城市道路瀝青路面病害原因分析與防治
2012-02-24
一、瀝青路面病害原因分析
1、瀝青質(zhì)量問題
由于近幾年國家城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，城市道路開工項目很多而建設(shè)資金又有限，因此，在道路結(jié)構(gòu)層的厚度設(shè)計、材料的使用上本著經(jīng)濟適用的原則，而對交通量的變化，使用年限并沒有重點研究。像高等級瀝青路面，省市采用的是上面層使用進口瀝青，而中面層、地面層則采用國產(chǎn)瀝青，就國產(chǎn)瀝青而言能達到規(guī)范要求的廠家并不多，而且數(shù)量十分有限，不可能滿足國內(nèi)建設(shè)規(guī)模的需要。
2、設(shè)計規(guī)范存在的問題
目前，柔性路面國家設(shè)計規(guī)范仍然采用彎沉值控制，路面設(shè)計以軸載100kN的雙輪組單軸為標準軸載；對瀝青混凝土面層應(yīng)采用容許回彈彎沉、彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力三項指標設(shè)計；在交通量小的支路上鋪筑瀝青時，可僅用容許彎沉值設(shè)計；對瀝青碎石面層采用容許回彈彎沉和剪應(yīng)力兩項指標設(shè)計。設(shè)計年限內(nèi)標準軸載累計數(shù)和折合成標準軸載累計數(shù)作為控制指標。
在路面設(shè)計中，一方面交通車輛調(diào)查資料，是為通行能力服務(wù)的，沒有考慮到超載的問題，使得設(shè)計中得不到準確軸載，造成設(shè)計年限內(nèi)累計標準軸載出現(xiàn)與事實不相符的情況。這樣，對于一些道路而言，從一開始就降低了累計標準軸的數(shù)量，使得設(shè)計彎沉值偏大，基層、低基層的拉應(yīng)力偏小，造成路面整體剛度不足，導致路面提前破壞。
另外，由于受經(jīng)濟利益的驅(qū)動，載貨車輛中，80%有超載現(xiàn)象，正是這部分超載車輛加速了路面的破損，促使路面開裂、推擁，甚至局部下陷。
3、氣候的影響
?。?）低溫裂縫。瀝青材料在較高溫度條件下具有良好的應(yīng)力松弛性能，溫度升降產(chǎn)生的變形不至于產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，但當氣溫大幅度下降時，瀝青材料逐漸發(fā)硬并開始收縮。此時半剛性基層的底部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力增長，混合料勁度急劇增大。由于瀝青面層在路面中是受到約束的，面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會開裂，產(chǎn)生裂縫。由于瀝青路面寬度有限，收縮路面結(jié)構(gòu)的相互約束小，所以低溫裂縫主要是橫向的。
?。?）溫度疲憊裂縫。這種裂縫主要發(fā)生在日溫差大的地區(qū)。由于溫度反復升降導致瀝青面層溫度應(yīng)力疲憊，使瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變變小，加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，最終達到極限抗拉強度使路面產(chǎn)生裂縫。瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設(shè)計及施工中盡可能降低油石比，最大限度地利用骨料級配增大高溫穩(wěn)定性，但在車輛長期作用下仍要產(chǎn)生車轍。泛油一般出現(xiàn)在高溫天氣，由于氣溫升高而導致瀝青軟化點的不適應(yīng)。
4、瀝青混凝土配合比設(shè)計存在的問題
瀝青混凝土配合比設(shè)計按規(guī)范要求應(yīng)經(jīng)過四個階段，即目標配合比設(shè)計階段、生產(chǎn)配合比設(shè)計階段及驗證階段和試拌試鋪階段，各階段對要達到的目的都有明確的要求，在施工時，有的單位壓縮兩至三個階段，有的干脆憑經(jīng)驗進行施工。因此，從理論和實踐來講存在較大的偏差，從而導致瀝青混凝土內(nèi)在質(zhì)量存在先天不足。另一方面，由于現(xiàn)狀所致，政績工程工期較短，加上低價中標，碎石料場不規(guī)范，大多地材都由個體企業(yè)承擔，料場分散，設(shè)備落后，材料的均質(zhì)性、穩(wěn)定性均有較大的差別。雖然大部分單位在開工前都作了篩分分析符合要求，在施工過程中也檢測并予以調(diào)整配合比，但由于差異性大，不可能做到十分準確，導致路面出現(xiàn)一些常見病害。
