1路面結構設計
1.1瀝青路面結構選擇和混合料類型選擇
瀝青路面結構和混合料類型的選擇是決定路面質量的關鍵。根據《公路瀝青路面設計規範》(JTGD 50-2006),瀝青路面不僅要滿足車輛通行的要求,還要滿足雨水抗滲的要求。因此,宜采用小粒徑、小間隙的級配混合料,並盡量采用小粒徑的瀝青混凝土,以提高瀝青路面表面的抗滲性。對於中粗粒瀝青混凝土或開級配或半開級配瀝青碎石的瀝青路面,必須在瀝青面層下設置下封層,以防止雨水滲入基層。
路面厚度設計的依據是設計期內的累計當量軸次。為便於計算,設計單位壹般將設計公路的交通量分為某壹車型的標準交通量和另壹車型的非標準交通量,然後將某壹車型的非標準車的軸數換算成標準軸載的當量軸數,最後用當量軸數計算出路面在設計壽命內的設計彎沈和結構厚度。
經過大量的觀察發現,高速公路建成投入運營後,車輛的實際軸重遠大於設計軸重(大部分貨運車輛是超載的)。根據等效軸階的計算公式,等效軸階與軸載荷的4.35次方成正比。由此可知,路面的實際等效軸次遠大於作為設計依據的設計年累計等效軸次,即該階段新建公路路面在短時間內(如1 ~ 2年)達到了設計年累計等效軸次。這是路面早期損壞的重要原因之壹。
1.2瀝青混合料配合比設計
根據規範要求,瀝青混合料配合比設計要經過目標配合比設計、生產配合比設計、生產配合比驗證和試拌攤鋪四個階段,各個階段都要達到預期目的。施工中,有的單位壓縮2 ~ 3個階段,有的直接憑經驗施工,導致瀝青混合料質量不高。另壹方面,很多地區公路建設周期短,價格低,砂石料場不規範,料場分散,設備落後,管理混亂,材料同質性和質量穩定性差。雖然大多數單位在施工前取樣並進行篩選分析,並在施工過程中對配合比進行測試和調整,但由於準確性差,油石比和級配都在變化,導致路面毛巾出現早期病害。
2現場施工質量控制問題
路面使用過程是路面質量形成的關鍵環節。直接影響面層質量的施工環節主要是面層本身的施工、基層的施工和相關連接層的施工。
2.1面層施工質量控制
如果瀝青混合料的配合比控制不好,特別是礦粉和瀝青的用量不準,會使瀝青路面過早出現推擠、裹油、松散、裸露、坑槽等現象。過時和不合適的機械設備會影響計量、拌和均勻性、密實度和平整度。現場應加強瀝青混合料的溫度控制。規範要求瀝青混合料的拌和溫度應在120℃至165℃之間,但實際上時高時低,很不穩定。瀝青混合料運到地面後有時接近180℃,有時不到110℃。溫度過高可能導致瀝青老化,粘度降低使瀝青混合料松散;溫度過低,瀝青混合料會拌和不均勻,出現白色骨料,影響級配。碾壓溫度過高,混合料無法壓實,會繼續進行並開裂,難以滿足規範要求。
2.2施工過程中的道路汙染
現在很多高速公路招標項目劃分太細,路基、橋涵、路面、交通都在嚴重影響路面的平整度。同壹路段,丁單位多,丁工期緊。並行操作,相互影響。比如公路建設中,鋪築瀝青混合料底層和中層時,路基施工單位要刷坡挖溝,其他路段車輛要通行,導致路面汙染嚴重,影響層間粘結。特別是當瀝青路面較薄時,在車輛高速行駛荷載下,瀝青路面會發生脫落和推擠,產生扭曲裂縫。這就是常見的橋面鋪裝開裂的原因。此外,路面鋪好後,其他工序(包括交通工程、中央分隔帶、路基填築)的壹些機械停留在路面上,濺出柴油汙染路面,甚至造成路面局部松動、起皮。
2.3基層建設
