咸陽至永壽一級(jí)公路瀝青路面的病害調(diào)查及處理措施

黃建云

(西安公路研究院)

1 引言

國道咸陽至永壽一級(jí)公路為分期、分段修建公路，路線長度62.005 km。其中咸陽至乾縣永泰公主墓段(K1519+195～K1565+235)于1998年竣工通車;乾縣永泰公主墓至永壽段(K1565+235～K1581+200)于1999年竣工通車。經(jīng)過幾年的運(yùn)營，咸永一級(jí)公路出現(xiàn)網(wǎng)裂、沉陷、坑槽、裂縫、車轍等各種路面病害，嚴(yán)重影響了行駛質(zhì)量，需要對(duì)路面病害經(jīng)行處理。

2 舊路狀況

2.1 舊路結(jié)構(gòu)狀況

路基寬度24.5 m，中間帶2.5 m(其中左側(cè)路緣帶寬2×0.5 m，中央分隔帶寬1.5 m)，行車道2 ×2 ×3.75 m，硬路肩(含右側(cè)路緣帶寬2×0.5 m)2×2.75 m，土路肩2×0.75 m。沿線無大、中橋，有小橋5座，涵洞69道，倒虹吸18道。路面結(jié)構(gòu)形式如表1所示。

表1 舊路結(jié)構(gòu)型式表

2.2 舊路使用質(zhì)量評(píng)價(jià)

每一公里作為一個(gè)評(píng)定路段，每一項(xiàng)作為一個(gè)單元，進(jìn)行綜合評(píng)定。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，咸永一級(jí)公路的PQI的綜合評(píng)價(jià)見表2所示。

表2 路面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)PQI

依據(jù)部頒標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.2-2001)和《高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評(píng)方法(試行)》交公路發(fā)［2002］572號(hào)的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)該公路瀝青路面的彎沉值、摩擦系數(shù)、平整度、車轍和路面破損等測試結(jié)果分析，得出該一級(jí)公路，路面狀況上行線比下行線好;乾縣永泰公主墓(K1519+200～K1565+235)—永壽段比咸陽—乾縣永泰(K1565+235～K1581+200)公主墓段好。

分析原因，咸陽至乾縣永泰公主墓段原路面設(shè)計(jì)年限為8年，目前已超過該段路面設(shè)計(jì)使用年限，因此路面服務(wù)水平降低;乾縣永泰公主墓至永壽段段路面設(shè)計(jì)年限為15年，通車相對(duì)較晚，因此路面狀況相對(duì)較好，路面強(qiáng)度高。

3 路面病害調(diào)查與分析

3.1 鉆芯取樣

路面病害較輕段，鉆芯取樣，基層較完整，基本符合原設(shè)計(jì)要求。舊路病害嚴(yán)重路段，路面出現(xiàn)網(wǎng)裂、坑槽修補(bǔ)等病害，取出的芯樣面層和基層分開，并且基層已破碎，基層中二灰含量過大，碎石含量偏少。

3.2 路面病害成因分析

(1)裂縫、網(wǎng)裂

裂縫可分為兩大類，即荷載型裂縫和非荷載型裂縫。荷載型裂縫，主要由于交通荷載作用下產(chǎn)生的疲勞裂縫。非荷載型裂縫，主要為溫度型裂縫，包括低溫收縮開裂與溫度疲勞開裂，均體現(xiàn)為張開型開裂方式。由于該段公路服務(wù)年限較長，瀝青材料老化，在水、溫度、荷載應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂，瀝青混合料松散，瀝青路面產(chǎn)生網(wǎng)裂。該路段基層為二灰碎石，在溫度、濕度變化時(shí)易產(chǎn)生裂縫，當(dāng)瀝青面層較薄時(shí)易形成反射裂縫，瀝青路面本身也易產(chǎn)生低溫裂縫，車載作用和水的浸入加速了路面病害的產(chǎn)生。

(2)坑槽

瀝青路面產(chǎn)生坑槽的原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂未及時(shí)養(yǎng)護(hù)而逐漸形成的坑槽。在本路段中，面層和基層粘結(jié)性差，使面層發(fā)生水平推移，形成坑槽，有的坑槽深達(dá)4 cm，坑槽周圍伴隨著不同程度的龜裂、沉陷變形。

