瀝青路面病害處治

八、養(yǎng)護建議8.1病害分類及成因分析病害分類根本上參照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ073.2-2001和《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)注》JTGH20-2007，考慮到廣東地區(qū)濕熱、重載交通的情況，出現(xiàn)了幾種標(biāo)準(zhǔn)沒有明確的路面破壞形式：基層強度缺乏、路面結(jié)構(gòu)層排水不暢造成唧漿坑槽等病害。龜裂龜裂主要是由于路面的整體強度缺乏而引起的。其原因可能是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，路基路面壓實度缺乏，路面材料配合不當(dāng)或未攪拌均勻，也可能是由于路面出現(xiàn)橫向、縱向裂縫后未及時封填，致使水分滲入下部結(jié)構(gòu)，尤其在融雪期間凍融交加，加劇路面的破損。同時，瀝青老化也是導(dǎo)致瀝青面層形成網(wǎng)裂、龜裂的原因之一。8.1.2縱向裂縫造成縱向裂縫的一種情況是由于路基壓實不均勻，或路基、路面產(chǎn)生不均勻沉陷而引起的；另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪，接茬處未處理好，在行車荷載和各種自然因素作用下形成縱縫；車轍邊緣有時也易產(chǎn)生縱縫。橫向裂縫荷載性裂縫是由于路面設(shè)計不當(dāng)或施工質(zhì)量低劣，或由于車輛嚴(yán)重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其疲勞強度而斷裂；在某些地方，還出現(xiàn)因為面層與基層間的粘接不好出現(xiàn)面層與基層的層間滑移裂縫。非荷載性裂縫主要有瀝青面層溫度裂縫和基層反射性裂縫。這種病害比擬普遍。溫度裂縫在寒冷地區(qū)隨著溫度下降，瀝青材料變硬，并開始收縮，表現(xiàn)為收縮裂縫；在高溫、溫差大地區(qū)因太陽照射強烈，晝夜溫差大，瀝青面層中產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。這種應(yīng)力的反復(fù)作用使瀝青路面表現(xiàn)為疲勞裂縫。基層反射裂縫主要與基層的收縮性和抗裂性有關(guān)。在收縮性小、抗裂性好的半剛性基層上，瀝青面層的裂縫與柔性基層路面沒有明顯的差異。在有些地區(qū)因施工流程的銜接不當(dāng)，造成半剛性基層長時間裸露曝曬，形成可見、不可見干縮裂縫，這種裂縫或早或遲會在較薄的瀝青面層中反映出來，從面增加瀝青面層的裂縫總數(shù)?？硬壑饕敲鎸拥木W(wǎng)裂、龜裂、小面積的松散、沉陷及人為造成的面層損壞、修補損壞等未及時進行科學(xué)的養(yǎng)護，在行車荷載和雨水等自然因素作用下逐漸形成坑槽，特別值得一提的是水損壞性坑槽。水損壞是雨水透入路面結(jié)構(gòu)層后，集聚在結(jié)構(gòu)層中，在車輛荷載作用下，使路面產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象，它是瀝青路面早期破壞最常見的現(xiàn)象之一。其形成過程可歸納如下：在開始階段，水分浸入瀝青與集料的界面，以水膜或水氣的形式存在，由于外表張力的作用，影響瀝青與集料的粘附性。在反復(fù)載荷的作用下，輪胎對路面的擠壓搓揉作用及路面間的真空吸附作用加速瀝青膜與集料的剝離，漸漸地，瀝青路面外表層開始出現(xiàn)麻面，松散，掉粒，產(chǎn)生坑洞，最后形成坑槽。其具體表現(xiàn)為：外表層產(chǎn)生坑洞由于瀝青混凝土的不均性，坑洞是在局部瀝青混凝土空隙率較大處產(chǎn)生的。這種破壞現(xiàn)象在很多高速公路普遍存在，都會產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象，造成路表坑洞外表層和中面層同時產(chǎn)生坑洞，進而局部外表產(chǎn)生網(wǎng)裂和形變。