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浅析公路养护管理中存在的问题及半刚性沥青路面养护维修技术郭雄新

时间:2019-02-12 15:30:29

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浅析公路养护管理中存在的问题及半刚性沥青路面养护维修技术郭雄新

随着我国国民经济的飞速发展,各地的公路建设事业也在突飞猛进地发展中。早期修建的公路大多已接近使用年限,需要翻修和改建; 新建的公路也由于设计、施工等诸多原因,已经出现了不同程度的破坏,进入了养护维修的高峰期。

沥青路面由于其行车舒适性好、对不同路基的适应性好、修复速度快等优点,被广泛地应用于我国各级公路上。其中,半刚性基层沥青路面在我国的应用历史较短,因此对路面病害产生的机理和发展规律认识较少。在此类沥青路面的日常养护工作中,仍旧沿用柔性基层沥青路面养护措施,而忽视了半刚性基层沥青路面自身的材料结构特性,从而导致养护维修效果不理想、维修后有效使用寿命短。

如何科学合理、经济高效地修复已损坏的半刚性基层沥青路面及其设施,提高该类道路的使用效率,延长使用寿命,使道路始终保持良好的运行状态,这是当今的公路管理部门必须认真研究并解决好的课题。

公路养护管理中存在的问题分析

重路面,轻其他

《公路技术状况评定标准》( JTGH20 - ) 中明确指出公路技术状况评价包括路面、路基、桥隧构造物和沿线设施四部分内容。而在实际工作中,道路养护管理部门往往仅关注最容易出现病害的路面,而对道路相关的其他各项的养护管理工作重视程度不够。例如,对道路的维修仅仅只是暂时改善了路面的使用性能,而没有从路面病害的损坏成因分析入手对路基进行维修,从而导致道路维修治标不治本。对桥梁、涵洞和隧道构造物的维修也仅限于行车道路面部分,缺乏对结构物整体的受力性能的完善的测评和数据观测记录,从而成为道路养护管理中的边缘区域。

沿线设施则包括防护设施、隔离栅、标志、标线及绿化这5 个方面。这五项设施的损坏或管护不善对道路的行车没有直接影响,却是改善道路出行环境、保障道路安全、提高道路服务水平的重要方面。

公路相关历史资料不完备

地方各级公路局同时负责公路的建设及运营中的养护维修工作。目前,存在的普遍情况是公路建设单位仅重视建设时期各项工作的落实,而在后期的的养护管理工作中未能完整细致地保存下公路的建设资料和养管历史资料,此类情况在一定程度上阻碍了公路养护维修工作的高效开展和管养水平的持续提升。

公路养护维修的建议

公路的养护维修对保证公路正常使用具有至关重要的作用,针对养护过程中出现的各种问题,有以下几点建议。

强化道路全方位巡查工作

道路养护人员应对辖区内各级公路的各个组成部分如路面、路基、桥涵结构物、标志标线、道路两侧设施及绿化等进行全方位的定期巡查,并对巡查结论和应当实施维护的区域路段作好详细记录,逐月对测验资料进行归纳汇总,加强对病害的认真分析研究,解放思想,积极推进新技术、新设备,有针对性地提出科学的养护维修实施方案。

建立道路技术状况信息采集系统

公路管理机构应建立道路技术状况信息采集系统,以详细、全面收集道路的性能参数,有助于维护人员准确、及时、深入、全面地了解和把握道路的运行性能状况等因素。技术状况信息包括建设施工所编制的图纸、所用原材料的性能试验数据、建设施工过程中的问题处理详细记录、运行过程中养护维修历史资料等。

环境保护与经济发展相平衡

在针对道路的常规养护维修中,要坚持环境保护与经济发展相平衡的原则,根据当地的具体情况因地制宜、有的放矢,具体问题具体分析,吸收、借鉴其他类似地区的成熟经验。

强化日常养护工作

日常养护过程中要定期清理道路路面和道路两侧的杂物和碎石,以便于及时发现病害。对不同种类路面之间的平交路口、新旧路结构搭接处等易出现破坏的路面接缝处更要加大清理力度,以保证车辆的平稳行驶并减少接缝处病害的发生。

半刚性基层沥青路面的结构特性分析

沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层等多层结构组成。其中,面层可为单层、双层或三层。

涉及养护维修的半刚性基层沥青路面的结构特性主要有以下2 点:

