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高速公路复合式路面养护维修技术分析
2023年12月06日    阅读量:287651    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

徐芳媛

石家庄市西柏坡高速公路运营中心


摘 要:高速公路复合式路面作为我国一种常见的路面形式,被广泛应用,随着公路投入使用时间的增长,部分路段易出现病害问题,基于此,以某高速公路工程为例,对复合式路面养护维修技术进行分析。首先介绍了实例工程的工程概况,然后从复合式路面结构性破坏的养护维修技术、复合式路面功能性破坏的养护维修技术、加铺层施工技术三个方面进行分析研究。研究结果表明,在复合式路面养护中,需针对结构性破坏和功能性破坏类型采用相应的处治技术,并在病害处治后加铺罩面层,以达到预防性养护的目的,从而保证公路使用寿命沥青网sinoasphalt.com

关键词:高速公路;复合式路面;养护维修技术;

作者简介:徐芳媛(1986—),女,高级工程师,从事公路养护工作。;


0 引言

复合式路面是我国公路早期建设中常见的路面结构,这种路面结构是水泥混凝土与沥青混凝土面层的结合应用,属于刚性路面,具有一定的耐久性和行车舒适度。但随着公路投入使用时间的增长,部分路段出现断板、错台、凹陷、车辙、裂缝等病害,亟需采取有效的养护维修措施进行病害治理,避免路面破坏进一步扩大,影响交通安全。


1 工程概况

某高速公路投入使用7年,路面结构为AC中粒式沥青混凝土(厚5cm)+水泥混凝土(厚25cm)+水泥稳定碎石(厚15cm)+水泥石灰稳定土(厚15cm),该路面结构属于复合式路面结构。在公路使用期间,未开展过大修工程,目前公路部分路段的路面出现较为严重的病害,导致面层强度和平整度大幅度降低,影响行车安全性及舒适性。经过现场勘察可知,本工程复合式路面破坏分为两类,一类为结构性破坏,包括断板、脱空板、局部凹陷、错台等。另一类为功能性破坏,包括车辙、麻面、泛油、松散、铺装层剥落、局部网裂等。基于此,需对本工程部分路段进行养护维修,针对不同类型、不同程度的路面病害,采取相应的治理方案,以恢复路面的路用性能。

2 高速公路复合式路面养护维修技术

2.1 复合式路面结构性破坏的养护维修技术

2.1.1 全厚修补

在本次养护维修中,对局部无法修复的路面结构性破坏采用全厚修补技术,彻底修复耐久性裂缝、面板开裂、面板块裂等较为严重的路面病害。

(1)修补混合料拌和。在水泥中掺入促凝剂,水泥用量为450~550kg/m³,采用低水灰比设计,拌和时加入2%氯化钙,提高混合料的早期强度。

(2)确定修补区域。将可见破坏区两侧外延0.6m都划入全厚修补区域,修补长度不小于1.8m,宽度不小于3.6m。对修补长度超过4.6m的部位,要进行加筋处理,并设置横向接缝;用金刚锯锯开修补区域边线,锯入深度控制在13mm以内,防止对基层造成破坏。

(3)清除旧路面。采用起吊法清除混凝土,选用重型机械起吊锯开边界后的混凝土板,将大块板分割成小块板吊运走;混凝土板清除后,清理基层上松动的集料,排出修补区内的积水,保证基层结构稳定[1]。

(4)混凝土浇筑。混合料坍落度控制在51~102mm范围内,浇筑后用振动刮板刮平;全厚修补区的纵横向接缝都采用锯缝、填缝工艺,缝槽深度不得小于51mm,以达到分散修补区表面受力、减少接缝剥落的目的。

