高速公路沥青路面坑槽病害的养护

2023-03-12 03:00陈欣
工程建设与设计 2023年3期
关键词:稳定度平整度集料

陈欣

(河北省高速公路集团有限公司青银分公司,石家庄 050021)

1 引言

沥青路面具有行车舒适、振动偏小、表面平坦、路用性能好及施工养护简便等优点,被广泛用作高速公路路面。高速公路使用过程中,在受到车辆荷载、气温等外界因素的影响后,通常会出现车辙、裂缝、泛油和坑槽等病害,影响路用性能[1]。其中,坑槽是沥青路面一种出现概率较高的病害,若不及时处理会导致路面材料发生脱落、松散,从而形成更大的坑槽,使其路面结构被破坏,威胁驾驶人员的生命安全。目前,我国的坑槽修补技术水平已有很大的提高,但仍处于粗犷式修补阶段。本文依据实际养护工程对坑槽病害的养护进行综合研究,可为高速公路坑槽病害养护提供一定技术指导。

2 坑槽类型及修补方法

2.1 坑槽类型

2.1.1 欠压实型坑槽

欠压实型坑槽主要是因为压实不足造成的,施工时混合料温度较高,导致沥青出现严重老化,使沥青路面脆性增加,集料与矿料之间黏结力不足,在行车荷载的作用下产生坑槽。或沥青混合料温度过低,摊铺时出现摊铺不均匀导致压实欠缺而出现坑槽[2]。

2.1.2 厚度不均匀坑槽

主要是下层结构标高尺寸不合格,导致上部沥青材料厚度不均,甚至有些零件的厚度很难达到设计标准的要求,而整车一些材料在车辆运行时被带走,然后出现坑槽问题。

2.1.3 水损坏型坑槽

沥青路面运行中水毁坑的发生率较高,形成较慢。首先,由于水以水膜或水蒸气的形式进入沥青和集料内部,导致黏结性能差,在车辆荷载反复作用下,导致路面出现松动和颗粒流失的问题,从而形成坑槽病害。

2.2 修补方法

2.2.1 热补法

热补法是目前沥青路面坑槽修补常用的方法,主要采用加热方式为红外加热方法,通过对坑槽进行加热,在其软化后用专属机械对加热路面进行耙送、填补热料,是一种永久的修补方法。

2.2.2 冷补法

冷修补法是一种在正常或低温条件下快速修复沥青路面坑槽的方法,主要用于紧急维修。紧急维修时,仅需把坑槽清理干净,将冷补沥青混合料填入槽内,然后用压实机压实即可。压实路面时,也可以用推车碾压或用铁锹人工压实。

2.2.3 热再生法

热再生法是一种目前较为先进的沥青路面坑槽养护方法,主要对路面坑槽处进行间歇式加热,使坑槽处快速升温且达到合适温度时,对废弃沥青混合料进行处理,然后加入适量的新热拌沥青混合料或乳化沥青,并对沥青路面进行整平和碾压修复[3]。

3 工程概况

某高速公路位于平原地区,全线长1 332 km,设计车道为双向四车道,设计车速120 km/h,起点桩号为K1272+000,终点桩号为K2604+000,路基宽36 m,路基平均填高4 m,最大填高6 m,最小填高3.2 m。根据此地段道路水文地质探测结果发现,当地昼夜温差较大,白天温度较高且夜晚温度下降较大,昼夜温度幅度较大,沥青路面出现不同程度坑槽病害,严重影响了行车安全和行车舒适性。因此,本文根据施工规范及该路段的路面结构,采用热补法进行坑槽处理,并优选基层建筑材料,保证施工质量。

4 工程应用

4.1 修补材料物理性能检测

4.1.1 沥青性能

本文进行坑槽修补时所采用沥青为乳化沥青,其质量是沥青混合料是否满足修补的重要因素,根据JTG F 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》对其进行物理性能检测。