( 1) 沥青面层必须能够防止地表水下渗进入基层三层式沥青面层结构分为表面层、中面层和下面层。

通过以上对沥青面层各层的功能特性分析可看出,作为半刚性基层的保护层,沥青面层一方面使基层免受行驶轮载对其的直接损害,另一方面则有效地防止了地表水下渗导致基层产生破坏。

公路沥青路面设计和施工规范为强调半刚性基层路面结构防水下渗的必要性,特意作出明确规定: 任意类型的沥青路面在沥青面层中至少有一层应为密级配沥青混合料。

( 2) 必须保证半刚性材料层在受力特性上的完整“板体性”

沥青面层的模量小于或接近半刚性基层的模量。与柔性基层沥青路面相比,半刚性基层沥青路面结构为“平装结构”或“倒装结构”。从结构受力角度分析,沥青面层可仅作为功能层使用即可,由半刚性材料层来完全承担路面的承载能力。

半刚性基层沥青路面的养护维修技术

半刚性基层沥青路面的养护技术原则

在养护维修方案的设计和施工中,应根据半刚性基层沥青路面在材料、结构、交通和使用性能分布上的特性遵循以下几点基本原则:

采取适用于半刚性基层沥青路面的养护措施。

半刚性基层沥青路面与柔性基层沥青路面在力学特性和破坏模式上都存在着显著的差异。一味照搬柔性基层沥青路面的养护经验则会大大降低养护的有效性。

对不同路段的路面分别进行检测方案和养护方案的设计。

不同路段的路面其使用性能和行驶轴载差别巨大,已在理论上构成不相同的路面,因此应在养护中采取有针对性的维修措施。

根据病害的性质分别设计维修方案。

基层是半刚性基层沥青路面的主要承重层,根据基层是否破损可将沥青路面的病害分为功能性病害和结构性病害两大类。若基层完好,则为功能性病害,只进行沥青面层的维修即可,以恢复路面的使用功能; 若基层发生破损,则为结构性病害,就需要对基层进行修复或补强设计。

半刚性基层沥青路面的养护维修技术对策

半刚性基层沥青路面养护维修设计和施工的关键问题之一就在于保护和恢复基层的“板体性”。

功能性病害的维修要点

①尽早维修。及时采取维修养护措施以防止基层受到气候与轴载的进一步侵害进而发展为结构性病害。

②养护维修中所采取的工艺应使周围完好的基层免受连带破坏。

③遵循原沥青面层的设计原则,以达到恢复路面的使用性能为目标。

“恢复路面的使用性能”一方面是指在确定维修目标时,无需达到原有路面的新建标准,只需使维修处面层的使用功能与周围原有路面的使用功能协调一致即可; 另一方面,从经济性考虑,在保证所采用的混合料能满足养护设计目标的结构性能和表面使用性能要求的前提下,可采用同一种混合料来恢复不同结构层次的路面,而不必按照原沥青结构层逐层进行恢复。

结构性病害的维修要点

①维修范围足够大。

小面积的局部维修仅使维修处的基层自成一体,形成孤立的“块体”结构。因此,必须确保足够大的基层维修范围,以使该范围内的基层能更好地发挥“板体”受力特性。

②合理选择维修开挖接缝的位置。

维修开挖会在新旧基层槽壁之间产生断面,而新旧沥青路面材料在该断面处无法形成强效粘结,因此该断面处既无法传递竖向剪切应力,也不能承受弯拉应力,是新旧半刚性材料的“天然断裂面”。因此,在基层维修时应开挖接缝的位置进行合理选择,使接缝处于车辆荷载的轮迹范围之外,从而避免了在轮载作用下沥青层因弯拉作用而产生反射裂缝。

防水下渗设计

无论是维修功能性病害还是结构性病害,必须采取防水下渗设计,以保护半刚性材料层免受水的侵害。

因地制宜制定维修方案

在制定养护维修方案时,应充分考虑路段上的轴载作用特征,因地制宜,对功能不同的路段采用不同的路面结构,以降低成本。

沥青路面的预防性养护

沥青路面预防性养护措施的种类较多,不同地区和管理部门针对不同的路况所采用的预防性养护措施也各不相同。目前,从材料和工艺角度分类,预防性养护措施概括起来主要分为四种类型: 裂缝填封类、表面封层类、薄层罩面类和沥青再生类。

