孙亚丽 (中铁四局集团第一工程有限公司,安徽 合肥 230041)
沥青路面因其表面平整、无接缝、行车舒适性好、噪音小、养护容易等优点,受到国内外广泛青睐,在全世界范围内大面积修建。
沥青混合料作为一种典型的粘弹性材料,力学性质受温度影响大,容易引发车辙损坏现象。文章结合实际的工程养护经验,主要从施工和养护两个方面对沥青路面车辙损坏处治技术做出探讨。
车辙是沥青路面在汽车荷载反复作用下产生竖直方向永久变形的累积。目前,车辙大多被分为磨损型车辙、压密型车辙、失稳型车辙和结构型车辙四类,其特点和形成原因如表1所示。
由表1知,车辙产生原因大致可归结于:①设计阶段,路面结构层设计方法存在缺陷,忽略了车辙的影响;②施工阶段,沥青路面铺筑过程可能存在压实不充分或为片面追求平整度而在温度较低的情况下碾压造成压实度不足;③运营阶段,交通渠化影响突出,公路交通超载、超限现象严重;④养护阶段,车辙检测和处治不及时,处治技术不到位,使得车辙损坏劣化。
针对车辙产生原因,运营阶段的交通渠化适应我国交通现状,而“治超治限”则是交管部门的任务。作为一个养护管理工作者,从养护管理角度出发,可以从施工和养护角度对车辙处治技术做出探讨和建议。
图1 微表处填补原理
沥青路面抗车辙能力与施工过程中的材料选取和施工质量控制紧密相关。为防车辙损坏现象发生,可以从沥青材料、抗车辙剂和质量控制环节入手。
2.1.1 采用优质沥青和合理混合料级配结构
改性沥青的粘度大于普通沥青粘度,且抗车辙能力明显优于普通沥青。骨架密实型级配的嵌挤作用能提高沥青混合料的高温性能,很好的改善沥青层高温稳定性,有效减少高温导致的失稳型车辙,提高路面抗车辙能力。
2.1.2 使用抗车辙剂
抗车辙剂通过与沥青混合料的胶结作用、加筋作用和嵌挤作用,以及提高沥青混合料高温劲度模量来有效提高沥青混合料的高温抗车辙性能。其具备以下优点:①使用方便,将抗车辙剂直接投放至混合料拌缸中即可;②存储方便,对存储条件没有特殊要求,而且品质保证时间久;③不会导致沥青与改性剂相容性问题;④不需要特殊的设备和受过专门训练的人员;⑤经济。目前市场上的抗车辙剂种类较多,常见的有国产海川车辙王、法国PRPLAST.S等。
2.1.3 严把质量关。
施工过程中要严格控制好质、量、时间和度。做到以下四点:①防止混合料离析造成级配偏差,形成软弱混合料影响混合料质量;②严格控制油石比;③及时碾压,不可漏压;④充分压实,不可片面追求平整度。
通过多年养护经验和调查发现,车辙病害主要发生在行车道上,且主要以压密型车辙和失稳型车辙损坏为主。磨损型车辙无需专门维修,我国所见甚少。结构型车辙也很少发生,在设计阶段做好车辙控制和验算就能得到有效处治。下面重点探讨压密型车辙和失稳型车辙处治技术。
2.2.1 微表处车辙填补技术
微表处填补车辙技术是由专用设备将聚合物改性乳化沥青、级配集料、填料等按照设计比在常温下经强制搅拌后形成稀浆混合料,采用V型摊铺槽摊铺到辙槽内,并具有一定的预留拱度的不等厚摊技术。其原理和设备如图1所示。
微表处填补技术施工工艺先进、速度快、成本低、经济高效。针对压密型和磨耗型等比较稳定的车辙,微表处填补车辙技术能够很好的处治。
四种车辙特点及成因 表1
2.2.2 精铣刨刮平技术
精铣刨刮平技术是通过在普通铣刨机上更换“精铣刨鼓”,利用精铣刨鼓刀间距更小的特点,对路面实施更细密的铣刨刮平处理的技术。精铣刨鼓和精铣刨刮平路面如图2所示。
图2 精铣刨刮平路面
