沥青混凝土路面预防性养护措施及其应用

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  【摘 要】 加强道路桥梁的预防性养护,使其经常保持良好的运营状态,对保证公路的服务水平和延长公路使用寿命都具有积极重要的意义。本文笔者结合具体工程实例对沥青混凝土路面预防性养护措施及路面预防性养护方法提出了自己的见解。希望本文能够给工程技术人员在公路沥青路面预防性养护管理上提供技术参考。
  【关键词】 沥青混凝土;路面养护;措施;应用
  一、前言
  公路桥梁是我国经济建设中一项重要的基础设施,随着我国经济建设的不断发展,交通量增长迅速、行车荷重不断加大,造成多数公路未到设计年限,路面已严重损坏。使行车速度降低,磨损和耗油增加,并容易引发交通事故发生。这对公路养护管理者来说,面临的养护任务越来越重,如何搞好公路的养护特别是预防性养护,尽可能地延长道路使用寿命,已是一个不可回避的现实问题。我国政府历来十分重视公路养护问题,“十一五”期间颁布实施了《公路桥梁养护管理工作制度》,同时加大养护资金投入,积极实施公路养护工程和路网结构改造工程,实施了公路桥梁安全隐患排查和治理专项行动,使公路的技术状况和安全水平稳步提升。这对改变长久以来形成的被动养护的局面,维持良好的路面性能,有效提高公路使用年限具有重要的意义。
  二、沥青路面预防性养护的内容及意义
  预防性养护从广义讲即“为了让状态良好的道路系统保持更长时间,延缓未来的破坏,在不增加结构承载能力的前提下改善道路系统的功能状况的一种养护方式。从狭义讲即在周期性路面大中修养护之前,在路面技术状况处于良好状态的情况下,通过选择适当的时机,用适当的、较低成本的养护措施,处治沥青路面裂缝、轻微车辙、老化等表面损坏和改善路面抗滑性能,以达到延缓路面损坏速度、延长路面养护周期、降低全寿命周期费用的目的养护方法”。《公路养护技术规范》明确提出:公路养护工作必须贯彻“预防为主,防治结合”的方针。路面预防性养护,即通过定期路况调查,及时发现路面轻微破损与病害迹象,分析研究其产生原因,对症采取保护性养护措施,防止微小病害进一步扩大,以减缓路面使用性能恶化速度,使路面始终处于良好的服务状态。从而减少翻修次数,大大节省大修费用,并延长路面使用寿命,使路面始终处于良好的服务状态。本文以周口店道路工程路段作为重点研究对象,对沥青混凝土路面常见的病害、路面养护时机及养护措施选择进行了研究。
  三、工程简介
  周口店位于丰台区西南部(如图1所示),是一条南北走向城市主干路,是107国道一部分,起点位于卢沟桥,向南途径射击场路、杜家坎环岛、长辛店大街、长青路,终点与月华大街相接,道路全长约13KM。本次预养护段为周口店路(赵辛店桥-长阳环岛)全长约5.2公里。本次道路预防性养护的主要内容:沥青路面病害处理(4cm)、沥青路面病害处理(10cm)、加固检查井、道路铣刨(1cm)、道路灌缝。
  图1
  1、沥青混凝土路面病害
  在日常的混凝土路面中,我们常见的病害主要由以下几个方面:
  (1)沥青混凝土路面裂缝
  裂缝在道路路面病害中是十分常见的,其早期裂缝对路面不会造成大的危害,然而随着荷载、外部环境的变化,路面裂缝会随之扩展最终导致路面的破坏。沥青混凝土路面裂缝主要包括温缩裂缝与反射裂缝等。就反射裂缝而言,在常用的城市道路中危害比较大且出现的比较普遍。它的产生机理主要是:路面基层在正常的道路使用中其干缩与温缩是普遍存在的现象,车辆在沥青混凝土路面正常运行中,荷载会造成路面应力集中的现象出现,经过车辆的反复循环碾压,其应力集中部位会产生裂缝,同时会出现裂缝扩展从而最终导致破坏路面,裂缝已成为当代沥青混凝土路面破坏的主要类型之一。