(5)养生。在混凝土浇筑后,将聚乙烯薄膜覆盖到修补区域,减少混凝土水分损失,促使混凝土快速进入养生阶段。

2.1.2 断板处治

根据断缝破坏程度不同,将混凝土板断裂划分为轻微、中等、严重三个等级,针对不同等级采取不同的修补技术方案。

(1)轻微断裂修补。在处理裂缝宽度小于3mm的轻微断裂时,先清理缝隙,准备灌缝浆液,再用喷嘴将浆液灌入缝内,最后加热灌缝处,促使灌缝材料与裂缝处混合料黏结密实。

(2)中等断裂修补。在处理裂缝宽度3~25mm的中等断裂时采用局部修补技术,沿裂缝两侧20cm宽度放样,开凿成凹槽,凹槽深度为混凝土板厚1/2,垂直于中线。清理凹槽,沿中线平行方向用冲击钻打眼,打眼深至基层表面,清理孔眼,将Ⅱ型钢筋安放在孔眼内,再用高强度水泥砂浆填充孔眼。

(3)严重断裂修补。在处理裂缝宽度大于25mm的严重断裂时,因裂缝处出现集料剥落,混凝土板出现活动断板,因此采用整板更换的处理方案[2]。

2.1.3 脱空板处治

本工程的部分路段出现混凝土板与基层脱空病害,板缝附近的水泥稳定碎石基层呈现破碎状态,导致路面翻浆问题较为严重。在处理脱空板时,本次养护维修采用压浆处理技术,具体施工技术要点如下:

(1)压浆材料。采用水泥粉煤灰浆液,水泥∶粉煤灰∶水的比例为1∶0.5∶0.45,灰浆固化后的抗压强度不得小于5MPa。

(2)施工机械设备。采用钻孔取芯机、灰浆拌和机、灰浆泵、膨胀螺栓等施工机械设备与工具[3]。

(3)钻孔。根据脱空板所在区域确定钻孔位置,使用钻孔取芯机钻孔,钻至板厚深度,保证孔径与压浆头直径相差不得超过2mm。

(4)压浆。按照水灰比制备浆液,用灰浆泵将浆液从钻孔处压入混凝土板底,压力保持在2.0MPa,直到浆液从钻孔中溢出,此时用圆木塞封堵溢浆孔,避免压力散失。注浆后,封堵注浆孔,封堵超过3min后才能拔除两个孔上的木塞,再在孔口处用灰浆封严[4]。

(5)养护。在灰浆强度达到5MPa之前,不允许车辆通行;压浆后养生3d,养生结束时用标准轴载车、贝克曼梁测量压浆处理部位的弯沉值,要求弯沉值不得小于0.3mm。如果未达到要求,则要重新钻孔补压。

2.1.4 错台处治

本工程部分路段的路基与基层压实度不足,造成混凝土板下移,形成错台。在错台治理时,根据错台严重程度采用不同的治理方法。

(1)轻微错台治理。当错台高差不超过10mm时,采用机械磨平法与人工凿平法进行处理,并在混凝土板下注入氧化沥青,起到固定面层的作用。

(2)严重错台治理。当错台高差超过10mm时,采用路面修补法处理错台,整体翻修混凝土板。

2.1.5 凹陷龟裂处理

本工程部分路段已经发生严重沉陷,经现场勘查表明,此路段的基层、底基层已经遭受破坏。在处理凹陷龟裂病害时,挖除原沥青混凝土面层,按照行车道水泥混凝土板宽度确定挖除宽度,开挖后采用以下处理方案:

(1)混凝土板处理。检查基层是否完好,对基层完好的混凝土板破除处理,清理干净槽底碎料,利用新混凝土补平局部凹陷部位;恢复拉杆钢筋部位,浇筑新混凝土板,浇筑厚度为23~25cm;浇筑后锯缝、灌缝、养生,在混凝土强度达到设计值70%时,将改性乳化沥青黏层油喷洒到混凝土面层上,喷洒厚度为1mm。在混凝土槽侧面涂刷热改性沥青,厚度为3mm,将高分子抗裂贴铺贴到混凝土板缝上,铺贴高度和宽度均为15cm。分层浇筑混凝土,浇筑厚度与原复合式路面标高一致[5]。