基層是承受面層傳遞的車輛荷載的主要承載層,其強度和穩定性直接影響面層的強度和穩定性。基層施工的主要問題是基層和底基層表面不幹凈。在鋪築前壹層結構層之前,如果路面結構層和路基表面的浮土、浮灰、浮砂沒有清理幹凈,在雨水的作用下,浮層的細料會軟化,被交通擠壓造成高壓水流沖刷成漿體,進而擴散到瀝青路面表面。導致瀝青層開裂、松散、麻面等。當最大幹密度確定後,基層的壓實度與混合料中粗細骨料的比例密切相關,尤其是粗骨料的含量。當粗顆粒含量很大時,即使壓實度超過100%,也不能保證基層密實。所以要適當提高碾壓噸位。增加碾壓遍數,確保基層達到規定的壓實度。
3 .投入運營後,對超載車輛管理不嚴
目前,對於柔性路面,國家設計規範仍采用彎沈值控制,使用壽命采用累積標準荷載次數作為控制指標。但是沒有考慮重型車輛尤其是超重型車輛對路面結構強度的影響,也沒有考慮路面的承載能力。超過極限荷載行駛會對路面結構造成嚴重破壞,導致路面開裂、推擠甚至局部沈陷。公路管理部門要按照國家公路法的要求和交通部關於超限運輸車輛行駛的規定,嚴格控制超限運輸車輛,對超限運輸車輛實行強制卸載。目前,在高等級公路或其他公路上,隨處可見超重型車輛和超重型車輛,這對瀝青路面的危害非常大。
4預防和控制措施
瀝青路面病害的防治,首先要通過鉆芯取樣試驗,檢測彎沈、摩擦系數、平整度等進行分析,對癥下藥才能見成效。
4.1疾病治療
(1)根據水淹程度,鋪粗粒礦料。
(2)波浪變形處理困難,炎熱季節可強行推平輕微波浪。嚴重的波浪需要用熱拌瀝青混合料填充。
(3)由於所用瀝青稠度低,用量過多,或由於混合料中礦料級配不好,細料過多;或者因為面層薄,面層與基層粘結差,產生推包,最好用鏟子推包。
(4)對於較小的縱縫和橫縫,壹般采用澆註熱瀝青材料封閉。對於較大的裂縫,采用填充瀝青石屑混合料的方法進行處理,對於大面積裂縫和網狀裂縫。通常采用罩面封層或瀝青表面處理。如果裂紋和網裂嚴重,應進行加固或徹底檢修。
(5)坑槽處理的方法是將坑槽挖成長方形,槽壁要垂直。四周刷上瀝青後,從基層到表面用與原結構相同的材料填充並壓實。
(6)對於瀝青路面使用初期的松散病害,處理方法是:基層濕軟,應清除松散的瀝青表面,然後重新壓實,待基層幹燥後再鋪築路面層。
(7)啃邊病害的處理方法是設置路緣石、加寬路面、加固路肩。在條件允許的情況下,可以嘗試將路面基層加寬到面層寬度以外20 cm ~ 30 cm。
4.2限制車輛負載
瀝青路面是在雙圈豎向均布荷載作用下,按多層彈性連續系統理論設計的。當以設計彎沈值為指標,驗算瀝青層拉應力時,軸載大於25kN小於130kN的各級軸載次數,應按標準公式換算成標準軸載BZZ-100的等效次數。當單軸大於130kN時,換算公式不能成立,說明運行車輛軸重壹般小於130kN,但與實際情況不符。現在交通部頒布了《公路超限運輸車輛管理規定》。限制超限車輛的運輸,會延長瀝青路面的使用壽命。
4.3采用新技術
采用和探索先進的材料和施工技術將更好地改善瀝青路面的性能。壹種方法是改善礦料級配,采用石基質瀝青;二是改善瀝青結合料,采用改性瀝青。
5結束語
總之,瀝青路面的早期病害是由多種因素造成的,既有設計方面的,也有施工方面的。針對目前瀝青路面早期病害的特點,在優化設計的同時,更重要的是加強施工管理,提高現場施工質量,規範施工,努力改善瀝青路面性能,延長使用壽命,提高投資效益。
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