精铣刨刮平技术,一方面可以对路面进行一定厚度的铣刨处理,实现找平;另一方面,可以在沥青路面上铣刨出一个新的、具有细密纹理的路面,从而增加路面的摩擦力。由于精铣刨只是刮平路面沟槽和辙痕,铣刨深度不会影响原有的面层,因此精铣刨后的路面无须加铺新面层就能迅速开放交通。
精铣刨刮平技术主要适用于以下情况:①主要产生在面层的失稳型车辙,有明显的隆起;②车辙25mm以上,并且基本稳定;③沥青混凝土面层上、中、下各层结合较好的,且车辙隆起部位无严重松散、开裂现象。
尽管精铣刨刮平技术不能够消除路面结构深层损坏,但却能够一定限度的恢复路面抗滑能力、平整度,有效处治车辙损坏,而且能够迅速恢复交通,因此是一种理想的节约成本、延长路面使用寿命、且快速的车辙处治技术。
2.2.3 铣刨热摊铺技术
铣刨热摊铺技术是在车辙发生区域,先铣刨掉各病害层,再加铺沥青层面层的修补技术。该处治技术多用于车辙面积大,深度较深,连续长度较长,以及基层或路基发生永久性变形的结构型车辙或失稳型车辙。铣刨热摊铺如图3所示。
铣刨热摊铺修补技术成本高、工艺复杂、设备多、施工速度慢,能全面恢复路面各方面性能。因此,在车辙处治方案选取时应充分考虑车辙分布的深度和分布的范围。
2.2.4 就地热再生技术
就地热再生技术是通过对原路面加热软化、耙松后,与加入的改性剂、沥青、新拌沥青混合料一起拌和形成新的沥青混合料,然后摊铺、压实后成为再生后的路面结构层的一种再生技术。该技术旧料利用率100%,再生厚度一般为20mm~50mm。
图3 铣刨热摊铺现场
沥青路面现场热再生技术适用于面层的大中修工程,以及交通疏导困难、长距离、大面积路面维修作业,特别适合城市高等级道路和高速公路沥青路面大中修。对路面磨损型车辙和不太严重的失稳型车辙处治效果良好。其施工流程及施工现场如图4所示。
图4 就地热再生技术施工流程
车辙是高速公路沥青路面最常见的一种损坏。国内外学者和工程师们在车辙处治课题上做了诸多研究和实践,且取得了一定的研究成果和实践经验。但由于沥青路面设计理论以弹性层状体系理论为基础,与实际路面结构不符;加之各国交通情况不一,地理气候各异,所呈现的车辙问题也不尽相同,未能从根本上找到彻底解决车辙的统一方案。
本文在国内外已有研究基础上,针对本国交通和地理气候实情,从施工和养护阶段对车辙损坏处治技术做出了以下几个方面的探讨。
①施工阶段,建议施工单位严格控制质、量、时间和度。通过采用优质沥青和合理级配、添加抗车辙剂和质量把关来预防车辙出现。
②养护阶段,针对车辙出现的时间、类型、深度及成因提出了适用且高效经济的处治技术。
要很好的处治车辙损坏,我们根据车辙类型及特点采用恰当的处治方案,以达到经济高效、节能环保,又能提高路面性能和道路使用寿命的目的。
[1]刘国锋.广韶沥青路面高温车辙及其影响因素分析[D].长沙:长沙理工大学,2006.
[2]张毅.陕西省高速公路沥青路面车辙成因及对策研究[D].西安:长安大学,2004.
[3]王静.河北省高速公路沥青路面高温病害及防治措施研究[D].天津:河北工业大学,2006.
[4]孙宗元,李冬雪.岩沥青混合料高温性能的车辙对比试验分析[J].交通运输工程与信息学报,2011(2).
[5]乐瑜,江建.沥青路面车辙损坏成因分析与防治对策[J].黑龙江交通科技,2011(7).
[6]JTGD50-2006,公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.