新疆S210线库和公路预防性养护方案研究

奚 鹤

(新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006)

1 S210线库和公路概况

S210线库和公路是G217线与G315线的重要连接线，穿越塔克拉玛干沙漠。S210线起点位于G217线K1089库车立交处，终点位于G315线K2443处，全长642.3 km，该公路等级为二级公路，设计速度80 km/h。

S210线库和公路K136～K165段和K191～K220段自2008年底建成通车至2016年，沙雅公路分局和阿拉尔公路管理分局一直对其进行日常养护，未进行大中修养护处理。在长期交通荷载和气候环境因素作用下，路面出现了纵、横裂缝、块裂、龟裂、松散等病害，已经影响到行车舒适性和安全性。为了防止此路段公路病害的迅速扩展和使用性能迅速降低，急需对既有公路进行预防性养护，延长使用寿命并使路面使用状况在使用寿命期间保持在相对较高的服务水平，有效改善行车舒适性和安全性。

本项目位于天山山麓以南、塔里木盆地北缘，地处塔里木河流域。地形平缓，局部段落分布有低矮沙丘，海拔高度在985 m～1 020 m之间，沿线两侧主要为胡杨、红柳和盐梭梭等灌木植被。所处区域为大陆性温暖带干旱气候，年平均蒸发量达1 137mm，年平均降水量仅为43 mm。夏季干热，冬季干冷，昼夜温差大，气候变化剧烈。

S210线路基宽10 m，路面宽8.5 m，填方边坡均为1∶3，挖方边坡均为1∶4。路基采用风积沙填筑，以填方为主，平均填土高度约1.5 m，路基填土分层填筑、压实，路基总体情况良好。路面结构为：4 cm中粒式沥青混凝土(AC-16 c)+12 cm级配砾石基层+25 cm天然砂砾底基层。天然砂砾底基层下设置了一层聚丙烯编织布，防止砂砾因车辆荷载作用陷入风积沙路基。

2 病害原因分析

2.1 路基病害原因分析

(1)土路肩亏损。土路肩亏损主要是由于雨水冲刷、风蚀造成的。

(2)边坡冲沟。由于路基填料为风积沙，雨水冲蚀掏刷引起路基边坡出现局部冲沟和缺口，如不及时填料整修，冲沟会快速发展扩大，影响路基的稳定。

(3)亏坡。主要是由于雨水冲刷以及风蚀造成路基亏坡。由于本段路基填料为风积沙，沙粒易被风和雨带走，风积沙边坡逐渐被掏空、陡立，导致路基亏坡。

2.2 路面病害原因分析

(1)横向裂缝。根据现场路面挖探观测可知，本段横向裂缝基本自上而下发展，贯通沥青混凝土面层，而级配砾石基层没有裂缝。从路面钻芯、挖探情况看，沥青面层整体性、强度一般，路面基层为级配砾石，无基层反射裂缝。

本项目夏季昼夜温差可达20 ℃以上，寒暑悬殊、昼夜温差大。夜间气温迅速降低，沥青面层温度也随之下降，温度应力增长的速度大于沥青混合料的应力松弛速度，当超过混合料的极限拉伸应变时便产生了开裂。由此可判断，横向裂缝主要是沥青混凝土温度收缩所致。

(2)纵向裂缝。根据现场调查可知，本段纵向裂缝病害主要分布于路基中心线附近，与道路中线大致平行，并且间断出现。

(3)块状裂缝。块状裂缝是沥青面层在行车荷载的重复作用下，横向裂缝逐步发展，路面逐渐产生疲劳破坏，纵向裂缝贯穿于横向裂缝之间，横纵裂缝交错产生块状裂缝。

(4)龟裂。龟裂是本段路面病害类型之一，龟裂表现为分布于整个路面宽度内，但轮迹带处龟裂发展较为严重。结合现场路况调查与检测，初步判断本段龟裂病害产生原因主要是由于路面疲劳和低温缩裂所致。