(3)車轍

通過鉆芯取樣，本路段車轍類型屬于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)型，車轍的主要特征是在輪跡帶范圍內(nèi)瀝青面層產(chǎn)生了較大變形，輪跡帶下陷。咸陽至乾縣永泰公主墓K1519+195～K1565+235面層厚度9 cm，乾縣永泰公主墓至永壽K1565+235～K1581+200面層厚度12 cm，與該路交通量大、載重車(超載車)較多的實(shí)際情況相比路面較單薄，加之原路面上面層級(jí)配不佳，瀝青老化等因素的共同影響，產(chǎn)生車轍是必然的。因此咸永路路面車轍產(chǎn)生的主要原因是瀝青混合料的壓密變形。

(4)擁包、推移

①超限超載車輛對(duì)路面的影響

由于該段公路為開放式一級(jí)公路，大型車輛受沿線農(nóng)用車和行人等影響，行駛過程中頻繁的制動(dòng)—加速—制動(dòng)，重載車輛頻繁地制動(dòng)和加速，產(chǎn)生極大的豎向應(yīng)力和水平應(yīng)力，使瀝青混合料中的顆粒在動(dòng)荷載作用下處于微移動(dòng)狀態(tài)，對(duì)路面產(chǎn)生巨大的的破壞作用，而且該公路瀝青混凝土面層厚度僅9 cm(12 cm)。經(jīng)車輪重復(fù)碾壓，必然出現(xiàn)推移擁包。

②路面基層表面質(zhì)量對(duì)路面的影響

鉆芯表明，基層表面形成光滑的表面層，降低了路面面層與基層之間的摩擦系數(shù)，在行車過程中也容易出現(xiàn)路面推移破壞;另外，建設(shè)時(shí)基層表面平整度差或出現(xiàn)標(biāo)高、橫坡度不適，施工時(shí)則會(huì)在路面面層部分進(jìn)行調(diào)整，這樣勢必造成路面面層厚度不一致，直接導(dǎo)致路面面層抵抗外力的能力相差懸殊，在行車、溫度變化作用下出現(xiàn)推移擁包病害。

3.3 抽提試驗(yàn)

通過對(duì)1519+195～K1565+235、K1565+235～K1581+200兩段鉆芯取樣分別進(jìn)行上、下面層的抽提試驗(yàn)。

從抽提后的級(jí)配曲線來看，K1519+195～K1565+235設(shè)計(jì)較早，采用的97版《瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，與現(xiàn)行規(guī)范存在一定的差別，級(jí)配偏細(xì)，瀝青路面的高溫穩(wěn)定性較差，尤其該段公路交通量大、重(超)載車輛多，從而導(dǎo)致路面產(chǎn)生嚴(yán)重的車轍。K1565+235～K1581+200抽提后級(jí)配較好，這從該段路面狀況較好，病害較輕的情況也能反映出來。但在多種因素的作用下已經(jīng)產(chǎn)生了裂縫等，繼續(xù)發(fā)展下去也會(huì)給路面功能帶來影響。因此全線應(yīng)該進(jìn)行路面整治，消除現(xiàn)有的病害，保障道路的使用性能。

由瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果看，路面上、下層瀝青的針入度較現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定指標(biāo)值偏小，軟化點(diǎn)較規(guī)范規(guī)定指標(biāo)值偏大，說明經(jīng)過近十年的使用，瀝青材料已經(jīng)老化，因此隨著瀝青老化黏結(jié)力衰退，路面松散、龜裂、坑槽、車轍病害就會(huì)體現(xiàn)得越來越明顯。另外通過油石比比較，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有路面油石比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)中油石比，更進(jìn)一步說明瀝青大部分老化。

4 瀝青路面設(shè)計(jì)

4.1 路面設(shè)計(jì)

國道咸陽至永壽一級(jí)公路主要以貨運(yùn)為主，貨車交通量占60%以上，考慮到公路法的實(shí)施及對(duì)超載打擊力度的逐漸加大，因此本次路面計(jì)算時(shí)不考慮超載。