雨水滲透到外表層和中面層內(nèi)，較大的交通流量使這兩層內(nèi)的局部集料上的瀝青剝落，導(dǎo)致外表產(chǎn)生網(wǎng)裂，形變和向外推擠，或產(chǎn)生坑洞。在冰凍地區(qū)，冬季的雪水滲透并滯留在瀝青面層內(nèi)，春季升溫產(chǎn)生反復(fù)凍融，瀝青面層內(nèi)的自由水也會使瀝青面層產(chǎn)生水損壞。唧漿、坑洞水透過瀝青面層滯留在半剛性基層面，在大量快速行車作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層細料，形成灰白色漿?；覞{通過縫隙被行車壓擠到路外表。輕微的，可使路面網(wǎng)裂或變形。嚴(yán)重的，可能產(chǎn)生坑洞。在雨季，此類病害更易產(chǎn)生，且在水泥混凝土板縫處的瀝青混凝土面層產(chǎn)生的坑洞尤其嚴(yán)重。沉陷由于路基水文地質(zhì)條件差，在行車荷載和路堤靜荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力超過了土體本身的抗剪強度，引起路基、路面較大的工后沉降，這種沉降極具不均勻性，差異性過大即在路面上產(chǎn)生較大的不平整和凹陷變形，并逐漸伴隨著橫向或縱向裂縫。一般軟土地基最為明顯，高填方路堤、半填半挖路段也常有出現(xiàn)，是比擬嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性病害。車轍車轍是在行車荷載重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生永久性變形積累形成的帶狀凹槽，它是由于渠化交通導(dǎo)致的瀝青路面的主要病害，當(dāng)車轍到達一定深度時，由于轍槽內(nèi)積水，極易發(fā)生車輛滑移而導(dǎo)致交通事故。結(jié)構(gòu)性車轍由于荷載作用超過路面各層的強度，發(fā)生在瀝青面層以下，包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久變形這種車轍寬度較大，兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，橫斷面成凹形。流動性車轍是指在高溫條件下，車輪碾壓反復(fù)作用，荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定極限，使流動變形不斷積累形成車轍，兩側(cè)有一定程度的隆起現(xiàn)象。壓實缺乏引起的車轍是指由于瀝青面層壓實缺乏，致使通車后的第一個高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密，在交通荷載的反復(fù)作用下，空隙率不斷減少，到達極限剩余空隙率才趨于穩(wěn)定。它不僅產(chǎn)生壓實變形，而且平整度迅速下降。稍微嚴(yán)重的車轍病害是無法采用預(yù)防性養(yǎng)護措施修復(fù)的。泛油瀝青路面在日照或行車作用下，瀝青會從混合料的底部和下部向外表移動，使外表瀝青過多；另外，在高溫雨季，雨水侵入瀝青與集料粘附性不好的混合料中，導(dǎo)致瀝青從集料外表剝離向外表移動，同樣使外表瀝青過多；在瀝青路面施工時，拌合樓控制差導(dǎo)致瀝青混合料含油量高，造成泛油。以上三種原因是導(dǎo)致瀝青路面泛油的主要原因?？够阅苋狈够阅苋狈?，容易使車輛在高速行駛時突然打滑，造成事故。我國瀝青路面外表抗滑性能迅速下降的主要原因是：①瀝青標(biāo)號過高(針入度偏大)，瀝青用量過多，路面漸漸泛油，構(gòu)造深度下降，甚至變成光滑的油面。②粗集料不耐磨，迅速磨光。由于廣東省屬于南方多雨地區(qū)，雨量充足。在進行路面級配設(shè)計時，往往可能考慮到抗滑表層的密水性能，防止抗滑性能缺乏的出現(xiàn)。通過對多條高速公路抗滑性能檢測，標(biāo)準(zhǔn)定義養(yǎng)護質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為SFC≥40是比擬適宜；因此定義SFC＜40為抗滑性能缺乏，建議需要進行外表層處理。