4.1.2 集料性能

通常在选取集料时按照就地取材原则,所选取的碎石要具有以下特点且满足应力吸收层集料要求。

1)硬度:要具有一定的压碎值和磨耗值,以满足行车荷载的需求。

2)岩性:选择碱性或中性集料,避免酸性集料。

3)表面特征:选择表面粗糙、粒径较大且形状多为立方体的集料。

4)黏附性:要求具有较强的黏附性,以确保雨季时,在行车荷载以及水压力下不会导致沥青与集料的脱离。

4.1.3 水泥

本项目在施工时所采用的水泥为32.5普通硅酸盐水泥,并对其物理性质进行物理实验,其实验结果见表1。

表1 水泥物理性能指标表

综上所述,本文所选用的沥青、集料及水泥均满足路面坑槽修补施工。

4.2 施工工艺

1)施工前准备。施工前将路面清理干净,确保坑槽内部干净、干燥整洁无杂质,提前检查机械设备,并进行开机检查,确保机械设备可以正常运行,对病害路段进行交通管制。

2)确定坑槽面积及开挖。10 cm以上的正方形区域沿病害部位外围向外扩大,作为坑槽的修复区域。在确定病害处理范围后,使用切割设备挖掘受损路面,并确保坑底平整。。

3)添加原材料及压实。坑槽内部清理完成之后,将黏层油喷洒于坑槽内部,用量为0.4~0.6 kg/m2。然后将配置好的乳化沥青修补剂放置坑槽中,用小型振动压路机进行压实。

4)开放交通。坑槽修补之久,将路面打扫干净,养护两小时后,方可开放交通。

4.3 路用性能检测

4.3.1 高温稳定性

沥青混合料在高温情况下在经过车辆荷载的反复作用下,不产生车辙、拥包、推移等病害的能力为高温稳定性,即沥青路面在高温时仍具有良好的强度和刚度。通常对试件进行车辙试验,以动稳定度作为评价沥青混合料的高温稳定性指标,其公式如式(1)所示:

式中,DS为动稳定度,次/mm;d1为对应时间t1的变形量,mm;d2为对应时间t2的变形量,mm;C1为修正系数,取1.0;C2为试件系数,取1.0;N为试件轮碾速度,取42次/min。

本文对修补前后路面高温稳定性进行车辙试验,其试验结果如表2及图1所示。

表2 车辙试验数据表

图1 修补前后动稳定度对比图

由图1可知,修补前,试件A的动稳定度为2 753次/min;试件B的动稳定度为2 678次/min;试件C的动稳定度为3 127次/min;平均动稳定度为2 853次/min;其动稳定度值均大于技术要求值(大于2 400次/min)。修补后,试件D的动稳定度为3 762次/min;试件E的动稳定度为3 659次/min;试件F的动稳定度为3 811次/min;平均动稳定度为3 744次/min;其动稳定度值均大于技术要求值(大于2 400次/min)。由上述数据可知,修补后路面满足高温性能,道路可正常运行。

4.3.2 平整度检测

路面平整度能够反映沥青路面的行车舒适性,本文在坑槽修补之后,根据规范要求采用3 m直尺测得路面平整度,据JTG F 80—2004《公路工程质量检验评定标准》沥青路面3 m直尺测量值允许误差为3 mm。并根据公式将试验路段3 m直尺测量值转换为国际平整度指数(IRI值),试验路段IRI指数检测结果见表3,转换公式如式(2)所示:

式中,X为3 m直尺测量值,mm。

表3 试验路段I RI指数

由表3可知,K1272+230+K1272+330段的IRI平均值为0.26 m/km;K1272+330+K1272+430段的IRI平均值为0.58 m/km;K1272+430+K1272+530段的IRI平均值为0.68 m/km;依据JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求段的IRI应当小于2 m/km,而本项目4条试验路段的IRI均远远小于2 m/km均满足规范要求,说明热补修补后已改善沥青路面平整度,满足道路施工质量要求且保证行车安全和舒适度。

5 结语

本文对沥青路面坑槽病害进行研究,结合实际工程对不同坑槽形成原因进行介绍,并阐述了不同坑槽修补方法如何应用。在养护工程中,检测热修补方法所采用的修补材料的物理指标是否满足施工要求,对施工工艺也进行了详细阐述。同时检测了修补完成后路面的高温稳定性及路面平整度,结果表明,高温稳定性及平整度均满足路用使用性能,可为高速公路坑槽病害养护提供一定技术指导。

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