黃飛龍

(廣西交通設計集團有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

瀝青路面作為我國交通建設領域廣泛采用的路面結(jié)構(gòu),在行車舒適度、施工及養(yǎng)護等方面具有獨特的優(yōu)勢。然而隨著使用年限的增長,瀝青路面在受到行車荷載和環(huán)境因素的復合影響下,路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同類型的病害,進而會對道路行車速度、行車安全和道路使用壽命產(chǎn)生嚴重的不利影響。本文通過調(diào)查廣西平鐘高速公路項目,分析其路面現(xiàn)狀及病害成因,針對性地提出路面養(yǎng)護及病害處置方案,為我國類似道路工程的病害分析以及養(yǎng)護維修提供參考和建議[1-4]。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及結(jié)果分析

1.1 項目概況

平樂至鐘山高速公路(含賀州支線)位于廣西東部,主線總長87.865 km,其中G65包茂高速公路平鐘段起于平樂縣二塘鎮(zhèn)附近,途經(jīng)同安、英家,終于鐘山縣同古鎮(zhèn)附近,全長57.365 km;G78汕昆高速公路(賀州支線)起點接平樂至鐘山公路同古互通式立體交叉,終于賀州市道石圩佛子腳村,全長30.5 km,設計行車速度為100 km/h。

1.2 路面性能調(diào)查

平鐘高速公路為雙向四車道高速公路,于2006年12月建成通車,采用瀝青混凝土路面,路面結(jié)構(gòu)如表1所示。其中AC-13瀝青混凝土采用改性瀝青、輝綠巖碎石,AC-20及AC-25瀝青混凝土采用AH-70重交瀝青、石灰?guī)r碎石。

表1 原路面結(jié)構(gòu)表

依據(jù)平鐘高速公路技術(shù)狀況定期檢測報告,其路面各項性能指數(shù)指標評價如表2所示。

表2 路面性能評價表

根據(jù)表2數(shù)據(jù)進行分析可以得知,平鐘高速公路路面使用性能總體穩(wěn)定,但路面車轍發(fā)展較快,局部路段抗滑性能不足。按照瀝青路面養(yǎng)護決策方法,隨著瀝青材料的老化及疲勞荷載的作用,路面面層路用性能持續(xù)衰減,需及時進行預防性養(yǎng)護及局部路段的中修處置。

2 路面病害及原因分析

為了解路面病害的發(fā)展情況以及起因,采用人工調(diào)查的方式對現(xiàn)狀路面的主要病害類型進行拍照取證,并通過對路面病害損壞處鉆取芯樣,觀察該病害發(fā)展深度。經(jīng)檢測分析,該道路主要存在以下路面病害類型。

2.1 橫向裂縫

現(xiàn)場橫向裂縫間隔在15～30 m。鉆芯結(jié)果顯示,裂縫處的水泥穩(wěn)定碎石基層芯樣出現(xiàn)了不同程度的開裂和松散現(xiàn)象,因此判斷該路的橫向裂縫主要為半剛性基層反射裂縫。由于受到行車重載的作用,半剛性基層底部形成過大的拉應力從而引起基層開裂,當行車荷載重復作用時,基層底部的裂縫便會發(fā)展到瀝青面層。

2.2 縱向拉裂

局部路段出現(xiàn)縱向拉裂,形式較為規(guī)則,寬度一般>10 mm,部分縫寬達20 mm左右。這種縱向裂縫是由路基發(fā)生蠕變而引起的。

2.3 縱向疲勞裂縫

局部路段存在連續(xù)縱向裂縫,裂縫主要分布于行車道輪跡帶位置,嚴重的有呈枝叉網(wǎng)裂發(fā)展的趨勢,為瀝青路面較為典型的荷載疲勞損壞模式。在光、熱、水、氧以及行車荷載的反復作用下,瀝青材料逐漸老化,變脆變硬,與集料之間的粘結(jié)力也逐年下降。加之行車荷載的作用,結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應力應變變形會使得瀝青混凝土層產(chǎn)生疲勞損傷,最終導致路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,裂紋受到重復荷載影響不斷擴展,疲勞裂縫便會擴展到路表面。