5、瀝青混凝土拌合溫度的控制
石油瀝青拌合出場溫度要求在120～165℃，而實際上有些施工單位由于設(shè)備和人員素質(zhì)等原因，在拌合溫度控制方面時高時低很不穩(wěn)定。溫度過高可能導致瀝青變質(zhì)，沒有黏性使瀝青混凝土松散；溫度過低，瀝青混和料拌合不勻，影響級配，這些也是導致瀝青路面有時局部松散或其他病害的原因。在瀝青混合料拌制完成后，從拌合廠向攤鋪現(xiàn)場運輸?shù)倪^程中，空氣與混合料之間的溫差一般大于120℃。加上因速度形成的相對風速較高，會導致混合料溫度在到達現(xiàn)場前有較大的下降。降溫幅度由表及里逐漸減少，最嚴重的降溫區(qū)發(fā)生在料堆表面和馬槽的接觸面。降溫嚴重程度取決于運輸時間、速度、氣溫、保溫措施等因素。
6、瀝青混凝土的攤鋪
現(xiàn)在攤鋪設(shè)備斷面加寬，瀝青混合料從中間通過膠輪輸送到兩側(cè)，由于距離大，必然產(chǎn)生離析，這種離析改變了瀝青混凝土生產(chǎn)配合比；其次，由于燙平板從機心向兩側(cè)懸臂較長，隨著攤鋪次數(shù)的增加，產(chǎn)生變形，對路面橫坡的控制也有較大影響。
另外，在混合料從運輸車向攤鋪機喂料斗卸料到刮料板輸料的過程中，接觸面表層料，非凡是兩側(cè)車廂接觸面的表層料，在每車料中最后被刮料板送到螺旋布料器，即每一車料降溫幅度最大的表層“冷”料是集中被鋪出的，表面料降溫幅度較大、在正常的碾壓過程中壓實度難以達到要求，是路面發(fā)生松散、坑槽和滲水破壞的原因。
7、平行交叉作業(yè)對路面質(zhì)量的影響
城市道路施工過程中涉及的單位較多，如：自來水、雨污水、供熱、煤氣、電信、電力、有線電纜、道路照明等地下管線。由于平行交叉作業(yè)，加上工期較緊，對路面質(zhì)量產(chǎn)生影響，如在土基碾壓成型以后，管線單位又挖溝下管，管線單位對回填土的壓實質(zhì)量普遍不重視，因此，造成局部不均勻沉降；又如瀝青砼攤鋪底面層、中面層時，道路照明施工單位要進行燈桿和電纜的鋪設(shè)，而且不能封閉交通，導致路面污染嚴重，從而使路面層與層之間的黏結(jié)受到影響，非凡是當瀝青面層較薄時，在車輛高速行駛荷載作用下，瀝青路面產(chǎn)生脫落、推擁、扭曲裂縫等現(xiàn)象。
二、路面病害的防治措施
1、設(shè)計方面
從目前的設(shè)計規(guī)范來看，結(jié)構(gòu)層的設(shè)計偏薄，路面基層、底基層滿足不了行車荷載的作用，通過路面結(jié)構(gòu)設(shè)計可以滿足瀝青路面強度和承載能力要求，特別是應(yīng)考慮特大車輛荷載對路基路面所產(chǎn)生的影響。
（1）在進行半剛性路面設(shè)計時，首先應(yīng)選用抗沖刷性能好、干縮系數(shù)和濕縮系數(shù)小、抗拉強度高的半剛性材料做基層。
?。?）選用松弛性能好的優(yōu)質(zhì)瀝青做瀝青面層。在缺少優(yōu)質(zhì)瀝青的情況下，應(yīng)采取改善瀝青性質(zhì)的措施。
（3）在穩(wěn)定度滿足要求的前提下，優(yōu)先選用針人度較大的瀝青做瀝青面層。
（4）瀝青面層采用密實型瀝青混凝土。
（5）采用合適的瀝青面層厚度，確保半剛性基層在使用期問一般不會產(chǎn)生干縮裂縫和溫縮裂縫。
2、施工方面
優(yōu)秀的設(shè)計、合理的工期是修筑高質(zhì)量的基礎(chǔ)，而科學施工則是高質(zhì)量的保證。首先是對材料的選配，特別是集料場應(yīng)固定，選擇1～2家能保證施工進度的廠家供料，使材料級配始終處于受控狀態(tài)，不能偏離級配中線太遠。在施工過程中從以下幾方面進行控制：
?。?）嚴格控制半剛性基層施工碾壓時的含水量，混合料的含水量不能超過壓實需要的最佳含水量或控制在施工規(guī)范容許的范圍內(nèi)。
?。?）半剛性基層碾壓完成后，要及時養(yǎng)生。
?。?）半剛性基層碾壓完成后或最遲在養(yǎng)生結(jié)束后應(yīng)立即用乳化瀝青做透層或封層。
?。?）透層或封層完成后，應(yīng)盡快鋪筑瀝青面層。瀝青的選用十分關(guān)鍵，要挑選符合各項規(guī)范要求的瀝青，特別是瀝青針人度、延度指標必須嚴格把關(guān)。在北方施工由于近些年的氣候偏暖，因此，瀝青標號宜選擇在規(guī)定范圍內(nèi)低標號瀝青。此外，透層油、粘層油瀝青應(yīng)采用與瀝青砼同一種瀝青，特別是油石比的選擇應(yīng)考慮粘層油、透層油返油時的影響。瀝青砼施工期間，交通管制必須有專人負責，禁止非施工車輛上路，防止上路機械漏油，保持路面干凈整潔。
