高速公路瀝青路面半剛性基層病害的防治

1、高速公路瀝青路面半剛性基層病害的防治【摘要】本文分析了高速公路半剛性基層瀝青路面早期主要病害及原因，結(jié)合實(shí)際并借鑒國(guó)內(nèi)外有關(guān)先進(jìn)技術(shù)和工藝，提出在重交通荷載作用下，對(duì)半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)和大修方案，以及養(yǎng)護(hù)方面有關(guān)新工藝、新技術(shù)?！娟P(guān)鍵詞】半剛性基層超載柔性基層中圖分類號(hào)：u412.36+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：l前言山東省高速公路建設(shè)起步于1990年。全省通車的高速公路中基本全部采用半剛性基層加瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式。由于種種原因，部分高速公路通車l2年就出現(xiàn)各種病害，56年即開(kāi)始路面大修，不僅給國(guó)家造成了大的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致了材料的浪費(fèi)，而且產(chǎn)生了不良的社會(huì)影響。2 早期破壞主要病

2、害及原因高速公路瀝青路面的設(shè)計(jì)使用壽命一般為15年，但通常在通車13年內(nèi)就會(huì)發(fā)生不同程度的損壞。根據(jù)實(shí)際調(diào)查結(jié)果，瀝青路面中出現(xiàn)較多的病害主要為面層橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂、坑槽、車轍、局部沉陷、唧漿等。結(jié)合我們?nèi)粘＞S修保養(yǎng)、病害調(diào)查及往年路面大修中發(fā)現(xiàn)的情況分析，半剛性基層瀝青路面病害產(chǎn)生的主要原因有：2.1半剛性基層破壞由于受優(yōu)質(zhì)石油瀝青缺乏及經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)等因素的限制，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)奉行“強(qiáng)基薄面”的設(shè)計(jì)原則，承載能力強(qiáng)的半剛性基層在高速公路中得到廣泛應(yīng)用。但是，正是由于半剛性基層具有板體強(qiáng)度高、整體性好的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)層本身非常致密，與面層和土基層相比，彈性模量相差很大，在路基發(fā)生不均勻沉降或在

3、重交通活荷載作用下，都極易導(dǎo)致模量很高的板體斷裂，形成面層反射裂縫。2.2貨車比重大，車輛超載嚴(yán)重近幾年，高速公路上超限運(yùn)輸車輛急劇增加，據(jù)調(diào)查，在京滬、京福高速公路上通行的車輛，貨車占了70%以上，其中超限車輛達(dá)60%以上。貨車以半掛車和大貨車為主，其全鋼絲子午線輪胎額定的最大充氣壓力單輪組使用時(shí)為0.84mpa，雙輪組使用時(shí)為0.77mpa，與路面設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的輪胎接地壓力值基本相當(dāng)。由于車輛超載，輪胎的實(shí)際充氣壓力均不小于1.2mpa，最大1.45mpa，實(shí)測(cè)單軸最重30t。從路面大修過(guò)程來(lái)看超載嚴(yán)重路段，行車道輪跡處半剛性基層基本破碎，形成面層反射縱向裂縫或沉陷。2.3水損壞一是路表

4、水滲入面層中但不能形成徑流，不易排出，在行車荷載，尤其是重車荷載作用下，對(duì)瀝青混合料進(jìn)行沖刷，造成瀝青膜剝離，混合料松散脫落。二是由于半剛性基層收縮裂縫或在重荷載作用下發(fā)生破碎，導(dǎo)致面層形成反射裂縫或局部網(wǎng)裂，雨水下滲到基層沖刷二灰碎石表面的細(xì)料，在動(dòng)水壓力下從路面裂縫中唧出（唧漿。三是部分雨水下滲至上下基層的交界面，滯留在基層中，浸泡和沖刷二灰碎石混合料，造成混合料強(qiáng)度下降，形成面層龜裂、沉陷等病害。四是雨水、澆灌樹(shù)木水下滲，部分水向下滲入路基部分側(cè)向滲入路面結(jié)構(gòu)層。2.4 內(nèi)力作用下的破壞一是溫度應(yīng)力作用下瀝青面層出現(xiàn)橫向裂縫。溫度裂縫主要是橫向裂縫，通常出現(xiàn)在大風(fēng)降溫天氣。二是半剛性基層

5、因干縮或溫縮而引起的裂縫，并反射至面層形成裂縫。2.5 交通量大大超過(guò)預(yù)測(cè)交通量隨著高速公路的貫通和聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)。而社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，又反過(guò)來(lái)刺激交通量飛速增長(zhǎng)，部分高速公路通車5年左右，其實(shí)測(cè)交通量即已超過(guò)路面設(shè)計(jì)壽命期末預(yù)測(cè)交通量。3主要防治措施3.1結(jié)合實(shí)際，加快理論創(chuàng)新步伐一是公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以彈性層狀理論為基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)厚度和驗(yàn)算瀝青層底拉應(yīng)力時(shí)，假設(shè)路面各層面之間的界面處于完全連續(xù)狀態(tài)。二是按照規(guī)范中的彈性層狀體系理論和完全連續(xù)狀態(tài)的假設(shè)進(jìn)行計(jì)算，瀝青面層底部始終處于受壓狀態(tài)，其彎拉應(yīng)力驗(yàn)算失去了意義，彎沉成為路面設(shè)計(jì)唯一指標(biāo)，這不能正確的反映路面