采用的代表車型為大客車CZ660、小貨車BJ130、中貨車EQ140、大貨車JN150、拖掛車EQ140K。

乾縣—永壽:設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上彎沉設(shè)計(jì)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算累計(jì)軸次為277.15萬次，路面設(shè)計(jì)彎沉為0.308 8 mm;咸陽—乾縣:設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上彎沉設(shè)計(jì)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算累計(jì)軸次為340.54萬次，路面設(shè)計(jì)彎沉為0.296 3 mm。

4.2 病害處置方案

(1)微表處。路面破損狀況指數(shù)PCI評(píng)價(jià)優(yōu)或良，或路段車轍平均深度小于15 mm路段，加鋪1 cmMS-3型改性乳化瀝青微表處。

(2)罩面。路面破損狀況指數(shù)PCI評(píng)價(jià)為中及中以下的路段，或路段車轍平均深度大于15 mm路段，對(duì)舊路上面層拉毛處理后，加鋪4 cm AC-13C SBS改性瀝青混凝土。

(3)面層。上面層采用4 cm AC-13C SBS改性瀝青混凝土，粘層采用SBR改性乳化瀝青，下面層和基層保持不變，表面銑刨拉毛處理，路面標(biāo)高整體抬高3 cm。

(4)乾線縣城段路面。K1560+780～K1563+800段乾縣縣城段路面為三塊板，路面寬度11.25 m，路面右幅路面狀況較好，而路面左幅路面狀況較差，路面沉陷、網(wǎng)裂嚴(yán)重。因此將左幅點(diǎn)病害處理后銑刨4 cm的瀝青面層，重新鋪筑4 cm的瀝青混凝土，以保持路面標(biāo)高和右幅一致，同時(shí)為避免縱向接縫影響路面使用質(zhì)量，以上處理后，統(tǒng)一對(duì)左右幅進(jìn)行微表處處理。

(5)隱患消除方案。同時(shí)為了避免隱患，在處理前先對(duì)原路面點(diǎn)病害進(jìn)行徹底處理。

①裂縫

裂縫采用道路密封膠或灌注熱瀝青對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。密封膠灌注前使用吹風(fēng)機(jī)將裂縫中的灰塵、雜物及周邊松動(dòng)的物體清除干凈，保持裂縫的清潔和干燥，密封膠應(yīng)在具有保溫裝置且采用導(dǎo)熱油間接加熱的攪拌容器內(nèi)加熱，最高溫度不得超過200℃，出料溫度不低于190℃。

②網(wǎng)裂、沉陷

對(duì)于表面出現(xiàn)嚴(yán)重網(wǎng)裂、沉陷路段，要將該路段的基層進(jìn)行開挖，開挖后用新的二灰穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。開挖長度應(yīng)在彎沉值變異位置前后各5 m長工作面的范圍，以方便施工。

③車轍、推移、擁包嚴(yán)重路段

局部小段落路面車轍深度大于15 mm，且車轍內(nèi)有較多裂縫，病害比較嚴(yán)重路段，應(yīng)銑刨原路面上面層，下面層拉毛1 cm，鋪筑5 cm SBS改性瀝青混凝土AC-16+SBR改性乳化瀝青粘層。對(duì)于出現(xiàn)擁包的路段，先把擁包部位鏟除，然后用面層料填補(bǔ)坑槽后再進(jìn)行處理。

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［1］干旱地帶瀝青混凝土路面反射裂縫病害分析及處理措施——以京藏高速(G6)寧蒙省界麻黃溝至寧夏惠農(nóng)段為例［J］.寧夏工程技術(shù)，2009，(4):404-408.

［2］胡艷民.高速公路瀝青路面裂縫和車轍病害形成機(jī)理及養(yǎng)護(hù)處理措施［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，(17):164-167.

［3］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ014-97)［S］.

［4］公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ073.2-2001)［S］.

［5］穆紅旗.銀河二路瀝青混凝土加鋪層病害成因分析與處理措施［J］.安徽建筑，2011，(4):66，72.