高速公路沥青路面平整度因素分析及处治

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  【摘 要】路面的平整度与路面结构层次的平整状况有着一定的联系,即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上,路面面层由于直接与车辆及大气接触,不平整的表面将会增大行车阻力,并使车辆产生附加振动作用。这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全及驾驶的平稳和乘客的舒适。同时,这种振动作用还会对路面施加冲击力,从而加剧路面和汽车机件的损坏及轮胎的磨损,并增大油料的损耗。而且,不平整的路面会积滞雨水,加速路面的破坏,加大养路费开支及减少公路使用年限。在高等级公路路面中,沥青混凝土路面平整度的控制显得尤其重要,它是衡量质量好坏的主要指标,是压实度、设计配合比、施工水平、机械状况及操作水平多方面的综合体现。
  【关键词】沥青路面;平整度;高速公路;处治
  1.高速公路沥青路面平整度影响因素分析
  1.1路基不均匀沉降的影响
  路基是路面的基础,路基的不均匀沉陷,必然会引起路面的不平整,分析其原因,主要是:
  (1)路基填料控制不好,路面形成高低不平,养护人员挖开路面后,发现部分路段路基是由建筑垃圾、工业垃圾填筑的,土质原因,采用高液限土填筑的路段,不同程度的出现了路基不均匀沉降。
  (2)半挖半填路基的接合部处理不当、路基的压实度不足,路基填料的含水量大,未能按规范要求挖台阶施工,造成路基在填料接缝接合部产生裂缝和沉降。
  (3)特殊地段、路基防护排水不完善,使部分路基浸泡在地下水之中,有部分路基修筑在软土地段,因软土的压缩性大,在自重的作用下产生沉降,部分路段是由于路基的防护、排水系统不完善造成不均勻沉陷、水流不畅,引起路基变形。
  1.2桥梁涵洞两端及桥梁伸缩缝的跳车影响
  桥梁、涵洞两端及桥梁伸缩缝的跳车,严重影响着路面整体平整度。主要表现在:
  (1)桥梁、涵洞的台背填土,由于压实机械的作业面狭小而压实不到位,通车后,车辆对路面压力传递引起路基的压缩沉降。
  (2)台背填料与台身的刚度差别大,造成沉降不均匀。
  (3)在桥梁、涵洞与路基结合处,常会产生细小缩裂缝,雨水渗入后,使路基产生病害,导致该处路基发生沉陷。
  (4)桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不当,会产生跳车现象。
  1.3基层、底基层不平整对路面平整度的影响
  沥青面层以下结构层的平整度直接制约着沥青面层的平整度,是沥青路面平整度控制的最直接因素,基层平整度不好会使面层厚薄不均,使路面达不到高水平的平整度,并使初始平整度良好的沥青面层在开放交通后较快的下降,而基层的平整度又受其下底基层和路基平整度的影响,因此,要坚决杜绝以往“基层不平面层调,下层不平上层找的老习惯,从路基开始就认真抓好各层的平整度。
  1.4材料与沥青混合料的影响
  在影响路面施工质量的各种因素中,主要材料的质量和沥青混合料的配合比设计及沥青配合料的拌和也是很重要的,往往由于混合料质量方面的原因造成危害:
  (1)沥青混合料的配合比不合理从而导致路面的各种病害。
  (2)沥青混合料的拌合不均匀使路面难以摊铺成型。
  (3)由于集料圆滑,破碎表面很少,使路面稳定性不足而造成车辙和拥包等缺陷。
  1.5路面施工机械及施工工艺的影响
  目前,路面施工已形成机械配套化,下面按施工各环节进行分析。
  1.5.1摊铺机及摊铺工艺
  摊铺机的工作性能好坏影响摊铺平整度,性能不好的摊铺机即使拌和料合格,铺出的油面也会离析,粗细不匀,经碾压坑洼不平,粒料越大越明显。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动以及供料系统速度忽快忽慢都会影响到路面平整度。
  1.5.2压路机及碾压工艺
  压路机的机型、性能、组合以及碾压工艺(包括碾压温度、速度、路线、次序等)、司机操作等都关系着路面的平整度。