  (2)沥青混凝土路面车辙
  沥青混凝土的温度敏感性非常强,且是一种典型的粘弹塑性材料,所以,在道路路面受到反复荷载的作用后,路面会出现永久变形,严重影响汽车通行,这就是沥青混凝土路面车辙病害。
  (3)沥青混凝土路面坑槽
  沥青混凝土路面坑槽的产生主要有设计、施工、使用三个方面的原因。在路面设计时,由于设计空隙率过大会造成混合料不密实,同时在施工时出现的离析与压实度不够会加剧空隙率的增长,随着沥青混凝土路面的使用,沥青会逐渐老化,矿料间的粘合力也会下降,在车辆运行使用的荷载作用下,会使沥青混凝土路面出现松散现象,导致坑槽的出现。而沥青会随着施工过程中温度的不断升高出现老化失效,同时其基层平整度比较低,在温度和车辆双重荷载的影响下会出现应力集中的情况,从而导致局部受损,并逐渐扩展出现坑槽。
  2、关于周口店道路工程微表处专项方案的选择
  沥青混凝土路面出现的一些常见病害不仅会破坏整体路面的机构,随着其逐渐扩展最终会影响到道路的正常使用,而这些病害的共同点都是由于车辆运行的荷载反复积累造成的。所以沥青混凝土路面常见病害只能通过预防性养护来达到路面结构基层的整体完整性。
  根对对该工程出现的问题进行多次调查研究,最终选择微表处专项方案来解决该工程工程现存的问题。然而由于该工程原路面状况会对微表处和稀浆封层的使用效果和使用寿命长生显著影响,为此就要要求原路面有充足的结构强度,原路面的裂缝、坑槽等病害事先必须进行处理。
  3、工程施工前的准备工作
  为保证工程施工顺利进行,在施工队进行施工前,应该进行以下的准备工作:
  (1)摊铺机标准
  微表处摊铺机采用的是体积计量方式,而经混合料设计得出的是各组分材料的质量比例,因此需要对摊铺机进行标定。摊铺机标定结果是否正确,直接关系到混合料实际油石比是否与设计油石比相符。
  (2)路面的清扫
  为了保证微表处层与原路面的良好黏结,要求原路面清洁。原路面上的松散材料、泥、杂草、油污和其他杂物都会影响微表处与原路面的黏结,造成脱皮现象。路面的清洁方法有很多种,国内常用的是用扫帚清扫,国外也有用水清洁或用鼓风机吹方法。用水清洗时应待裂缝干燥后再进行微表处。施工时,应采用适当方法将路面上的登井、阀门箱、跌水式进水口及其他公用设施遮住,免受微表处材料的污染;不允许有集料粒留在路面上。   (3)放样画线
  为了保证微表处沿路线方向摊铺,有时候需要根据路幅宽度、摊铺槽宽度,在保证摊铺次为整数的条件下沿摊铺方向画出控制线。不过,目前国内的大多数施工企业一般不做放样线.而是直接以车道线、路缘石等为参照,摊铺方向可以保证。
  (4)交通管制
  施工过程的交通管制十分重要,一方面是为了保证施工人员和机具安全;另一方面也可防止车辆驶入未成型的微表处层,影响路表美观。
  4、微表处的摊铺具体步骤
  施工准备工作完成后,便可以进行微表处混合料的摊铺:
  (1)将摊铺机开至施工起点处,调整好摊铺槽的宽度、摊铺厚度和拱度。
  (2)再次确认各材料的设定准确无误。
  (3)开动发动机,使拌和器和摊铺槽的螺旋分料器首先转动起来。
  (4)打开各个材料的控制开关,使各组成材料几乎同时进人到拌和器中(BRENING公司的S-HY8000型摊铺机可以控制各材料的出料顺序);应有一名施工人员用铁锹将最初排出的材料接走,倒入旁边的废料车中。
