炎庆全
【摘要】本文详细的阐述了造成公路损坏的原因,沥青路面损坏的类型及如何养护防治。
【关键词】沥青路面;类型与判别;养护处治
On Asphalt Pavement Diseases Common Types and Treatment Methods
Yan Qing-quan
(Weihui Highway AdministrationWeihuiHenan453100)
【Abstract】This paper describes in detail the causes of damages to roads, asphalt pavement type of corruption and how to conserve its prevention.
【Key words】Asphalt pavement;Type of discrimination;Conservation Treatment
1. 沥青路面损坏的类型与判别
公路使用性能的衰变一般会通过可见的、不同形式的损坏表现出来,不同形式的损坏对公路使用性能也有不同程度的影响。造成公路损坏的原因也是多方面的,有行车荷载因素,有环境因素,此外还有施工和材料的原因等。交通部于08年2月1日颁布实施了新的《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007以下简称《标准》)。统一了高速公路和普通公路的技术状况评定等级,明确了公路损坏分类和识别,提出了公路技术状况评定数据的采集和计算方法,为客观评定公路技术状况提供了依据。在新标准中,将沥青路面病害分为11类21项:龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙、波浪拥抱、泛油、修补。其中,龟裂分为轻、中、重三种类型;块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙、波浪拥抱这八种损坏分为轻、重两种类型;泛油、修补不分轻重。
1.1龟裂。
龟裂是沥青路面最为重要的一种裂缝形式,在路面上表现为相互交错的小网格状裂,因其形状类似乌龟背壳而被称为龟裂。为一系列互相交叉连接的裂缝,将路面分为块度较小的裂块。通常块度于,大的可以达到50mm。与荷载有关,通常发生在轮迹带处。为一系列互相交叉连接的裂缝,将路面分为块度较小的裂块通常块度小于20mm,大的可以达到50m,与荷载有关,通常发生在轮迹带处。
1.1.1龟裂分类:
(1)轻度龟裂:初期龟裂,裂缝细,无散落,路表面无变形。初期表现为一系列互相平行的细裂缝,相互交叉连接的裂缝少或没有。块度20~50cm。
(2)中度龟裂:龟裂的发展期,龟裂状态明显,裂缝区有轻度散落或轻度变形,主要裂缝宽度在2~5mm之间,部分裂缝块度小于0.2m。
(3)重度裂缝:龟裂特征显著,裂块较小,裂缝区变形明显、散落严重,主要裂缝宽度大于5mm,大部分裂缝块度小于0.2m。
1.1.2龟裂产生的原因。
疲劳损坏是产生龟裂的最主要原因。在行车荷载的反复作用下,沥青面层和其下的半刚性基层等整体性材料逐渐失去承载能力,疲劳破坏就会产生。龟裂继续发展往往就会产生坑槽,影响路面行驶舒适性和安全性。
1.2块状裂缝。
块裂表现为纵向和横向裂缝的交错而使路面分裂成近似成直角的多边形大块,块裂的网格在形状和尺寸上都有别于龟裂。为一系列互相交叉连接的裂缝,将路面分为块度较大的裂块。通常块度在50~200cm范围内,与荷载无关,通常发生在整个路面表面上。
1.2.1块裂分类:
按照裂缝块度和裂缝宽度的大小,将块裂分为轻、重两种等级。
(1)轻度块裂:缝细、裂缝区无散落,裂缝宽度在3mm以内,大部分裂缝块度大于1.0m。
(2)重度块裂:缝宽、裂缝区有散落,裂缝宽度在3mm以上,主要裂缝块度在0.5~1.0m之间。
1.2.2块状裂缝产生的原因:
块裂主要是由面层材料的低温收缩和沥青老化所引起,同行车荷载作用关系不大,不象龟裂主要出现在荷载作用的轮迹处。块裂可能出现在整个路面宽度内,范围较大。它的裂缝深度一般仅限于路面表面,对路面承载能力和功能性能都没有太大影响。
1.3纵向裂缝:
纵向裂缝是与道路中线大致平行的单条裂缝,有时伴有少量支缝。 按裂缝宽度大小及裂缝边缘的破坏情况分为轻、重两种等级。纵裂按长度计量,并按0.2m的影响面积换算成损坏面积。
1.3.1纵裂分类:
(1)轻度纵裂:缝细、裂缝壁无散落或有轻微散落,无支缝或有少量支缝,裂缝宽度在3mm以内。
(2)重度纵裂:缝宽、裂缝壁有散落、有支缝,主要缝宽大于3mm。
1.3.2纵裂产生的主要原因。
(1)疲劳损坏。在重复荷载作用下,路面承载能力逐渐不足,就会在经常承受荷载的路面轮迹带处首先产生多条平行的小纵裂,逐渐发展就会成为龟裂。
(2)由于不均匀沉降和裂缝的反射作用也会在路表产生纵缝。在半填半挖路基的分界处、新旧路结合部或路面加宽处,由于路基压实不够,发生不均匀沉降,就会这些位置产生纵向裂缝。
(3)混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,或者老路面层纵向裂缝的反射作用,往往会在路面的中线处产生纵裂。
1.4横向裂缝。
横裂是与道路中线近似垂直的裂缝,有时伴有少量支缝。
按裂缝宽度大小及裂缝边缘的破坏情况分为轻、重两种等级。横裂按长度计量,并按0.2m的影响面积换算成损坏面积。
1.4.1横裂分类:
(1)轻度横裂:缝细、裂缝壁无散落或有轻微散落,无支缝或有少量支缝,裂缝宽度在3mm以内。
(2)重度横裂:缝宽、裂缝贯通整个路面、裂缝壁有散落并伴有少量支缝,主要缝宽大于3mm。
1.4.2横裂产生的主因。
(1)温度变化。如果沥青劲度过大或沥青变硬,在气温下降的时候就容易在垂直于行车方向形成间距大致相同的横向裂缝。因此在气候寒冷地区横缝是一种较为常见的裂缝形式。由低温收缩产生的横向裂缝是自上往下发展的,初期裂缝一般细且浅。
(2)横裂也有可能是一种反射裂缝。半刚性基层裂缝或旧路面裂缝的反射裂缝也是沥青路面产生横向裂缝的一个重要原因。由于反射裂缝产生的横向裂缝是一种自下而上发展的裂缝,因此反映到路面表面时裂缝已经贯穿了整个路面结构。
(3)沥青路面与构造物连接处填土压实不足、固结沉陷等也易在相应的位置产生横向裂缝。根据裂缝发生的位置、深度及是否等间距发生可以大致判断横裂发生的具体原因。
1.5坑槽。
坑槽是局部集料丧失而在路面表面形成的坑洞,可深及不同的路面结构层次。
1.5.1坑槽分类:
按坑槽的深浅及有效面积的大小,将坑槽分为轻、重两个等级,损坏都按面积进行计量。
(1)轻度坑槽:坑浅,有效坑槽面积在0.1m2以内(约0.3m×0.3m)。
(2)重度坑槽:坑深,有效坑槽面积大于0.1m2(约0.3m×0.3m)。
1.5.2坑槽产生的原因:通常是其它病害如龟裂、松散等未及时处理而逐渐发展形成的。当车轮驶过龟裂、松散等病害区域时有时会带走其中已经碎裂的小块面层材料,坑槽就会出现。坑槽的深度可深可浅,浅的坑洞仅限于路面表层,往往是表面松散发展的结果。深的坑洞可深至整个面层结构,一般是由龟裂发展而成。随着水分的进入,在行车荷载的作用下,坑槽的面积和深度都会不断扩大。单独发生的坑槽可能是由于路面施工质量不好如压实不足、上面层厚度不够引起的,也可能是由水损坏引起。这种类型的坑槽多发生在面层较厚的高等级沥青公路上。坑槽是严重影响路面行驶质量和威胁路面行驶安全性的一种病害。因此一般出现坑槽后需要立即进行修补。
1.6松散。
松散是一种从路面表面向下不断发展的集料颗粒流失和沥青结合料流失而造成的路面损坏。
1.6.1松散的分类:
松散按损坏严重程度的不同分为轻、重两种等级,损坏的计量按面积计算。
(1)松散轻:路面细集料散失,出现脱皮、麻面等表面损坏。
(2)松散重:路面粗集料散失,表面出现脱皮、麻面、露骨、剥落、小坑洞等损坏。