裂缝填封类

裂缝是路面最容易发生的早期病害之一,也贯穿发生在道路的整个使用期中。根据使用材料的不同,裂缝填封主要分为以下几种技术。

沥青或灌缝胶灌缝

用压力灌缝机将软化点较高、粘附性较好、温感性较好的沥青或灌封胶直接灌入裂缝深处,待沥青或灌封胶温度降至常温后即可开方交通。

抗裂贴处理裂缝

抗裂贴是将聚合防水膜和聚丙烯机织物经严格工艺碾压而制成的卷材。

当路面出现重度块状裂缝时,仅灌缝已不能有效解决表水的下渗,此时就需要挖除旧路面层,在铺设抗裂贴后恢复面层。

压缝带处理裂缝

压缝带为宽度不同的带状产品,其主要成分为沥青和改性剂。

经压缝带处理的裂缝耐久性好,但造价较高,因此用于应急处置裂缝。

表面封层类

稀浆封层

稀浆封层主要是将乳化剂、级配骨料、水、添加剂和沥青按照比例配置成稀浆混合料,在路面上进行均匀摊铺的预防性养护,先在路面上进行一薄层铺设,可以治愈维修早期路面的松散、老化、磨损、裂缝等问题的出现,促进路面耐磨性与防水等性能的提高。

微表处

微表处技术是将慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化沥青、破碎集料、矿粉、水和添加剂按按一定比例拌制成流动型混合料,再均匀洒布于路面上以形成封层。

该技术主要用于对路面裂缝、磨耗严重或者平整度较差的路面实施预防性养护,既可有效阻止地表水的下渗,又能提高路面的抗滑性和抗磨耗性,同时还可修复车辙。且施工后可在短期内开放交通,故能最大限度降低施工对交通的不利影响。

雾封层

雾封层技术是将薄层乳化沥青稀释液或其他类别的稀释液喷洒于沥青面层上。

该技术既能封闭路面缝隙,进而阻止地表水的下渗,又能增强沥青表层集料间的粘结,能够延缓甚至防止沥青路面的进一步氧化,对改善路面外观、延长路面使用寿命都有积极的作用,因此适用于道路的轻度或中度细集料散失。

还原剂封层

还原剂封层技术是在已经老化的沥青路面上以雾状形式喷洒路面还原剂或再生剂。

该技术适用于大面积块状裂缝的处理,通过合成物更新并还原沥青的各项指标,延缓沥青的老化并改善路面使用性能。

同步碎石封层

同步碎石封层技术是指采用专用设备即同步碎石封层车同步撒铺碎石及粘结材料,再通过压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层。

该技术适用于路面轻度网裂、车辙和沉陷等病害的治理,可提高道路的抗滑性。

薄层罩面类

超薄磨耗层

超薄磨耗层是先洒布聚合物改性沥青,再摊铺由间断级配聚合物改性沥青组成的热沥青混合料面层。该技术适用于轻度纵、横向裂缝,可提高路面的抗滑性,改善路面的平整度。

热沥青混合料薄层罩面

该技术是在路面上摊铺一薄层厂拌热沥青混凝土,适用于轻度纵、横向裂缝,可提高路面的抗滑性,改善路面的平整度。

沥青再生类

就地热再生

就地热再生分主要有2 种方式: 复拌再生和加铺再生。

就地冷再生

该技术是在旧路面铣刨后的混合料中加入一定量的新集料和添加剂,再将新旧混合料拌合均匀,最后进行摊铺、压实。

厂拌热再生

厂拌热再生是将旧路面进行铣刨并收集混合料运至拌合厂集中破碎,再依据新的配合比设计加入沥青、集料、再生剂,在拌和机中将新旧混合料加热拌合以形成新混合料。

厂拌冷再生

厂拌冷再生与厂拌热再生相比,无需加热。但是冷再生后的路面还需罩面或封层,不能作为路面面层直接使用。

结语

我国半刚性基层沥青路面材料和结构的设计特性导致路面结构适应变形的能力降低。施工中存在的缺陷或运营过程中出现的病害又导致了应力集中,进一步加速了沥青路面的破损和使用性能的下降。因此,必须有的放矢地实施公路的养护工作,提高养护工作效率,强化预防性养护的管理机制,不断改进完善适应我国半刚性基层路面结构和材料特性的养护维修技术措施,以最大限度地提高该类公路的使用寿命。

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