  1.6接缝处理的影响
  接缝有横向接缝(施工缝)和纵向接缝两种。如果接缝处理不当时容易产生的缺陷是接缝处下凹或凸起,以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹甚至松散,严重影响路面平整度,所以不仅要方法得当而且应引起足够重视。
  1.7现场施工的影响
  料场的布置不科学,场地未硬化,材料的分类不明确,施工机械乱停乱放,在刚铺好碾压完毕待冷却的路面上停放会造成路面坑洼不平,废料乱扔乱抛,散在路面上易粘接成疙,应特别注意,摊铺机前须有人铲除汽车散料,防止摊铺机碾压影响摊铺机工作。压路机后派专人捡除油皮,防止粘接路面成油丁。
  2.提高高速公路沥青路面平整度的控制措施
  2.1路基的施工控制
  2.1.1路堤填筑前原地面处理
  要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理。
  (1)填筑路堤时应首先进行原地面处理。当路堤填筑高度不小于1.0M时,应注意将路基范围内的树根,草丛全部挖除。若基底的表层土系腐殖土,则须用挖掘机或人工将基表层土清除换填。路堤通过耕地时,路堤填筑施工前必须预先填平压实。如其中有机质含量和其他杂质较多时,碾压时因弹性过大,不易压实,应换填土。
  (2)坡面基底处理。当坡面较小(横坡小于1:5)时,只需清除坡面上的表层,其处理方法同上。但坡度较大(横坡大于1:5)时,应将坡面做成台阶,让填料充分嵌在地基里,以防止路堤的滑移。
  2.1.2路堤填料
  路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。对于液限大于50,塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土,若由于费用和当地土质的原因,受工程作业现场条件限制,必须使用,作如下处理:
  (1)控制最佳含水量,保证填土在最佳含水量下达到最佳压实度。由于当地土质含水量特别大,通过翻晒来实现,使其达到最佳含水量。   (2)掺外加剂改良。
  2.1.3填土路基压实
  路基施工时,应严格按现行《公路路基施工技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来重视。
  2.1.4特殊地基处理
  软土地基具有极大的破坏性,一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理,处理的方法为:
  (1)对于路基高度不高,软土层或淤泥层比较薄的地段,如我们采用砂砾垫层、置换填土、反压护道、抛石挤淤的方法处理,以增强路基的承载力。
  (2)对于排水地基,根据实地情况,如采用砂砾垫层法、袋装砂井法、砂桩、塑料板排水法及置换填土来处理。
  (3)对于软土地基或湿陷性黄土地区比较复杂的地基情况,如采用垫隔土工布、碎石桩、加固土桩及强夯的办法处理。
  2.1.5完善排水设施
  为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以截断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,注意防渗以及水土保持问题。
  2.2桥梁涵洞两端及桥梁伸缩缝的防治措施
  桥头、涵洞两端引起的跳车现象,成为各个公路路线上一个主要克服和攻关项目,要对其彻底进行治理好,我认为要从以下几点着手:
  (1)地基加固处理,软土属高压缩、大变形地基,对该地基首先采用插塑料板、袋装砂井的超载预压等方法进行排水加固,其次根据填方路堤的压力计算,采用粉喷桩、挤密桩等进行加固处理。
  (2)桥头设计过渡段,即在一定长度范围内铺设过渡性路面或设置搭板,可以将柔性结构路段产生的较大沉降通过过渡段至桥涵结构物上,使车辆行驶不致于产生跳车。
  (3)台背填料的选择,在挖方地段的台背回填部位,因场地特别窄小,可选用当地的石渣、砂砾等優质填料;在高填方的拱涵及涵洞与侧墙的相接部位,尽量选用内摩擦角大的填料进行填筑。