1.6.2松散产生的原因:松散是由于沥青和集料之间失去粘结而产生的。
(1)沥青用量偏少;
(2)低温施工;
(3)沥青和集料粘结性差;
(4)沥青老化变硬;
(5)压实不足;
(6)局部集料级配不均匀。
1.7沉陷。
沉陷是路面表面产生的大于10mm的局部凹陷变形,是沥青路面主要结构性破坏形式之一。按沉陷深度大小及对行车舒适性的影响将此类损坏分为轻、重两个等级。
1.7.1沉陷分类:
(1)轻度沉陷:深度在10~25mm之间,正常行车无明显感觉。
(2)重度沉陷:深度大于25mm,正常行车有明显感觉。
1.7.2沉陷产生的原因:路基不均匀沉降;局部开挖回填压实不足;台背回填压实不足;基层破坏。路面沉陷直接影响道路行车舒适性及安全性,因此出现后必须及时进行修复。
1.8车辙。
车辙是在沥青路面表面形成的沿轮迹方向大于10mm的纵向凹陷。按车辙深度的不同分为轻、重两个等级,损坏的计量按长度计算,并按0.4m的影响宽度换算为损坏面积。
1.8.1车辙分类:
(1)轻度车辙:辙槽浅,深度在10~15mm之间。
(2)重度车辙:辙槽深,深度15mm以上。
1.8.2车辙产生的原因:压实性车辙是指由于路面施工缺陷如混合料温度过低、压实遍数过少等造成沥青面层压实度不足,而在行车作用下进一步压密产生的车辙。磨耗性车辙:是指由于重载渠化交通对路面的磨耗作用形成的车辙。
1.9波浪拥包。
波浪拥包指的是由于局部沥青面层材料移动而在路表面形成的有规律的纵向起伏,波峰和波谷间隔很近。波浪拥包是一种对路面行驶质量影响较大的病害形式。按波峰波谷的大小不同将此类损坏分为轻、重两个等级,按波浪拥包涉及的面积大小计量损坏。
1.9.1波浪拥包分类:
(1)轻度波浪拥包:波峰波谷高差小,高差在10~25mm之间。
(2)重度波浪拥包:波峰波谷高差大,高差大于25mm。
1.9.2波浪产生的原因:
(1)波浪拥包产生的首要原因是路面材料设计与施工缺陷;
(2)材料组成设计差如油石比过大、细料过多、施工质量差,使面层材料不足以抵抗车轮水平力的作用;
(3)面层与基层之间存在不稳定夹层,面层在行车荷载作用下推移变形就会形成波浪拥包;
(4)路基冻胀也会在路面局部形成拥包。
1.11泛油。
路面混合料中的沥青向上迁移到道路表面,形成一层有光泽的沥青膜,就被称为泛油。泛油不分严重程度等级。
泛油产生的原因:泛油主要是由于沥青材料设计或施工缺陷造成的。沥青含量过多,混合料中空隙过少,拌和控制不严,沥青高温稳定性差,是产生泛油的主要原因;施工时粘层油用量不当,或雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在动力作用下,沥青膜剥落上浮也会形成路面表面泛油。
1.10修补。
2. 沥青路面常见损坏养护处治
2.1龟裂的修补方法:轻可采用封层类处治,或表面复苏剂、部分深度修补。中:部分深度修补、全深度修补。重:部分深度修补、全深度修补。对于大面积龟裂:结构性罩面、铣刨重铺、厂拌再生、重建。
(1)横向裂缝的处治方法。
对于单条裂缝:轻:宽度小于2.5mm的裂缝可不处治;宽度大于2.5mm的可采用清缝灌缝或开槽灌缝。 重:部分深度修补、全深度修补;如果某个路段的裂缝很多,间距很小,则采用铣刨重铺、重建等措施更加经济有效。
(2)纵向裂缝的处治方法:轻:宽度小于2.5mm的裂缝可不处治;宽度大于2.5mm的可采用清缝灌缝或开槽灌缝。重:部分深度修补、全深度修补;或通过注浆等方法提高断面的稳定性。
(3)块裂的处治方法:轻:清缝灌缝或开槽灌缝。或作封层类处治;面积较小的我们习惯推油封面,面积大的和连续的块裂就要考虑封层了;重:铣刨重铺;
2.2坑槽的处治方法。
坑槽是沥青路面的典型病害之一,严重影响路面平整度和舒适性。若不及时维修,在交通荷载和水的综合作用下,路面会加速破坏,造成养护经费的急剧增长,并严重危及司乘人员的安全。对坑槽进行处治,其目的是及时恢复路面的表面功能和使用性能,防止病害进一步扩大和发展并消除安全隐患。
