂缝
　　 块裂是将路面分割成近似矩形裂块的交错裂缝，是纵向、横向裂缝密度较大时的结果。块状裂缝主要是由温度变化、反射裂缝或沥青老化等原因引起的。块状裂缝有时是大面积出现的。块状裂缝的出现，标志着沥青已显著老化。
　　
　　 大面积重度块裂
　　5、 松散类病害
　　 松散是指沥青混合料的细集料或部分粗集料散失造成的路面病害。造成这一病害的原因可能使集料中含尘量过大、集料偏酸性等造成的沥青与集料的粘附性不足。
　　6、变形类病害
　　 沉陷是路面的局部凹陷，一般是由于基层或路基的局部压实不足所致。经挖坑探槽的结果表明，在表面有轻微沉陷的区域挖开后水稳层表面都会有严重的开裂。
　　 车辙是指轮迹带上出现的狭长形凹槽。随着车辆荷载的反复作用，行车道轮迹处由于沥青层的再压密或者剪切变形而逐渐形成不同程度的车辙变形。
　　7、 其他病害
　　 包括泛油和修补不良。
　　 泛油是指沥青面层中的自由沥青受热膨胀，直至沥青混凝土空隙无法容纳，溢到路表的现象。
　　
　　 唧浆的坑槽，伴有龟裂和沉陷 重度纵、横向裂缝，伴有局部龟裂
　　
　　 重度龟裂，伴有唧浆坑槽 重度贯通横向裂缝，局部坑槽
　　 （坑槽中有松散集料）
　　二、病害产生主要原因
　　 1、设计原因
　　 该高速公路按照1986年规范设计，采用的容许弯沉计算公式是在1972年提出的，仅适用于公路等级较低、沥青路面薄、以柔性基层和水泥稳定基层为主的路面结构设计，用于当前交通量大、重载车多、行车速度快且半刚性基层为主的高速公路路面结构设计，必然带来较大的误差。
　　 2、路面结构类型不合理
　　 原路面结构中上面层为AC-16B型沥青混合料，空隙率偏大，路面渗水率较高，渗透到路面内部的雨水很难排除，路面结构在多雨季节就容易积水甚至饱和，在车辆荷载反复作用下容易导致沥青剥落，从而导致沥青路面水损坏。
　　 3、超载重载对路面的影响
　　 目前公路运输车辆日趋重型化，重载、超载现象日益突出，使沥青路面加速破坏，大大缩短了沥青路面的使用寿命。
　　 4、车况对沥青路面的破坏分析
　　 高速公路上的车辆层次不一，车速交换频繁，加剧路面车辙的形成与发展；此外运营车辆车况差，车辆漏油严重，而柴油的污染降低了沥青胶结料与集料的粘附性，是导致路面产生坑槽、麻面和松散等病害的重要原因。
　　 5、水损坏对路面的影响
　　 水损坏是造成高速公路沥青路面发生损坏的重要原因。水会通过各种途径渗透到路面结构内部，路面结构内部积水如不能及时排除，在车辆荷载的动水压力和温度膨胀的共同反复作用下，将使沥青和集料发生剥离，引起沥青表面层松散、坑槽等早期破坏，同时水还会透过沥青面层而渗入基层，使基层软化、冲刷和唧浆，影响路面的整体强度，最终导致路面破坏，使用寿命降低。
　　 6、 施工原因
　　 该高速公路建设期间当时的施工技术、设备管理及质量控制对路面的工程质量有较大的影响。路面施工压实度采用马歇尔密度的96%进行控制，压实度要求偏低，造成路面压实度不足，为沥青路面的早期破坏留下了隐患。
　　三、路面病害处理
　　 考虑到病害处理的具体特点，施工时以老路面实测代表弯沉值及各层回弹模量来作为评价老路病害的主要因素，具体病害路段经现场调查确定后进行处理。
　　 1、面层病害处理：
　　 （1）、铣刨路段：若出现下面情况之一则需对该段路面进行铣刨面层并回铺同厚度 AC-20C沥青砼并碾压密实，再铺筑规定厚度的SMA-13上面层：
　　 ①、老路面实测代表弯沉值大于0.24mm或老路面的当量回弹模量小于700MPa路段
　　 ②、老路面表面破损严重:
　　 重度裂缝：缝宽≥5mm，缝壁散落严重，明显啃边且支缝多。
　　 重度龟裂：缝宽≥5mm，变形明显，裂块破碎≤20cm。
　　 重度坑槽：深≥25mm，面积大、粗集料散失、表面剥落、多量微坑、车辙沿行车道行车方向明显渠化。