2.3 桥涵病害原因分析

(1)桥板、台身裂缝。桥板、台身裂缝主要为非结构裂缝，主要受外界温度变化、混凝土收缩等因素引起。

(2)涵洞铰缝填料脱落。施工工艺不到位，加之车辆的冲击作用，导致洞顶铰缝填料脱落，进而导致顶板间距扩大。

(3)涵洞铰缝渗水。接缝施工工艺不到位导致接缝脱落、板间距扩大，使得水分下渗；防水层设置不足。

(4)锥坡开裂破损。一般是由于填土不密实，地基不均匀沉降造成；有部分锥坡坡面破碎严重，是由于基础压实度不足，受到重物冲击产生的。

3 预防性养护方案

3.1 路基预防性养护方案

(1)土路肩亏损。对土路肩亏损病害，采用天然砂砾培填土路肩，培填压实后与路面边缘同高，横坡为3%。

(2)边坡冲沟。对边坡冲沟病害，采用天然砂砾填充冲沟和缺口并夯实，避免冲沟继续发展扩大。

(3)亏坡。对路基亏坡病害，利用天然砂砾进行填筑修整，恢复原状，修整后的路基边坡维持原有边坡坡率的1∶3。

3.2 路面病害处治

(1)纵、横向裂缝

①对于宽度小于8 mm裂缝，将缝隙清扫干净，再采取预防性养护方案(微表处或薄层罩面)。

②对于宽度大于8 mm小于20 mm的重度裂缝，先将边缘松动的部分清除，把缝隙清扫干净后用压缩空气吹去缝隙中尘土，灌注沥青灌缝胶。然后均匀撒布一层2～5 mm洁净石屑，采用胶轮压路机进行碾压密实，清除缝外多余的沥青及石屑。

③对于宽度大于20 mm的重度裂缝，先挖除原有沥青面层，将级配砾石基层顶面清扫干净后撒布透层油，最后在老路挖除沥青面层部位摊铺4 cm细粒式沥青混凝土(AC-10)并压实成型。

④对于老路已经处理且处治状态较好的纵、横向裂缝，直接采取预防性养护方案；处治状态较差的裂缝应对比裂缝宽度选择上述①～③方案进行处治；有压缝带的裂缝，应机械铲除压缝带后再进行预防性养护处理。

(2)龟、块裂

①对于轻度的路面龟裂、块裂等病害，将缝隙清扫干净，再采取预防性养护方案(微表处或薄层罩面)。

②对于路面龟裂(中～重度)、块裂(重度)、坑槽等病害，先挖除病害部位原有沥青面层，将级配砾石基层顶面清扫干净后撒布透层油，再铺设4 cm细粒式沥青混凝土(AC-10)进行修补并压实成型。

3.3 路面预防性养护方案

经过弯沉检测，对K136～K165段和K191～K220段路面结构强度进行评价，如图1和图2。

图1 K136～K165段路面结构强度指数分布图

图2 K191～K220段路面结构强度指数分布图

本项目共检测58 km，路面结构强度指数评定为“优”的段落为50 km，占路线长度的86.2%，路面结构强度指数评定为“良”的段落为4 km，占路线长度的13.8%。PSSI强度指数平均值为94.27，评定为“优”，为路面预防性养护提供了良好的基础。

通过路面结构强度指数评价分析后，结合路况特点及PCI评价指数确定了路面养护方案见表1。

表1 路面养护方案一览表

3.4 桥涵防性养护方案

桥涵预防性养护的工作保证使用的舒适性和安全性，并使维修实施的规模较小，对交通干扰小。

(1)裂缝处理。对于缝宽<0.15 mm的裂缝，采用表面封闭法，涂刷环氧树脂胶；对于较深、缝宽≥0.15 mm的裂缝，采用压力灌浆法灌缝处理。

(2)锥坡破损。对于较轻的微破损用水泥砂浆进行修补；对于较严重的破损，拆除原有锥坡，重新修筑。

(3)墩台和缘石破损。对于缘石和墩台破损部位，采用C30现浇混凝土进行修复。

(4)涵洞铰缝填料脱落渗水。对于盖板铰缝填料脱落渗水，利用环氧砂浆填补铰缝，涵洞内渗水泛白部位涂刷聚脲防水涂料；麻面病害采用水泥砂浆进行抹面处理。

(5)防水层。在整个桥面、明涵表面涂刷聚脲防水涂料作为防水层。

4 结 语

(1)本文介绍了新疆S210线库和公路的地理位置和自然环境，总结了路基病害主要有土路肩亏损、边坡冲沟、亏坡，路面病害主要有横、纵向裂缝、块状裂缝和龟裂，桥涵病害主要有桥板、台身裂缝、涵洞铰缝填料脱落、涵洞铰缝渗水、锥坡开裂破损，并结合本项目自然环境条件分析了各种病害产生的原因。

(2)针对路基、路面、桥涵病害类型，制定了相应的预防性养护方案。

S210线库和公路K136～K165段和K191～K220段预防性养护工程自交工至现在已接近四年，现有路基、路面和桥涵使用性能良好，证明了预防性养护减缓了该公路病害的发展过程，延长了该公路的使用寿命，节约了养护维修资金，为今后新疆沙漠地区公路的预防性养护提供了技术参考。