  (5)调节螺旋分料器的转动方向,使稀浆混合料均匀地分布到摊铺槽中。当材料充满摊铺槽1/2左右深度时,操作手示意驾驶员开动摊铺机,以1.5-3.0km/h的速度匀速前进。摊铺的速度变应保证摊铺槽内混合料体积占摊铺槽体积的1/2左右,保证分料器能搅拌到混合料。
  (6)对于摊铺后路面的局部缺陷,应及时人工找补。手工作业可以使用橡胶拖把或者铁锹等工具,但不得使用扫帚。
  (7)应时刻注意各组成材料的使用情况,当任何一种材料接近用完时,应立即关闭各材料的输出,待摊铺槽中的混合料全部摊出到路面上后,摊铺机停止前进。
  (8)施工人员应立即将施工末段1-2m范围内的材料立即清除,倒入废料车中。
  (9)用高压水枪清洗摊铺槽,然后卸下摊铺槽,摊铺机开至料场装料。
  四、预防性养护技术研究
  目前国内外的预防性养护手段、措施种类繁多,将各种预防性养护材料按照施工工艺的不同分成表面封层类和罩面类。
  1、裂缝填封
  在龟裂和网状裂缝等规则线状裂缝处理中裂缝填缝是不适用的,它主要适用于纵向和横向放射裂缝。裂缝填封在使用时有一定的范围局限性,当裂缝小于3mm时,由于裂缝太窄不便施工所以不会采用裂缝填封;当裂缝大于25mm时,裂缝已经形成了一定的规模,裂缝填封不能完成对其养护。密封类和填充类材料是裂缝填封的主要材料,将密封材料灌入开槽处理的裂缝后,起到防水密封的效果。填充材料填充裂缝时主要是将修补材料填入裂缝中,以达到阻止水分进入,同时还能对裂缝两侧路面起到一定程度的补强效果,而作为填充材料的修补材料则是要求无刚度、强度以及抗疲劳性,并且还需要具有足够的粘合力以便于裂缝的粘合。
  2、稀浆封层
  稀浆封层技术是一种将乳化沥青、集料、水和特殊添加剂按合理配比拌和并均匀摊铺到路面上的一种预防性养护措施,具有较好的防水、防滑、耐磨耗、填充作用,它可有效地封闭路面的轻度裂缝,防止水分渗入路面内,提高路面的抗滑性能。该种稀浆混合料的稠度较稀,形态似浆状,铺筑厚度一般在3~l0mm之间,主要起防水或改善恢复路面功能的作用。适用于路基基本稳定、路面出现不同程度的氧化、轻度纵横向裂缝和块裂、磨耗严重或松散老化、渗水的路面和车辙发展已稳定且车辙不严重的路面均适于采用稀浆封层。稀浆封层技术具有快速、有效、成本低等优点,能较好地延长道路的使用寿命。由于乳化沥青稀浆混合料摊铺厚度薄,并且其级配中的粗料分布均匀,路面具有良好的粗糙面,抗滑性能显著提高。可以使磨损、老化、裂缝、松散等病害,迅速得到修复,施工快、造价低、用途广,是一种沥青路面养护用的新工艺、新结构。路面出现明显的疲劳裂缝或车辙较深、温度裂缝严重、炎热地区的泛油路不适宜采用稀浆封层。
  3、雾封层
  在沥青路面均匀的撒布沥青材料,从而达到增强密级配路面的泌水性,以防止骨料的松落,将细小裂缝封闭即是雾封层在沥青路面预防性养护中的主要作用原理。雾封层可以为老化路表除去新鲜沥青,但是对于车辙、基层失效、骨料的过多滑落以及路面严重损坏是没有效果的,但是路面在使用雾封层之后会降低其抗滑性。所以雾封层方法的使用只适于乳化沥青渗透性好的沥青路面,那是因为乳化沥青无法让表面致密的路面得到充分吸收,从而导致路面形成光滑面,造成行车安全系数的下降。雾封层一般适用于碎石、封层老化松散的热沥青混合料等表面以及通车2年~4年的新路面和经过大修1年~2年之后的路面等。路面的防水性和集料粘结作用都可以通过使用雾封层来进行恢复,而且其材料还能渗入到路面结构中去,从而对老化沥青进行补充,使得集料重新粘结。它还能够对经过车辙填补、裂缝填充后的病害痕迹进行覆盖,从而改善路面的外观。雾封层的最大缺点就是其厚度减小,所以它不可能为路面进行补强,雾封层技术只适用于具有足够承载的沥青路面,同时用于治理早期细微裂缝、路况比较好等轻微裂缝损伤的路面。
