道路路面坑洞修复施工管理研究

王宏岗

(壶关县交通运输局,山西 长治 047300)

1 路面情况

1.1 某国道现场路面状况

路面服务一段时间后,难免会产生损害状况,不论是南下或北上车道,路面破坏的位置大多出现在第3车道,第3车道是重载车辆行驶的车道,破坏状况多为疲劳龟裂、车辙和粒料松脱,上述路面破坏情形都可能让路面产生弱面,下雨时经车辆行驶后,容易产生坑洞[2]。

1.2 坑洞与修补

该国道路面约8年前的坑洞破坏和补修情形,坑洞以单一或连续方式产生,施工人员往往只能短暂封闭车道,进行紧急补修。由于紧临交通,工作危险,为减少维修次数与提升材料耐久性,从工法调整和选择更好材料方向思考,经过8年来通过不断调整防治对策,坑洞频率和严重性,已大幅度降低。

2 坑洞修复的材料提升

2.1 改性沥青取代传统沥青

管养单位现场调查结果显示坑洞产生前,路面的破坏情形以龟裂、车辙和粒料松脱为多[3]。2014年以前,国道路面使用针入度60/70的沥青为主,黏度大约在200 Pa·s左右,较难抵抗重车所造成上述路面破坏状况。管养单位2014年后,开始采用改性沥青,改性沥青在该国道路面的使用效果显着,有效降低车辙、减少龟裂和防止粒料松散,改性沥青黏度在800 Pa·s以上,为传统沥青黏度的4倍以上,具有抵抗重车荷载,延长路面性能,减少坑洞产生机会[4]。

2.2 水泥取代石粉

沥青混凝土一般存在5%的填充料,填充料就是通过200号筛的细粉。由于粗粒料和细粒料也都有少量的细粉,因此,实际上,大都添加2%～3%的石粉做为填充料,沥青拌合厂往往以回收粉尘措施石粉,质量不稳[5]。水泥为良好的抗剥脱剂,添加2%～3%的水泥在沥青混凝土中取代石粉,管养单位在2014年后,全面要求沥青拌和厂设置水泥桶,不断提升抗水侵害,对在降低粒料分离具有实质帮助,减少坑洞发生频率。

2.3 多孔隙沥青混凝土

公路管养单位铺设多孔隙沥青混凝土路面的路段,优先选择车辆高速行驶的区域、需减噪路段、具备侧向排水边沟及雨天容易发生肇事的路段。铺筑多孔隙沥青混凝土路面前,先铺设适当厚度的密级配调整层,增加平整性,消除刨除面积水机率;并控制纵向和横向坡度以利排水,调整层与多孔隙沥青混凝土紧密接合,防止水分侵入基底层或路基,保固路面结构承载力[5]。

2.4 炉渣多孔隙沥青混凝土

该国道K35+000～K36+200间的北上路段,以炉渣替代粗粒料,在2016年铺设改质炉渣多孔隙沥青混凝土[6]、传统材料多孔隙沥青混凝土和开放级配沥青混凝土,进行路面性能评估。炉渣多孔隙沥青混凝土路面至今性能良好,传统材料多孔隙沥青混凝土和开放级配沥青混凝土,2021年刨除重铺。国道管养单位持续评估新材料铺筑情形,应用在坑洞路面,以减少坑洞发生频率。

3 施工管理

3.1 施工监督机制

公路管养单位为提升2014年度路面施工质量,成立现场考核小组,成员为5位资深路面专家。在各段进行路面整修工程期间,请监理单位提报“修补计划书”,小组委员在各段整修工程进行时,不定期至现场及拌和厂考核施作注意事项及流程等。另请资深路面专家考核后,以段为单位提报1份施工考核情形纪录送发监理单位及施工单位,并请监理单位将缺失改善情形,在当季路面分组会议报告。

3.2 落实驻厂机制

沥青混凝土拌和厂完成验厂程序及相关设备调整后,为控管沥青混凝土混合料质量,落实驻厂机制,注意重要事项如下。

驻厂人员到厂应先查看沥青储存桶温度,传统沥青应保持在145～150 ℃,不得太高,改性沥青则是175～180 ℃为宜,以免沥青提早老化。查看输送回收料的马达是否切除供电或炼条,断绝回收料进入拌和鼓的可能性。生产混合料前,先排放2～3盘干料,因为前端级配偏粗且粒料温度不稳,可利用这些材料来热机[7]。上、下午需各作一次热料筛分析,至少运转20 min后才取热斗筛分析,筛分析完成,视需要调整配合比。当料湿或湿度偏低需降产能时,应了解热斗筛分析状况。一般级配会变粗,严重时,应适度调整热斗比例。管控沥青用量为混合料总重4.8%以上,足够沥青包裹粒料,以减少坑洞。管控水泥用量,确认水泥进货单数量,提升路面抗剥脱能力。

3.3 不等厚度刨铺-调整纵坡和横坡高程

传统等厚度维修观点,仅注重修复厚度是否与设计相符,而忽略路面不平现象系属不均匀分布。纵使加铺后,路面仍然可能不平整。进而遇雨天时,可能造成积水现象,再加上重车反复作用下,形成弱点产生坑洞。利用直接水平测量,选择适纵-横坡度设计高程,将原路面与设计面高程差,不等厚度刨铺调整平顺,控制高程,使雨水得以顺利迅速排除,公路管养单位在合同中规定施工单位刨除机需具备6点自动纵横坡调整高程,除了提升行车的平稳与舒适性,同时降低积水在路面上造成可能发生坑洞的诱发因子。