  (4)在靠近构造物背后设置必要的地下排水设施,也可在桥台与填方结合处及过渡段的路面下设置垫层,防止路面下渗水进入填方。
  2.3底基层、基层施工质量控制
  2.3.1做好底基层是关键
  (1)严格按照《公路路面基层施工技术规范》要求进行底基层和基层施工。
  (2)加强基层养护,在基层施工完成后,采用不透水薄膜或湿砂进行养护,也可以采用喷洒沥青乳液保护。
  (3)严格控制基层平整。
  2.3.2提高基层施工质量
  (1)沥青路面的平整度受其下基层平整度的影响较大,而基层的平整度又受底基层平整度的影响。因此,要达到优良平整度必须从路基平整度开始,控制好路基高程、压实度、平整度,逐层向上都要严格按照规范施工。
  (2)提高基层的平整度,施工中应注意:
  ①水泥稳定类混合料采用集中厂拌,摊铺机铺筑。应严格控制好混合料配合比。
  ②对设计厚度超过30cm的,应分两层摊铺,精确测设标高基准线,严格控制摊铺厚度,摊铺宽度控制在6-8m平整度效果最佳。
  ③严格控制水泥剂量和含水量,避免造成基层强度不足出现不利碾压的情况。
  ④控制水泥稳定类混合料的作业长度,综合考虑水泥的终凝时间、延迟时间对施工质量的影响,施工机械的效率及气候条件等因素,保证碾压质量,并尽可能减少接缝。
  2.4材料与沥青混合料质量的控制
  2.4.1沥青
  乳化沥青应符合“道路乳化石油沥青技术要求”的规定。对酸性石料、潮湿的石料,以及低温季节施工,宜选用阳离子乳化沥青;对碱性石料,以及在与水泥、石灰、粉煤灰共同使用时,宜选用阴离子乳化沥青。为提高使用性能可选用改性乳化沥青。
  煤沥青不宜用于沥青面层,一般仅作为透层沥青使用。
  2.4.2粗集料
  用于沥青层的粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。粗集料的粒径规格应符合技术规范规定。
  粗集料不仅应洁净、干燥、无风化、无杂质,而且应具有足够的强度和耐磨性以及良好的颗粒形状。
  2.4.3填料
  沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。矿粉要求洁净、干燥,其质量应符合沥青面层用矿粉质量的有关技术要求。
  2.4.4材料的控制
  (1)液限与塑性指数。对水泥稳定类,土的液限不宜于超过25%,塑性指数不宜超过6;用水泥稳定粒径较均匀的砂时,难于碾压,可在砂中掺入少量塑性指数小于12的粘性土(亚粘土);对二灰稳定类,土的塑性指数为12-20;对石灰稳定类,土的塑性指数为15-200。
  (2)颗粒组成。用作基层时,集料最大粒径不应超过30 mm(方孔筛,下同);水泥稳定类材料用作底基层时,土的均匀系数应大于5,实际中宜选用均匀系数大于10(均匀系数指通过量为60%的筛孔与通过量为10%的筛孔尺寸的比值)。
  (3)压碎值。半刚性基层材料所用的碎、砾石应具有,一定的抗压碎能力。二级和二级以下公路的集料压碎值不大于35%底基层可放宽至40%;一级、高速公路的集料压碎值不大于30%。
  3.结论
  本文在研究国内外平整度检测现状的基础上,通过对山西省近几年来所修建的高速公路沥青路面平整度进行的大量调查,分析了平整度的主要影响因素,提出了控制基层平整度、加强碾压和摊铺等施工工艺、一控制材料等一些具体的路面平整度控制措施。得出如下结论:
  (1)从施工过程中的质量控制到交工验收的质量标准再到养护质量标准,平整度的检查项目细化列出,而且对平整度指标作了适当的严格要求。
  (2)路面平整度的好坏通常受到诸多因素影响,主要可以分为:交通荷载、环境因素、路面结构、施工质量和养护水平五个方面。在这五个因素中,交通荷载、环境因素、路面结构和养护水平属于影响平整度衰减的因素;而施工质量属于影响初始平整度的因素。并且施工过程中的影响因素最复杂,对路面平整度的影响也最大。这些因素有:路基施工质量、桥头涵洞两段及桥梁伸缩缝的处理、路面底基层及基层的施工、材料的质量、路面施工机械及工艺等。
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