(2)基层处理。当基层出现破损时,挖除全部破碎部位,预留出不小于20cm的横向间距,准备做预切纵缝,纵缝不得与面层裂缝重合;在基层上浇筑新混合料,混合料中的水泥用量控制在170kg/m³以上,集料最大粒径不得超过31.5mm,混凝土试件28d弯拉强度不得小于1.0MPa。

(3)底基层、土基处理。在长期受到水损坏的影响下,路基顶部填土呈软塑状态,对这部分底基层和土基的处理要换填碎石,全部挖除软化层,厚度不小于40cm,用碎石换填挖除部位。分层压实换填材料,保证压实度达到相关规范要求。

2.2 复合式路面功能性破坏的养护维修技术

2.2.1 裂缝处治

本工程部分路段的裂缝以反射裂缝为主,呈形态规则的横缝和纵缝。裂缝渗水会导致路面结构强度下降,因此本次养护维修重点针对不同程度的裂缝采用不同的处理措施。

(1)宽5mm以下的裂缝处理。清理裂缝内的灰尘,向裂缝内灌入沥青玛蹄脂封堵裂缝。针对顺直裂缝,采用开槽机沿着裂缝开凿,开凿宽度和深度均为13mm,使开凿断面呈矩形槽。开凿后用空气机清除槽缝内的灰尘,再用改性沥青聚合物灌平裂缝[6]。

(2)宽5mm以上的裂缝处理。凿除裂缝两侧松动的集料,在缝壁处灌入液体沥青,振捣密实沥青,再在沥青层上覆盖细砂,压实;沿着不规则裂缝的缝边缘开凿,开凿后的矩形槽宽为50mm,深度与原沥青路面面层厚度一致;清理干净凹槽内的杂质,将热改性沥青涂抹到槽底和侧面,厚度分别为1mm、3mm,之后再沿着板缝贴上高分子抗裂贴,最后铺筑改性沥青混凝土,压平裂缝处。

高速公路复合式路面养护维修技术分析 沥青网,sinoasphalt.com

(3)网裂处治。针对造成路面网裂的不同原因,采用不同的处治技术。具体如下:如果路面小面积网裂是水泥混凝土层强度低于设计值造成的,则可以用乳化剂填充裂缝,恢复路面结构整体性;当网裂面积较大,且出现不断扩展趋势,则要在该路段采用加铺罩面施工技术;当网裂布满路面,且难以通过此方法维护修复时,则击破此处的路面板块,重新铺筑水泥混凝土板。

2.2.2 泛油维修

采用抽提试验测定泛油处的油石比,根据泛油严重程度采用不同的养护维修技术。

(1)轻微泛油。在泛油路段铺撒石屑,粒径为3~5mm,通过车辆行驶碾压石屑。

(2)较为严重的泛油。在泛油路段铺撒碎石,粒径为5~10mm,通过车辆行驶碾压。待碎石挤嵌到泛油处后,再铺上粒径为3~5mm的石屑,继续引导车辆碾压。

(3)严重的泛油。对已经出现软层的高含油量泛油路段,均匀铺洒碎石,粒径在10~15mm,采用压路机碾压;碎石挤嵌稳定后,再铺上一层粒径在5~10mm的碎石,通过车辆行驶进行碾压。

2.2.3 拥包、麻面处治

在拥包、麻面周围扩展20~30cm,确定挖除范围,挖除后检查水泥混凝土面板是否完好;对已经出现板缝的水泥混凝土面板进行清洗,采用热改性沥青灌入板缝,再喷洒改性乳化沥青黏层,厚度为1mm;将高分子抗裂贴铺在板缝处,铺贴宽度为15cm,在抗裂贴上铺筑改性沥青混凝土,铺筑后压实[7]。

2.3 加铺层施工技术

本工程在养护维修中采用铣刨罩面的施工方案,防止反射裂缝,恢复路用性能,提高养护作业效率。在部分病害程度较轻的路段采用加铺层预防性养护技术,加铺层结构为SMA沥青混凝土加铺层(4cm)+SBS应力吸收层(1.5cm)。具体施工技术要点如下:

2.3.1 应力吸收层施工

(1)用打磨机、真空吸尘机处理原沥青路面,保证面层清洁,无浮尘、杂物。

(2)选用SBS改性乳化沥青、无碱玻璃纤维作为应力吸收层施工材料,其中无碱玻璃纤维用量为110g/m2。

(3)均匀涂刷乳化沥青,采用同步切割喷涂技术,促使胎体材料与防水涂料均匀混合,增强应力层的作用;在大面积涂布材料之前,先涂刷转角处等隐蔽部位,之后再正式涂布路面,控制材料用量,不得出现涂料流淌、漏涂、堆积等质量问题。

(4)铺设完毕应力吸收层后,不允许机械设备、施工人员在应力吸收层上活动,防止灰尘污染吸收层面。

2.3.2 加铺面施工

(1)拌和。SMA混合料的原材料选用Sasowma改性剂、中海70号机制沥青、SBS改性沥青、碎石粗集料、石屑细集料、矿粉填料和木质素纤维,最佳油石比为6.2%;根据配合比设计要求,在自动化拌和机内投放各种材料,控制拌和温度,制备SMA改性沥青混合料;在拌和过程中依次投入集料、纤维进行干拌,时长为5~8s,再投入矿粉干拌,保证纤维均匀分布;喷入沥青进行湿拌,时长不得小于5s,之后再投入改性剂,适当延长拌和时间。

(2)运料。本工程配备大吨位运料车运输混合料,装料时前中后移动运料车,确保混合料均匀卸入车厢内,避免出现SMA混合料离析;混合料拌和后要在最短的时间内运输到施工现场,合理规划运输路线。

(3)摊铺。采用两台同型号的摊铺机呈梯队排列形式联合摊铺施工,摊铺机之间的距离控制在20m以内;在摊铺前预热熨平板,预热后启动振动装置,均匀摊铺混合料;摊铺作业的环境温度不得低于15℃,以免造成SMA混合料降温速度过快,无法保证碾压质量;摊铺过程中,保证混合料供应充足,当遇到供料不足的情况时,可以适当放缓摊铺速度,待自卸车辆运料恢复后,再按照正常的摊铺速度作业。

(4)碾压。加铺层碾压采用钢轮压路机,压路机紧跟着摊铺机进行初压,采用静压的方式碾压2遍;复压紧跟着初压,使用20t振动压路机碾压3遍;终压采用钢轮压路机碾压2遍,消除加铺层上的碾压轮迹;压路机施工速度控制在5km/h,碾压后检测加铺层压实度,当压实度实测值达到98%时,应停止碾压。

3 结语

在高速公路养护工程中,要实地调查复合式路面病害类型和成因,将病害划分为结构性破坏与功能性破坏,针对不同类型的病害采用有效的修复处理技术。同时,养护工程要积极采用预防性养护措施,对病害程度较轻的路段实施加铺罩面养护技术,预防放射裂缝扩大,减少后期大修路面造成的成本浪费,用较低的养护成本达到最好的养护效果。

参考文献

[1] 韩峰.复合式高速公路路面养护技术理论研究[J].科技视界,2015(19):244-245.

[2] 林志,程崇国,李勇.高速公路隧道沥青复合式路面结构防排水研究[J].公路隧道,2008(3):32-38.

[3] 罗秀英.复合式高速公路路面养护技术[J].交通世界,2018(17):96-97.

[4] 薛政柄,邓星鹤.新建复合式路面反射裂缝成因分析[J].湖南交通科技,2017(2):13-15.

[5] 蒋龙松,陈浩,姚辉.绿色公路组合式再生技术在“白改黑”复合式路面养护改造中创新性应用探讨[J].上海公路,2019年(4):83-89.

[6] 于静.高等级公路复合式路面养护技术研究探讨[J].山西建筑,2016(19):142-143.

[7] 黄哲.浅析我国高等级公路复合式路面结构性破坏养护技术[J].黑龙江交通科技,2011(3):37.

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