2.4 路面車轍

平鐘高速公路部分路段呈現(xiàn)連續(xù)車轍病害,車轍深度普遍在10 mm左右,形態(tài)主要為荷載作用下的壓密型車轍。

3 道路養(yǎng)護方案

平鐘高速公路經(jīng)過十多年的運營后,路面整體技術(shù)狀況良好,但隨著交通量的逐年增長和路面服役年限增加,陸續(xù)出現(xiàn)麻面、掉粒、車轍、拉裂、局部網(wǎng)裂等病害,路面性能持續(xù)衰減。為改善路面使用狀況,延長路面使用壽命,需對路面進行及時養(yǎng)護。結(jié)合該項目的實際路況、廣西區(qū)內(nèi)高速公路瀝青路面養(yǎng)護經(jīng)驗以及養(yǎng)護投資控制要求,提出多種方案并進行比選分析。

本次采用四種方案進行比選,分別為:超薄磨耗層、微表處、含砂霧封層、現(xiàn)場熱再生[5],技術(shù)指標對比如表3所示。

表3 養(yǎng)護技術(shù)方案對比表

3.1 超薄磨耗層

超薄磨耗層是在原路面加鋪新瀝青路面層的技術(shù),該技術(shù)可以改善路面平整度和抗滑性能,修復輕微車轍、縱、橫向裂縫和輕度塊裂、松散、泛油等病害。常見的超薄磨耗層代表結(jié)構(gòu)為AC-8,厚度約1～3 cm,使用壽命一般為6～8年,費用約57元/m2。超薄磨耗層施工時間較短,能夠降低施工對交通運行的影響,同時原路面通常條件下不需銑刨,施工速度快,可以一次成型,在攤鋪后最快20 min即可重新開放交通。

3.2 微表處

微表處,即聚合物改性乳化瀝青稀漿封層,采用聚合物改性乳化瀝青、連續(xù)級配碎石、礦物填料及其他添加劑,按照一定比例進行拌和,使用專用攤鋪設備進行施工,厚度約10～20 mm。微表處適用于輕度縱橫裂縫、磨耗松散、抗滑性較差、滲水以及車轍穩(wěn)定的瀝青路面,當存在嚴重疲勞裂縫、路面損壞以及溫度裂縫嚴重時不推薦使用。此外,微表處對路面噪音控制較差,舒適性不佳,使用壽命一般為2～4年,費用約25元/m2。

3.3 含砂霧封層

含砂霧封層是由特殊瀝青材料、細集料、改性劑和催化劑等組成,可以有效恢復路面瀝青材料的粘附力,填補微小裂縫和空隙,細集料對路面結(jié)構(gòu)的抗滑能力也有一定補充。含砂霧封層可以防止路表瀝青膜剝落引起的病害,從而延長道路使用壽命。但確保瀝青路面整體性能良好是進行含砂霧封層預防性施工的必要條件,含砂霧封層的壽命一般為2～4年,費用約15元/m2。

3.4 就地熱再生

就地熱再生作為一種預防性養(yǎng)護手段用于瀝青表面層,能夠恢復瀝青性能和瀝青路面的柔韌性,修復瀝青路面裂縫,提高路面平整度,保證行車安全和舒適度。相較于傳統(tǒng)的瀝青路面維修方式,就地熱再生養(yǎng)護手段能夠節(jié)省瀝青、砂石等材料,對于廢料處理、保護環(huán)境具有重要的促進作用。但就地熱再生不適合用于路面補強、無法除去不適合進行再生的舊瀝青混合料,級配調(diào)整幅度有限,施工條件相對苛刻,再生厚度約4 cm,壽命一般為3～5年,費用約50元/m2。

綜上所述,結(jié)合平鐘高速路況調(diào)查及分析結(jié)果,本次路面處置采用超薄磨耗層方案。具體處置段落如下:上行線包括K705+000～K710+000、K2619+000～K2620+000、K2613+000～K2614+000、K2647+000～K2649+000;下行線包括K706+000～K711+000、K2612+000～K2616+000、K2634+000～K2635+000、K703+000～K704+000、K711+000～K714+000。