基層強度缺乏基層強度缺乏主要是由于半剛性基層的開裂，導(dǎo)致瀝青層出現(xiàn)反射裂縫。雨水進入，基層軟化，出現(xiàn)路面強度缺乏，路表彎沉偏大。路表彎沉大于路面設(shè)計容許彎沉，強度系數(shù)SSI評定為中及以下的路段定義為基層強度缺乏，需要采取淺層注漿措施處理。路面結(jié)構(gòu)層排水不暢由于廣東省屬于南方多雨地區(qū)，雨量充足；在進行瀝青路面加鋪維修的過程中，瀝青路面的層間水無法排出，往往在進行加鋪層施工后，在行車荷載作用下，會導(dǎo)致加鋪層出現(xiàn)擁包、坑槽病害。需要在路肩，甚至主車道設(shè)置橫向排水盲溝，排除層間水。8.2養(yǎng)護措施高等級瀝青路面常用的養(yǎng)護措施主要有預(yù)修補、霧封層、微表處、碎石封層、超薄磨耗層、薄層熱拌瀝青混凝土、銑刨罩面、就地?zé)嵩偕蛷S拌熱再生等。各種養(yǎng)護措施的技術(shù)要求參見如下。預(yù)修補預(yù)修補是指在路面實施養(yǎng)護措施前，針對原路面裂縫、坑槽、松散、老化等病害的預(yù)處理技術(shù)，一般包括封縫、局部修補坑槽、霧封層和應(yīng)力吸收層等措施。封縫包括裂縫填封和裂縫密封兩種處理方式：裂縫填封主要針對活動性裂縫，首先根據(jù)裂縫的幾何形狀進行開槽，然后進行清理、枯燥，最后再選擇填縫料進行填封。裂縫密封主要針對非活動性裂縫，無需對裂縫開槽，可直接采用熱壓縮空氣清理，然后填裝密封劑?；顒有粤芽p冬天寬度較大，夏天寬度較小，典型的活動性裂縫夏天的寬度一般大于3mm，而冬天的寬度一般可增長15%~100%；非活動性裂縫的寬度一般小于3mm，處于裂縫開展的初期，且較多地出現(xiàn)在冬季氣候溫和的地區(qū)。路面裂縫的密度，或裂縫的數(shù)量以及出現(xiàn)的頻率可以采用裂縫率〔crackingrate〕表示。裂縫率為每1000m2路面的裂縫長度，單位為：m/1000m2。如果單條裂縫的長度均為3.75m，那么單車道每公里路面的裂縫率即為該公里路面的裂縫條數(shù)。封縫常作為預(yù)處理措施，用于其它養(yǎng)護措施實施前，對路面的非結(jié)構(gòu)性裂縫，如橫向裂縫、縱向裂縫以及輕微的塊狀裂縫進行修補，到達阻止水分侵入路面，保護路面結(jié)構(gòu)的目的。適應(yīng)于各種等級交通量和氣候條件，但在氣溫相對較高、日氣溫變化幅度較小、氣候枯燥的情況下應(yīng)用效果最好。但在重載交通下，封縫措施的使用壽命較短。封縫措施的主要功能屬性為封水，其余各種附屬功能屬性見圖所示。在實施其它養(yǎng)護措施前需對路面坑槽進行修補?？硬坌扪a的工序一般為坑槽的成型、清理和枯燥、涂粘結(jié)層、修補材料的準(zhǔn)備和攤鋪、坑槽的壓實和封邊修整工作。當(dāng)原路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的松散、老化現(xiàn)象時，會對原路面和新鋪結(jié)構(gòu)層間的粘結(jié)性能造成不利影響，此時，宜采用霧封層作為預(yù)處理措施，以提高原路面與新鋪結(jié)構(gòu)層間的粘結(jié)性能。圖8.2.1封縫的功能屬性當(dāng)路面的裂縫密度屬嚴(yán)重時〔裂縫率20≤CR≤50〕，單獨的養(yǎng)護措施缺乏以防止路面反射裂縫的出現(xiàn)，此時需對路面裂縫進行處理并加鋪應(yīng)力吸收層，之后再應(yīng)用其它的養(yǎng)護措施。霧封層霧封層是一種將乳化瀝青稀釋液或特制路面保護劑噴灑在現(xiàn)有瀝青路面上的養(yǎng)護技術(shù)。目前常用的霧封層按使用材料可分為兩大類，一類是普通乳化瀝青類霧封層，另一類是含“再生劑”類瀝青乳液。普通乳化瀝青類霧封層使用材料是普通乳化瀝青稀釋液，由普通瀝青、乳化劑和水稀釋而成，它能改善路表狀況，增強路面密水性能；含再生劑類霧封層使用的材料是含“再生劑”類的瀝青乳液，由石油溶劑、改性瀝青、瀝青活性再生劑特制而成，它在發(fā)揮普通瀝青霧封層作用的根底上，能對老化路面中的瀝青進行再生，恢復(fù)其局部路用性能。霧封層能密封原有瀝青路面外表層，提高密級配路面的密水性能，防止骨料進一步松散剝落；同時能封閉細小裂縫，為老化的路表補充新鮮瀝青，延長路面使用壽命。