3.4 纵向接缝切割

公路管养单位为增加施工效率及提升施工质量,在K37+600～K39+000采用路面侧边切割工法。在侧边切割处进行取样进行轮迹试验,动稳定值从传统工法的2 953回/mm,提升至侧边切割工法的4 933回/mm,效果显着,降低纵向接缝发生剥脱坑洞机率。除此的外,加强滚压温度与时间管控,同时避免新旧断面出现段差等不连续面,控制纵向和横向坡度的一致性,避免水滞留在路面上。

4 维护管理

4.1 维修时机决定─刨铺前裂缝深度确认

从现场观察得知,疲劳龟裂处往往是后期产生坑洞的位置,当裂缝变成严重状况前,应及时进行一般养护或大型养护[8]。刨铺前应仔细确认路面裂缝深度,刨除厚度至少要大于在裂缝深度,才能有效消除危害因子存在,降低原有裂缝再次发生的机率,减少坑洞数目。钻心位置应在整体裂缝前端、中心和后端,前后的钻心可以明确裂缝成长方向,中心处钻心可以判断裂缝深度。

4.2 定期检查及不定期检查

由各辖区管养单位针对路面坑洞、破裂、跳动、伸缩缝损坏及其他缺失等项目,统计填报路面巡查成果,期望通过调查资料以加强坑洞修复时效及控管路面巡查资料,由各项检测数据作综合分析后,选择最适当的养护工法,排定一般养护与大型养护最佳地点与时间。

4.3 路面承载力评估

沥青混凝土路面受到材料、交通、施工、气候环境等影响,路面状况会逐渐改变,路面承载力可能与刚完工阶段差异颇大,路面一旦损坏则需维修,建立维修及铺筑策略应探讨长期策略。公路管养单位为了解路面的结构能力以落锤式挠度仪建立路面评估方式,在评估路面结构成效上,由于不同点位的挠度值对路面、基底层及路基的反应具有相对性,措施推估路面寿命和养护方式的参考。

4.4 超载车防制措施

2010年～2019年,某国道车辆分布情形车次如表1所示,交通量为通过该地磅路段南北向车流量总和,包含小型车、大车等,比较表列各收费站车流量明显可见2018年及2019年总过站车次明显较2010年多,其客货车和联结车比例2019年比2010年约成长10.56%,同时南下及北上的车流量皆有明显增加的趋势。

表1 近年某国道地磅路段车流量

公路管养单位建置主线筛选式动态地磅,车辆通过时,执法照相机与动态地磅系统同时启动,辨识车辆车号并侦测车辆总重,透过可变标志告知,可直接检测地磅站车辆的车号,告知驾驶人是否无需入磅,入磅车辆精确量测总重,搭配执法照相机,超载车辆径行拍照取缔,属监测取缔系统防止须过磅车辆直接通过发生逃磅行为。

根据交通部相关规程试验道路数据显示,重车行走一次所造成的路面破坏是小型车走5 000次;尤其超载重车对路面的破坏,呈现4次级数的增加,换句话说,规定总重35 t的卡重,若重车超载至40 t,对路面的损坏将会增加(40/35)4=1.7倍,因此40 t重车走一次对路面的破坏,小型车大约要走10 000次才会有相同的路面破坏。而且重车大部分行走于第3车道,因此第3车道受到重车严厉的考验,超载逃磅比例约20%,通过筛选机制,除减少回堵至主线机率,更可降低超载重车对国道造成得路面破坏。

5 近10年路面修复效果分析

表2为2010年～2019年坑洞数与该地区平均年雨量统计表,该地区2010年度平均年雨量1 970 mm,坑洞发生的数量为750个,至2017年度平均年雨量2 912 mm,坑洞发生的数量降为61个,坑洞产生机率大幅度降低,说明该公路部分2010年～2019年度雨季产生的坑洞数明显降低,但2019年度平均年雨量2 759 mm坑洞发生的数量较为提高,通过查阅本地气象局相关数据,2019年8月23日至29日7 d内连续大雨,平均雨量累积约1 100 mm,对比2010年全年雨量,坑洞发生的数量仍大幅降低。

表2 坑洞数与平均年雨量统计表

2010年～2019年数据分析年雨量与坑洞数关系,如图1所示,经由线性回归得判定系数R2为0.006 4,显示雨量与坑洞数发生相关性较低,说明只要材料质量、施工质量,和维护管理机制策略良好,纵然大雨来袭,可以有效防治坑洞产生,公路管养单位近年使用高性能常温沥青混凝土,配合2012年开始持续的应用各项坑洞防制对策,对比2010年使用常温沥青混凝土,于连续降雨日填补坑洞后,坑洞产生及延缓重复坑洞产生的效果显着。

图1 降雨量与坑洞数量关系图

6 结 论

(1)材料提升。使用改性沥青取代传统沥青,提升沥青质量,减少坑洞产生机率;采用水泥取代石粉措施防制剂,提高路面抗水侵害效果;以高性能常温混凝土修补坑洞,延长坑洞修补的耐久性。(2)施工管控。联合高校及科研院所,研究路面材料和施工质量的提升方法,不定期至现场及拌合场考核施作注意事项及流程等;加强滚压温度与时间管控,同时避免新旧断面出现段差等不连续面,控制纵向和横向坡度的一致性,避免水滞留在路面上;刨除机需具备6点自动纵横坡调整高程,以利排水并提升行车平稳与舒适性。(3)维护管理。刨铺前钻心确认路面裂缝深度,刨除厚度超过裂缝深度,消除危害因子存在,减少坑洞数目;利用落锤式挠度仪评估铺面承载力,作为养护方式的参考;建设主线筛选式动态地磅,防制超载车,降低超载重车造成的路面破坏。