4 病害處治方案

4.1 裂縫處治

4.1.1 微小裂縫處治

對于縫寬<3 mm的微小裂縫,且縫邊無破碎、無啃邊、無錯臺等病害的微小裂縫,不作處理;直接撒布SBS改性瀝青同步碎石粘結(jié)層后,加鋪20 mm厚SBS改性瀝青超薄磨耗層AC-8。

4.1.2 寬裂縫處治

對于縫寬<3 mm但縫邊破碎、啃邊、錯臺等病害的單條微小裂縫,以及縫寬>3 mm且縫邊無破碎、無沉陷、無錯臺的單條裂縫,采用擴縫加玻璃纖維土工格柵的處置措施。完成裂縫處置后,撒布SBS改性瀝青同步碎石粘結(jié)層、加鋪20 mm厚SBS改性瀝青超薄磨耗層AC-8。

4.1.3 破碎裂縫和裂縫帶處治

對于縫寬>3 mm的單條裂縫,且縫邊破碎、錯臺、沉陷,形成破碎裂縫的,以及2條和2條以上裂縫組成的破碎帶,則挖除損壞路面至完好層,根據(jù)坑深回填SBS改性瀝青混凝土AC-13或水泥混凝土至舊路面頂面以下40 mm,然后鋪筑40 mm厚SBS改性瀝青混凝土AC-13,與舊路面齊平。完成裂縫處置后,鋪設玻璃纖維土工格柵、撒布SBS改性瀝青同步碎石粘結(jié)層后,加鋪20 mm厚SBS改性瀝青超薄磨耗層AC-8。

4.2 路面坑槽處治

坑槽處置方法與破碎裂縫處置方法相似,即挖除破損的4 cm表面層,在坑底和坑壁后涂抹SBS改性瀝青粘層(不含碎石),填筑40 mm厚SBS改性瀝青瀝青混凝土AC-13,與舊路面齊平;如果中面層破損,則挖除破損的4 cm表面層和5 cm中面層,在坑底和坑壁后涂抹SBS改性瀝青粘層(不含碎石),鋪筑50 mm厚SBS改性瀝青AC-13,然后撒布SBS改性瀝青粘層(不含碎石)后鋪筑40 mm厚SBS改性瀝青AC-13,與舊路面齊平;如果下面層破損,則挖除破損的4 cm表面層、5 cm中面層和6 cm下面層,整平坑底和坑壁后,澆筑110 mm厚C30水泥混凝土,然后撒布SBS改性瀝青粘層(不含碎石)后鋪筑40 mm厚SBS改性瀝青AC-13,與舊路面齊平;如果水穩(wěn)基層破損,則挖除破損的150 mm厚瀝青層和200 mm厚水穩(wěn)基層,整平坑底和坑壁后,澆筑310 mm厚C30水泥混凝土,然后撒布SBS改性瀝青粘層(不含碎石)后鋪筑40 mm厚SBS改性瀝青AC-13,與舊路面齊平。

切割開挖范圍為坑槽邊緣加10 cm,開挖面積應呈方形或矩形,開挖的范圍和深度由現(xiàn)場管理單位現(xiàn)場確定。不含碎石的SBS改性瀝青粘層的撒布量為0.5～0.8 kg/m2。對于現(xiàn)路面坑槽修補塊,若其表面出現(xiàn)裂縫、錯臺、沉陷,則按坑槽處置,即挖除原修補塊后重新修復,處置范圍和開挖深度由現(xiàn)場管理單位確定。

5 結(jié)語

隨著道路使用年限的增加,高速公路瀝青路面容易發(fā)生多種病害。道路養(yǎng)護管理部門需要準確掌握瀝青路面病害的類型和原因,并針對已發(fā)生的路面病害,及時提出道路養(yǎng)護及改善措施,才能有效降低道路病害對路面使用性能的影響,進而提高道路行駛舒適性與安全性,延長瀝青路面使用壽命。