2.2.1根据坑槽破损表现形式大致可分为以下三类:
(1)表面层产生坑槽:主要是由于沥青路面表面层混合料局部空隙率较大,沥青与石料间的粘附力不强,路表水进入并滞留在表面层的沥青混合料中,在车辆荷载尤其是重载车辆的不断作用下,产生动水压力使表面层沥青从石料表面剥落下来,路面出现局部松散破损,松散石料被车轮卷出,路面自上而下逐渐形成的坑槽。这类坑槽通常深度2~5cm,是产生最早、数量最多的一类。
(2)表面层和中面层同时损坏产生的坑槽:当表面层和中面层混合料因集料离析在同一处地方出现局部孔隙率较大时,路表水较容易渗入并滞留在表面层和中面层内,在行车荷载的作用下,使得中面层和表面层内的沥青剥落,沥青混合料失去粘结强度,导致路表面产生网裂、形变和向外侧推挤,最终形成坑槽,此类坑槽产生数量不多,完全形成后深度一般为8~10cm。
(3)基层破坏形成的坑槽:常见于翻浆现象非常严重的路段,主要是由基层开裂破损、松散,最终反射到面层形成坑槽,这类坑槽深度都大于10cm,半刚性路面较为常见。
2.2.2坑槽的处治方案。
坑槽维修分类。
(1)作为临时性的维修,可以清理坑槽并用热沥青混合料或者冷补料填补。
(2)作为永久性的维修,应采用部分深度或全深度修补。
(3)如果在某路段内坑槽很多,损坏程度较重,则铣刨重铺更为经济有效。、作为临时性的维修,可以清理坑槽并用热沥青混合料或者冷补料填补。、作为永久性的维修,应采用部分深度或全深度修补。、如果在某路段内坑槽很多,损坏程度较重,则铣刨重铺更为经济有效。
2.2.3施工工艺。
沥青路面坑维修施工工艺流程槽如图所示。
(1)施工中的安全标志,标牌的设置必须满足《公路养护安全作业规程》(JTGB/30-200(4)的规定。
(2)气温低于10℃,不宜施工。
(3)坑槽维修应严格按照“圆洞方补,斜洞正补”的原则,沿坑槽损坏部分扩大10cm划线,标出所要维修的坑槽轮廓线,严禁小洞大补。由监理工程师核查批准后,按划好的坑槽轮廓线开槽,切边至坑底稳定部分,最少不得少于3cm;维修前中后均要拍照片存档。
(4)清除槽底、槽壁的松动部分及粉尘、杂物,吹扫干净后。应仔细检查槽底是否有裂缝,如有裂缝,应按裂缝维修要求处治并加贴抗裂贴。确认合格后方可喷洒改性乳化沥青粘层油,用量为0.5Kg/m2,喷洒不到的部位应采取人工涂刷,尤其是四壁应多涂刷1~2遍。
(5)待粘层油完全破乳后填入混合料,改性沥青混合料填入温度应控制在150℃左右。沥青路面综合养护车加热保温料仓中沥青混合料从常温加热到150℃,一般加热时间需要4~6小时,加热时间较长,应特别注意沥青的连续或断续加热产生老化的问题。加热方式应采用温度较低(≤250℃)的导热油系统并辅以较好的保温措施,且每次加料应以当班用量为佳,当班未用完的料不允许重复加热使用。
(6)坑槽面积大于1m2的应采用小型压路机(不得小于1吨)碾压,坑深大于7cm必须分层摊铺,分层压实,碾压温度不得低于140℃,碾压遍数不得少于4遍,且坑边应多压2遍。坑槽面积小于1 m2,应采用小型振动夯压实,碾压遍数不得少于5遍。坑边、四角碾压不到的部位应采用人工夯锤压实。摊铺时应注意松铺系数,根据经验控制坑槽面的松铺厚度,保证压实后的坑槽面与旧路面相接平整,密实。对于不能使用小型压路机压实的小坑,应用小锤夯实。
(7)现场垃圾应及时清理至路外指定地点。
(8)坑槽部位温度应冷却至50℃以下方可开放交通。
(9)如采用补路王进行坑槽修补,则先用加热板加热坑槽处路面,翻松加热软化铺装层,喷洒乳化沥青,加入新的沥青混合料,然后搅拌摊铺,压路机压实成型。
(10)若因基层强度不足造成的坑槽,则应进行挖补,将出现病害基层或土基换填后用沥青混凝土修补面层。
2.2.4质量检验与验收。