3、養(yǎng)護方面
?。?）對于瀝青路面可能出現(xiàn)的病害，應(yīng)預先采取措施進行防護?？梢愿鶕?jù)路面的使用狀況和自然條件，預先選用一些適合的材料對路面進行防治，通過及早、有效的防治，能避免或者延緩發(fā)生路面的某些病害。
?。?）瀝青路面出現(xiàn)病害時要及時做修補處理。養(yǎng)護管理的經(jīng)驗告訴我們：“小洞不補，大洞吃苦”，如果路面出現(xiàn)一些病害能及時有效地處理，不但對路面不會造成大的損害，同時也會節(jié)約養(yǎng)護管理的經(jīng)費，確保交通安全。
三、路面病害的處理方法
1、路面裂縫
（1）由于路面基層溫縮、干縮引起的縱橫向裂縫，縫寬在6mm以內(nèi)的，宜將裂縫的縫隙用鐵刷子刷掃干凈，并用壓縮空氣吹去沙塵后，采用熱瀝青或乳化瀝青灌縫封堵。
?。?）縫寬在6mm以上的，填瀝青砂石或細料式瀝青混合料，搗實后用烙鐵封口，隨即撒砂掃勻，有條件的也可采用改性乳化瀝青混合料填封。
（3）對土基或路面基層強度不足引起的裂縫類破損，要首先處理土基或基層，然后再修復路面。
（4）對輕微面積比較集中，且路基強度較好的裂縫，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，可選用乳化瀝青稀漿封層，或熱瀝青封層罩面，或先鋪設(shè)土工布，再在其上進行熱瀝青封層罩面。
2、麻面松散
?。?）因低溫施工造成的麻面松散，可以將松散料收集好，待氣溫上升到20℃以上，將松散部位清掃干凈，重做噴油封層。噴灑熱瀝青0.8kg/m2～1.0kg/m2后，撒3mm～5mm厚的石屑或粗砂（5m3/l00m2～8m3/l00m2），并用輕型壓路機壓實。若在低溫潮濕季節(jié)，也可以采用乳化瀝青封層處理。
?。?）由于溫度過高，粘結(jié)料氣化而造成的松散病害，應(yīng)清除重鋪。
（3）由于基層或土基強度不足、松軟變形而引起的松散，要首先處理基層或土基病害，補強滿足要求后再重做路面面層。
3、瀝青路面坑槽
?。?）路面基層完好，僅面層有坑槽時修補方法：
?、贉y定破壞部分的范圍和深度，按“圓洞方補”原則，劃出大致與路中心線平行或垂直的挖槽修補輪廓線（正方形或長方形）。
②按所劃的輪廓線開槽應(yīng)開鑿到坑底穩(wěn)定的部分，其深度不得小于原坑槽的最大深度，槽壁要垂直。
③清除槽底、槽壁的松動部分及粉塵、雜物，在干凈的槽底槽壁涂刷粘層油。
?、芴钊霝r青混合料（在潮濕或低溫季節(jié)，宜采用乳化瀝青拌制的混合料），視坑槽的深度采用單層式或雙層式填補整平。
?、萦眯⌒蛪簩崣C具壓實，新填補的部分應(yīng)略高于原路面，雙層填補要分層壓實。
?、薏捎脽嵝扪a養(yǎng)護車，用加熱板加熱坑槽處路面，翻新被加熱軟化鋪裝層，噴灑乳化瀝青，加入新的瀝青混合料，然后攪拌攤鋪，壓路機壓實成型。
?。?）路面基層損壞，應(yīng)針對損壞原因，先處理基層病害，再修復面層。
（3）在雨雪連綿的寒冷季節(jié)，為控制坑槽擴展，可采用現(xiàn)有路面材料臨時填補坑槽，待天氣好轉(zhuǎn)后再按規(guī)范要求修復。
4、路面沉陷
?。?）僅由于面層不均勻沉陷引起的裂縫和輕微下沉，若土基和基層都已密實穩(wěn)定，可對沉陷部分拉毛、掃凈，灑粘層瀝青后把沉陷部分填補到與原路面平齊。
（2）因土基或基層結(jié)構(gòu)遭破壞而引起的沉陷，應(yīng)先將土基和基層修理好后，再修復面層。
?。?）因路基沉陷導致路面嚴重破損，礦料已經(jīng)松動、脫落形成坑槽的，應(yīng)按照坑槽的修補方法予以處治。
（4）橋涵臺背因填土不密實出現(xiàn)不均勻沉降的，可以采取以下處治方法：
?、偻诔秊r青面層，在沉陷部分加鋪基層后重做面層；
?、趯τ谂_背填土密實度不夠的，用夯實機械重新做壓實處理；
?、蹖浲粱藫Q土處理，換土深度應(yīng)視軟土基層厚度而定。填換材料要選用強度高、透水性好的級配材料，如砂礫、碎石土、工業(yè)廢渣等；
?、莶捎米{加固處理。
四、結(jié)語
總之，造成城市道路瀝青路面病害的原因是多方面的，無論是在設(shè)計方面、還是施工方面都存在一些不足。在實際工作中，應(yīng)根據(jù)其成因從路面設(shè)計、原材料進場到具體施工，有針對性地采取一系列預防和改善措施，從根本上減少瀝青路面的病害的發(fā)生，使城市道路建設(shè)質(zhì)量全面提高，更上新臺階。