也可以使用在碎石封層上，用以固定碎石，防止車輛受到飛濺碎石的破壞。霧封層可作為臨時性養(yǎng)護措施應(yīng)用在輕交通或中等交通的道路上。霧封層應(yīng)用后會降低路面抗滑性能，宜用在原路面抗滑性能優(yōu)良的狀況下，即SFC≥54，BPN≥55，TD≥0.8。霧封層的本錢較低，使用壽命較短，其主要的功能屬性是密水，其余各種附屬功能屬性見圖所示。圖霧封層的功能屬性微表處微表處是采用專用設(shè)備將聚合物改性乳化瀝青、粗細集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計配比拌和成稀漿混合料攤鋪到原路面上，并很快開放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄層。微表處混合料按礦料公稱最大粒徑的不同，可分為MS-2型和MS-3型。MS-3型微表處，公稱最大粒徑為9.5mm，適用于高速公路、一級公路的罩面和車轍填充；MS-2型微表處，公稱最大粒徑為4.75mm，適用于輕交通或中等交通的高速公路，以及一、二級公路的罩面。級配設(shè)計良好的微表處不僅具有卓越的密水性能，還具有良好的抗滑性能，同時可修復(fù)路面的其它輕微損壞。假設(shè)微表處混合料的級配較細，那么抗滑性能會衰減很快；假設(shè)級配較粗，那么會難以滿足密水性能的要求，同時會帶來較大的行駛噪音。原路面裂縫、坑槽病害修復(fù)的完好程度會嚴(yán)重影響到微表處的使用性能。在路面裂縫較多的情況下〔裂縫率5≤CR≤20〕，宜考慮結(jié)合應(yīng)力吸收層一起使用。在氣候過于炎熱或寒冷的情況下施工會對稀漿混合料的破乳速度造成不利影響。微表處措施的主要功能屬性為密水，其余各種附屬功能屬性見圖所示。圖8.2.3微表處的功能屬性碎石封層碎石封層是指用專用設(shè)備即碎石封層車將單一粒徑的石料及瀝青膠結(jié)料幾乎同時灑布在路面上，在膠輪壓路機碾壓下，使膠結(jié)料與石料之間有充分的外表接觸，以到達它們之間最大限度的粘結(jié)，從而形成保護原有路面的瀝青碎石磨耗層。碎石封層可修復(fù)原路面的裂縫、松散、老化等病害，并提供抗滑性能優(yōu)越的罩面層。單層碎石封層不適宜修復(fù)原路面的車轍病害。設(shè)計或施工的不當(dāng)，將會造成碎石封層出現(xiàn)碎石松散現(xiàn)象，影響行車平安?？墒褂盟槭A(yù)裹覆技術(shù)提高碎石的粘結(jié)性能，同時也可與霧封層配合使用以防止松散現(xiàn)象的出現(xiàn)。碎石封層用瀝青必須具備足夠的粘結(jié)性。碎石封層用集料應(yīng)潔凈、枯燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，具有足夠的強度和耐磨耗性，且應(yīng)具有良好的顆粒形狀和凹凸不平的外表。碎石封層措施的主要功能屬性為封閉裂縫，其余各種附屬功能見圖所示。圖碎石封層的功能屬性超薄磨耗層超薄磨耗層是用專用機械將間斷級配的熱拌瀝青混合料直接鋪筑在改性乳化瀝青粘結(jié)層上，總厚度約1~3cm，可快速開放交通的薄層結(jié)構(gòu)。具有代表性的超薄磨耗層結(jié)構(gòu)是UTAC-10和殼牌公司的專利產(chǎn)品Novachip?。超薄磨耗層可以提供卓越的抗滑性能，同時可修復(fù)路面的輕微裂縫、松散、老化等病害，并可減少行駛噪音，增強路面的橫向排水能力。該技術(shù)的關(guān)鍵在于薄層結(jié)構(gòu)與原路面之間的瀝青粘結(jié)層，要求瀝青粘結(jié)層具有很強的粘結(jié)性能和封水性能。原路面裂縫、坑槽病害修復(fù)的完好程度會嚴(yán)重影響到超薄磨耗層的使用性能。在路面裂縫很多的情況下〔裂縫率20≤CR≤50〕，宜考慮結(jié)合應(yīng)力吸收層一起使用。超薄磨耗層的主要功能屬性為功能恢復(fù)，其余各種附屬功能見圖所示。圖超薄磨耗層的功能屬性薄層熱拌瀝青混凝土薄層熱拌瀝青混凝土是將新拌瀝青混合料直接攤鋪在路面上，厚度約2~4cm的薄層結(jié)構(gòu)，具有代表性的混合料類型為AC-13C，SMA-10和OGFC-10。