  4、微表处
  目前被广泛应用于车辙修复、恢复平整度、微裂缝填充等病害的还有微表处方法,理论上是一种稀浆封层的方法,且其对原材料的要求较高、设计标准严格,所以使用后性能效果较好。微表处主要是针对原路面裂缝、坑槽等病害,一旦材料性能出现不合格,设计不适当等情况时,会使微表处混合料的空隙率过高,从而使其泌水功能丧失。微表处的行驶噪声还会随之增大,且其混合料的抗滑性还可能迅速下降,最终影响道路的正常使用;集料洁净程度不够、改性乳化沥青破乳过快以及两者性质出现差异等会使稀浆的稠度变大,在施工中就会出现离析、刮痕等问题;气候的变化也会对微表处造成影响,无论是升温或者降温都会不利于稀浆混合料的破乳,所以气候异常时,应该停止施工。
  5、薄层罩面   连续性铺摊与原有路面的热拌沥青混合料被称为薄层罩面。相比于普通热拌沥青混合料,它的级配更细,所以铺摊厚度比较小。相比于热再生与铣刨重铺,它的优点是可以直接用于原有路面,不需要任何处理,直接将其铺摊于处理后的原路面病害上表面层就可以了。主要特点是施工简单快捷、方便高效,而且对于有足够承载力的大规模严重病害的原有路面效果极佳。通常情况下,薄层罩面厚度为2.5cm~4cm,所以它可以将一部分的荷载分散,同时铺摊还能对原有路面起到一定的保护作用,从而缓解反射裂缝,降低车辙的发生,且效果显著。
  五、主要预防性养护措施适用时机
  1、微表处
  常适用于结构强度足够、表面状况良好的路面,允许的路面损坏类型和程度包括:轻微不规则裂缝、轻微龟裂、轻微车辙、麻面、轻微松散、泛油和磨光。另外在路面抗滑性能较差,构造深度低于0.5mm、摆值<332BPN、横向力系数SFC<30的路面;出现轻微裂缝,路面有渗水现象等都适用。其次,也可用于车辙填补。对mm必须分两层填筑,深度大于40mm时不适用。
  2、稀浆封层
  一般适用于对于轻微程度的线裂、块裂、松散、水损坏等具有一定的处治效果。对于各种程度的路面抗滑性能不足,具有较好的效果。如果路面抗滑性能较差,构造深度<0.5mm、摆值<32BPN、横向力系数SFC<30的路面;出现轻微裂缝,路面有渗水现象等都适用。
  3、雾封层
  适用于中、小交通量,AADT≤5000的路面。另外,结构强度足够、表面状况良好的路面,允许的路面损坏类型和程度包括:轻微不规则裂缝、麻面和轻微松散。如果路面抗滑性能较好,一般要求摆值≥47BPN,构造深度TD≥0.69mm,横向力系数SNC≥50。
  六、结束语
  综上所述,路面预防性养护是对道路路面采取的一种高标准的养护方式,要求在路面尚处于良好状态时,开始采取保护性养护措施,把病害消灭在萌芽状态,使路面始终处于良好的服务状态。预防性养护在国内发展起步晚,尚未得到充分发展,重建设轻养护的思想观念根深蒂固。因此贯彻预防性养护理念成为道路养护工作者的重要任务之一,研究开发道路路面预防性养护技术,实施路面预防性养护是我国道路发展的迫切需要。
  参考文献:
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