6、的使用狀況。三是隨著交通量的增長(zhǎng)及路基路面各結(jié)構(gòu)層剩余沉降量的變形積累，一般通車2至3年后，面層平整度值就會(huì)開(kāi)始明顯增大。四是隨著土工織物類材料的廣泛應(yīng)用，為了防止半剛性基層產(chǎn)生反射裂縫，許多新建工程和大修工程常采用土工格珊等材料進(jìn)行處理，這與規(guī)范中的層間界面接觸條件不完全一致。五是superpave等新的路面結(jié)構(gòu)形式已在國(guó)內(nèi)部分高速公路上得到應(yīng)用,并取得較好效果,但現(xiàn)行規(guī)范中卻沒(méi)有相應(yīng)內(nèi)容。六是由于設(shè)計(jì)時(shí)交通量的預(yù)測(cè)與通車后實(shí)際情況相比往往發(fā)生較大變化。3.2 改進(jìn)瀝青路面設(shè)計(jì)方案，分類指導(dǎo)（l）在交通量較大，但重載交通較少基本無(wú)超載車，預(yù)計(jì)瀝青路面使用壽命可達(dá)到設(shè)計(jì)年限（約10年后進(jìn)行大修

7、）的地區(qū)，可仍采用目前規(guī)范中推薦的路面結(jié)構(gòu)形式，即半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)。但半剛性基層要嚴(yán)格控制材料質(zhì)量、級(jí)配、含水量、碾壓及養(yǎng)生等各工序，并采用預(yù)切縫等措施，以盡可能減少干縮、溫縮裂縫。（2）在交通量較大，超載車較多，重載車多的地區(qū)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件可選擇永久路面或常規(guī)三層式瀝青面層+一層lsm基層（約12cm)+一層半剛性基層（1216cm）路面形式。（3）在石料豐富及潮濕多雨地區(qū)，推薦采用級(jí)配碎石作為高速公路基層，但在重交通路段要注意驗(yàn)算其頂面彈性模量，確?；鶎訌?qiáng)度；或與水穩(wěn)類材料配合使用。3.3 解決水損壞問(wèn)題（1）加強(qiáng)表面防滲，采用密級(jí)配瀝青砼上面層，或采用sma或superpave，使

8、路面范圍內(nèi)的降水分散或集中排出路面,在平曲線超高段或縱曲線凹彎段,建議采用集中排水，且應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)加密泄水槽。（2）加強(qiáng)路面各結(jié)構(gòu)層間結(jié)合處理，在半剛性基層上表面做好sbs改性瀝青防水層，各瀝青砼層間（含lsn基層）噴灑粘層油，確保層間結(jié)合力。（3）做好基層排水設(shè)計(jì)。從實(shí)踐調(diào)查來(lái)看，進(jìn)入面層的水在豎向的滲透程度要遠(yuǎn)大于橫問(wèn)，故進(jìn)入路面中下面層的水大多會(huì)匯集于半剛性基層上表面。（4）設(shè)置中央分隔帶防滲墻。為防止中央分隔降雨或澆灌水橫向滲入路面層，可在中央分隔帶兩側(cè)設(shè)置防滲墻。一般在中央分隔帶路線石內(nèi)5cm左右開(kāi)槽，成槽寬度約2.53.5cm，深度不小于60cm，居中插入塑料膜，沿膜兩側(cè)均勻

9、灌注防裂水泥漿密封即可。3.4 混編裂縫的防治從路面溫縮裂縫形成及受力機(jī)理來(lái)分析，完全杜絕面層裂縫是不可能的，目前常用的方法是在瀝青面層中加入土工合成材料，采用優(yōu)質(zhì)改性瀝青，或者加厚面層。3.5 積極采用新技術(shù)、新工藝（1）再生技術(shù)的應(yīng)用。一是發(fā)展熱再生技術(shù)。在路基和基層無(wú)大的病害，而面層主要是大面積的疲勞損壞情況下，應(yīng)用再生技術(shù)處理路面病害，可極大恢復(fù)路面技術(shù)狀況，有效延緩大修期限，節(jié)約大量養(yǎng)護(hù)維修資金（與傳統(tǒng)方法相比，可節(jié)約30至50的資金。 （2）微表處（micro-surfacing）技術(shù)的應(yīng)用。微表處即由改性乳化瀝青、集料、礦粉、水和添加劑等按設(shè)計(jì)配比拌合并攤鋪在原有瀝青路面上形成的

10、薄層罩面。3.6 建立路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)管理，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，科學(xué)決策隨著計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的發(fā)展，加快了路面管理系統(tǒng)的建設(shè)，可以建立由計(jì)算機(jī)管理的各項(xiàng)設(shè)施功能的評(píng)價(jià)與決策系統(tǒng)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別等技術(shù)，定期采集科學(xué)評(píng)價(jià)路面的原始數(shù)據(jù)并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生路面狀況評(píng)價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)路面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，從而可以預(yù)先采取養(yǎng)護(hù)措施，延長(zhǎng)路面使用壽命。3.7加強(qiáng)法治建設(shè)，嚴(yán)控超載車輛保證路面處于其正常使用狀態(tài)，延長(zhǎng)路面維修時(shí)間的最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施是限制車輛超載。4 結(jié)束語(yǔ)高速公路的發(fā)展正從以前的建設(shè)新路為主向新舊并舉方向轉(zhuǎn)變，應(yīng)積極吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，大力提升公路養(yǎng)護(hù)的科技含量，積極推廣和采用成熟的新技術(shù)、新材料