AC-13C可修復(fù)路面車轍和其它輕微病害，提供優(yōu)良的平整度水平，并具有一定的抗滑性能，造價廉價，施工技術(shù)易于掌握；SMA-10具有優(yōu)良的抗車轍和抗滑能力，能提供優(yōu)良的平整度水平，密水性能強，耐久性能好，外表美觀；OGFC-10具有卓越的抗滑性能，能減少路面行駛噪音和雨天水霧，能提供優(yōu)良的平整度水平，具有抵抗車轍的能力。但OGFC-10宜采用高黏瀝青，并需適時清理路面孔隙。薄層熱拌瀝青混凝土在路面裂縫很多的情況下〔裂縫率20≤CR≤50〕，宜考慮結(jié)合應(yīng)力吸收層一起使用。薄層熱拌瀝青混凝土作為養(yǎng)護措施，不能提高原路面結(jié)構(gòu)承載能力，應(yīng)應(yīng)用在原路面結(jié)構(gòu)性能良好，沒有結(jié)構(gòu)性損壞的路段。施工前必須認真修復(fù)原路面裂縫、坑槽、修補損壞等破壞，對于大于15mm的車轍應(yīng)預(yù)先處治，在混合料攤鋪前需噴灑粘層瀝青。SMA-10的主要功能屬性為結(jié)構(gòu)補充，其余各種附屬功能屬性見圖-1所示。OGFC-10的主要功能屬性為結(jié)構(gòu)補充，其余各種附屬功能屬性見圖-2所示。圖-1SMA-10的功能屬性圖-2OGFC-10的功能屬性銑刨罩面銑刨罩面是指將路面狀況較差的瀝青面層銑刨后，再加鋪熱拌瀝青混合料，以恢復(fù)路面的使用性能，銑刨厚度一般為2~5cm。銑刨罩面適用于不存在結(jié)構(gòu)性損壞，且功能性損壞相對較為嚴(yán)重的路面，如40≤SFC≤48、2.3≤IRI≤3.5、20≤CR≤50。應(yīng)積極考慮再生利用技術(shù)，對銑刨的瀝青混合料進行處理，以節(jié)約資源，保護環(huán)境。銑刨罩面的主要功能屬性為結(jié)構(gòu)恢復(fù)，其余各種附屬功能屬性見圖所示。圖銑刨罩面的功能屬性就地?zé)嵩偕偷責(zé)嵩偕遣捎脤Ｓ玫木偷責(zé)嵩偕O(shè)備，對瀝青路面進行加熱、銑刨，就地摻入一定數(shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、再生劑等，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現(xiàn)對外表一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生的技術(shù)。它可以分為復(fù)拌再生、加鋪再生兩種。再生厚度一般為2~5cm。復(fù)拌再生是將舊瀝青路面加熱、銑刨，就地摻加一定數(shù)量的再生劑、新瀝青、新瀝青混合料，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、壓實成型。摻加的新瀝青混合料比例一般控制在30%以內(nèi)。加鋪再生是將舊瀝青路面加熱、銑刨，就地摻加一定數(shù)量的新瀝青混合料、再生劑，拌和形成再生混合料，利用再生復(fù)拌機的第一熨平板攤鋪再生混合料，利用再生復(fù)拌機的第二熨平板同時將新瀝青混合料攤鋪于再生混合料之上，兩層一起壓實成型。就地?zé)嵩偕m用于不存在結(jié)構(gòu)性損壞，且功能性損壞相對較為嚴(yán)重的路面，如40≤SFC≤48、2.3≤IRI≤3.5、20≤CR≤50。再生時原路面應(yīng)具備以下條件：①原路面整體強度滿足設(shè)計要求；②原路面病害主要集中在外表層，通過再生施工可得到有效修復(fù)。③原路面瀝青的20℃針入度不低于20〔0.1mm〕。原路面上有稀漿封層、微表處、碎石封層、超薄磨耗層等養(yǎng)護措施時，應(yīng)經(jīng)充分試驗論證，判斷是否適宜直接使用就地?zé)嵩偕夹g(shù)。改性瀝青路面的就地?zé)嵩偕?，也宜進行專門論證。就地?zé)嵩偕闹饕δ軐傩詾榻Y(jié)構(gòu)恢復(fù)，其余各種附屬功能屬性見圖所示。圖就地?zé)嵩偕墓δ軐傩詮S拌熱再生廠拌熱再生是將回收瀝青路面材料〔RAP〕運至瀝青拌和站，經(jīng)破碎、篩分