(1)沥青混合料的矿料质量及矿料级配应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-200(4)要求。
(2)严格控制各种矿料和沥青用量及各种材料和沥青混合料的加热温度,沥青材料及混合料的各项指标应符合设计、施工规范要求。
(3)沥青混合料应均匀一致,无花白,无粗细料分离和结团成块现象。
(4)注意控制摊铺和碾压温度,碾压至要求的密实度。
2.2.5外观鉴定。
(1)表面应平整密实,不应有泛油、松散、裂缝和明显离析现象。
(2)与旧路面接缝处应紧密,平顺。
2.2.6资料要求。
施工完工后必须具备有以下资料:
(1)所有原材料,混合料的质量检验结果或试验检验报告,包括材料的“三证”资料。
(2)沥青混合料配比,拌和加工控制检验和试验数据资料。
(3)坑槽维修施工记录表和质量检验资料。
2.3拥包、波浪处治。
(1)轻微拥包采用机械刨削或人工挖除,连续出现严重拥包的,如基层稳定,则应全部去除拥包并下挖1cm,用热沥青混合料重做面层,由于基层的原因造成的拥包要处治好基层后再重新做面层。
(2)波浪处治。
轻微波浪或搓板,可在谷底喷洒沥青,匀撒矿料找平、压实。起伏较大时,应顺行车方向铣刨削平,病害严重的应进一步向下处理。
2.4泛油处治。
泛油现象在我们所养护的沥青混凝土路面出现的较少,拌合站出料对油石比控制较严,沥青碎石路面出现泛油情况的较多。根据泛油程度采用不同粒径碎石进行撒铺及碾压。处治的时间应选择在高温季节。撒料应顺行车方向,做到少撒、薄撒、匀撒、无堆积、无空白、无散粒。
(1)只有轻微泛油的路段,可撒上3~5mm石屑或粗砂,并用压路机或控制行车碾压。
(2) 泛油较重的路段,可先撒5~10mm的碎石,用压路机碾压。待稳定后再撒3~5mm的石屑或粗砂,并用压路机或控制行车碾压。
(3)面层含油量高,且已形成软层的严重泛油地段,先撒一层10~15mm的矿料,用压路机强行压入路面,待基本稳定后,再分次撒上5~10mm的矿料,并碾压成型。
2.5松散处治。
(1)因嵌缝料散失出现轻微麻面,在沥青面层不贫油时,可在高温季节撒适当的嵌缝料,并用扫帚扫匀,使嵌缝料填充到石料的空隙中。
(2)大面积麻面应喷洒稠度较高的沥青,并撒适当粒径的嵌缝料,使麻面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。
(3)做稀浆封层处治。对松散路面处理后,再做稀浆封
层。
对于因低气温施工造成的沥青面层松散,先收集好松散料,待气温上升时,重做喷油封层,撒布石屑或粗砂,并用轻型压路机压实。这种施工方式从工序上来说质量无法保证,只适用于低等级公路;对于其他原因引起的松散,比如由基层松软变形而引起的面层龟裂松散、由酸性骨料和沥青老化引起的松散或由沥青含量不足引起的松散,采用的是“挖补”工艺,即将松散部分全部挖除,若基层软弱,先处理好基层,然后再重做面层。
2.6车辙处治。
(1)因面层和基层间有不稳定的夹层而形成的车辙,应该将面层挖出,清除夹层后重做面层。
(2)由于基层强度不足,水稳性能不好,使基层局部下沉而造成的车辙,应先处治基层再做面层。
(3)路面受横向推挤形成的横向波形车辙,如果已经稳定,可将凸出的部分削除,在波谷部分喷洒或涂刷粘层沥青并填补沥青混合料并找平压实。
2.7沉陷处治。
(1)因路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷,若土基和基层已经密实稳定,不在继续下沉,可只补面层。对于路面只是轻微下沉,无破损或少量裂缝,可在沉陷处喷洒粘层沥青,再用沥青混合料填补,并压实整平。
(2)对于路面破损严重,矿料已松动,脱落形成坑槽的,按坑槽的处理办法处理。
(3)对于桥涵台背跳车出现的沉陷,应该挖出后加铺基层处理或采用注浆加固处理。
2.8修补的处治方法:
将修补部分的损坏部分深度修补或全深度修补(替换现有修补)。如果是土基造成的修补损坏应在修补时将土基处理好。