　　 重度沉陷：深≥25mm行车明显不适。
　　 重度车辙：变形较深≥25mm，形成“W”状、雨后车辙槽内明显积水、行车明显不适。
　　 重度拥包：波峰谷高差大≥25mm，修补损坏（修补部分与原路面差别明显不同，且有再次损坏迹象）。
　　 ③、100米范围内破损率大于3.5%的路段；
　　 ④、修补不良及100m范围内修补面积超过15％路段；
　　 ⑤、老路面表面横向裂缝连续、间距小于15且长度大于100米的路段；
　　 ⑥、纵向裂缝大于50米或单条裂缝小于50米、但间距小于10米且连续长度大于100米的路段；
　　 ⑦、老路面表面出现唧浆、松散麻面、泛油、车辙(单处面积大于50m^2)，钻芯取样显示细集料剥离严重的路段。
　　 2、非铣刨路段零星病害：
　　 ①、面层裂缝（横向、纵向）处理：沿裂缝纵伸的方向，用开槽机进行开槽，槽宽深比为１：１或1:1.5（根据深度而定，深度要求不小于2cm），形成“T”字缝槽，用空压机仔细清理缝槽内的灰尘、杂物及松散物，保证缝槽内的清洁，用热空气对缝槽内进行加热使内壁干燥，灌注聚合物高分子密封胶材料。待密封胶固化后贴封不小于20cm宽高分子聚合物抗裂贴。。
　　 ②、面层龟裂、坑槽、松散、沉陷、车辙、拥包、泛油、修补不良等病害处理：根据路面损害的情况，确定所需要铣刨的深度与面积（一般深度不小于4cm，病害边缘外侧不小于10cm），清除坑槽内的杂物及灰尘，铺贴高分子聚合物抗裂贴，再回铺筑4cm AC-20沥清砼并碾压密实。
　　 3、基层（底基层）补强原则：
　　 （1）、铣刨路段：原路面面层有病害的路段，一般情况下基层也存在病害，要求面层铣刨后对基层状况进行现场评定，出现下列情况需铣刨基层再按新结构路面回铺：
　　 ①、基层（底基层）松散、破碎、脱空、沉陷（疑存在结构性破坏）、芯样完整率小于60％段落
　　 ②、基层（底基层）含水量大,存在明显积水
　　 ③、基层（底基层）成块状（边长小于2米）且连续长度大于50米
　　 ④、横向裂缝间距小于10m且连续长度大于100米的路段
　　 ⑥、纵向裂缝大于50米或单条裂缝小于50米、但间距小于10米且连续长度大于100米的路段
　　 （2）、非铣刨路段零星病害：
　　 基层局部零星病害，则挖除破损部分（一般深度不小于10cm，病害边缘外侧不小于30cm），用10#早强贫水泥混凝土回填至原基层顶面(如破损处潮湿，应先向挖除后底面的潮湿面撒干水泥)，均匀洒布透层油，后铺设高分子聚合物防水抗裂膜，再进行面层的分层摊铺压实。
　　 3、铣刨新建处理：对于基层或底基层需铣刨处理且距离较长（大于200米）的路段，则需把老路面全部铣刨后重铺新的组合式路面结构。
　　 4、老路床处理：若底基层开挖或铣刨后发现底基层底面的路床存在潮湿等病害，需要查明原因后将其开挖翻晒后重新碾压或进行换填等处理后，方可进行下一步工序。
　　 5、原桥面铺装处理：当检查桥面铺装层存在病害时，则精铣刨至原水泥混凝土铺装层，并使界面粗糙度小于3mm，从横坡低处向高处满铺双面自粘高分子聚合物防水抗裂贴。再回铺规定厚度的SMA-13铺装层。
　　 6、其余病害:应按《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ 073.2-2001)进行维修补强处理后方可铺筑新路面。
　　四、结语
　　 随着高速公路使用年限和交通量的不断增长，高速公路病害也越来越多，为了给社会公众提供安全、高效、优质、便捷的通行服务，必须及时有效的处理各种路面病害，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益，为社会提供更好更优的交通服务。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-573403.htm