高速公路路面病害處治技術研究

方朝中 史繼鵬 劉鴻 喬宇

(中交第三公路工程局第四工程分公司,重慶 401120)

近年來國家高速公路網建設日趨完善,高速公路由快速發展模式轉變為高質量發展模式,高速公路新建項目逐年減少,高速公路的建設工作也逐漸向改擴建及養護維修發展,其中又不可避免地存在對老路面的病害處治,其病害類型眾多且數量龐大,對其處治方法的研究已是刻不容緩。

1 病害類型

1.1 裂縫

根據現場實際調查,裂縫可分為兩類：一類為寬度在5mm以內且伴隨較少支縫或并無支縫；另一類為寬度大于5mm 且伴有較多支縫的裂縫。據全線路面病害排查結果,裂縫類病害占病害總數的80%以上,為本線路的主要病害。若不及時處理,后期可能會隨著表面雨水的侵入,導致路面強度下降；在大量行車荷載作用下,瀝青路面會產生結構性破壞,從而影響高速運行。

1.2 車轍

車轍是高速路面上行車道中沿車輪輪跡產生的縱向帶狀凹槽型變形,經調查后發現車轍深度主要集中在行車道處,車轍深度主要集中在10mm-12mm 之間,縱向長度最長可達1.2km。車轍病害會導致路面整體平整度下降,嚴重者會導致路面發生橫向撕裂進而產生縱向裂縫,致使病害進一步發展,影響高速行車的舒適性,甚至會影響行車安全。

1.3 網裂、唧漿

網裂是在簡單裂縫的基礎上進一步發展而來,在一條簡單裂縫周圍存在多條支縫,且支縫與支縫間由另一支縫連接,進而形成網狀結構。

唧漿就是在裂縫未及時處理時,地表水通過瀝青面層間的縫隙滲入基層,致使基層軟化、膨脹,在車輛行車荷載的連續作用下,裂縫逐漸增大,基層中細小顆粒從瀝青面層隙間噴射出來。本項目路面排查過程中發現多處網裂及兩處唧漿,兩處唧漿分別為K211+945 處及K232+123 處,面積分別為2.3m2及2.2m2。唧漿現象的出現,表明路面結構已經遭受了嚴重的破壞,若不及時處理后續會造成更大面積的路面損毀。

1.4 坑槽

坑槽是路面經水損害或油損害形成的坑槽現象,水損害主要為水由瀝青路面縫隙或破損處滲入, 到底基層后又在行車荷載反復作用下形成唧漿現象,唧漿在行車輪胎反復沖擊下進而使面層與基層脫離形成坑洞。

1.5 新舊路面結構層對比

表1

2 病害處治

2.1 病害分類

針對上述4 種路面病害,項目按照路表破損狀況劃分為三種情況,分別為點病害、面層病害、面層基層病害三種情況。(圖1)

圖1

2.1.1 點病害

路表淺層病害,病害主要集中在路表淺層中,裂縫、車轍、坑槽等病害未延伸到主要面層結構中,病害對瀝青路面行駛性能影響不大,對行車舒適性存在一定影響,不及時處理后期容易向更深層次及更大面積發展,容易形成瀝青路面大型病害,屬于大型病害的前兆,屬于輕型病害。

2.1.2 面層病害

病害深入面層主要結構,主要集中在瀝青路面原有面層結構中,表明裂縫等病害已經延伸到原有面層主要結構,主要類型包括油損害造成的坑槽、深入面層的裂縫,主要面層結構已變形的車轍等,面層病害表示病害已對路面結構造成一定損壞,對瀝青路面使用性能已經造成破壞,對行車舒適性已造成一定影響,容易造成行車過程中的跳車、顛簸等現象,屬于中型病害。

2.1.3 面層基層病害

病害完全貫穿瀝青路面結構層,直達基層,病害類型屬于大型病害,主要有唧漿,水損害造成的大型坑槽,已貫穿面層結構的裂縫等,該種病害對瀝青路面使用性能已經造成了嚴重損害,已完全損壞瀝青面層結構,對行車可能造成一定的安全隱患,需盡快處理。

2.2 病害處治

2.2.1 點病害處治

2.2.1.1 裂縫

寬度在5mm 以內且只存在路表淺層的并無支縫的輕微裂縫不單獨處理,后續老路路面銑刨后整體攤鋪調平層及中上面層作為處理方式,該種處理方式只針對淺層裂縫或其它淺層病害,在銑刨過程中能徹底清除病害。

2.2.1.2 車轍

深度在10mm 以內且只存在于路面表層結構中的車轍,處理方式同5mm 以下的裂縫處理方式相類似,不做單獨處理；后續老路路面銑刨后整體攤鋪調平層機中上面層作為處理方式。

2.2.1.3 網裂

網裂病害根據其病害深度分別采用上述類似的方法處理。

2.2.2 面層病害處治

2.2.2.1 裂縫

裂縫寬度大于5mm、伴有支縫、未深入基層、只存在于面層結構中的裂縫,老路銑刨、切縫后再采用灌縫膠或改性乳化瀝青封縫,加貼抗裂貼,撒布封層油后攤鋪調平層、中上面層的處理辦法治理病害。

路面裂縫密封膠技術要求：針入度(25℃):30～70(0.1mm),彈性恢復≥30%,軟化點≥80℃,流動值/mm≤5,延展性(25℃)≥30cm；粘著張力≥500%,安全加熱溫度204℃,與瀝青兼容性良好。施工時密封膠的溫度應達到193℃,但不能超過204℃；槽口應滿足最低的設計要求,即寬度≥1cm；灌縫前應保持槽內及兩壁絕對清潔,施工時的路面溫度應保持在4℃以上,否則進行預熱；保證密封膠有足夠的冷卻時間。

灌縫膠灌縫施工工藝：

(1)開槽。開槽深度為裂縫病害深度,開槽寬度根據裂縫寬度決定,最小開槽寬度≥1cm,預先調節好開槽機開槽深度,然后進行開槽作業。作業時,根據裂縫寬度種類情況,及時調節開槽尺寸,滿足最低設計要求

(2) 清槽。用森林滅火吹風機,壓力控制在0.6Mpa±0.1Mpa,風量為4-5m3/min,將槽內碎渣及裂縫兩側至少10cm 范圍內的灰塵徹底清掃干凈,要完全吹掉縫中的灰塵、碎屑、雜物和少量的水分。

(3)灌縫。若在氣溫低于4℃時補縫,灌縫機須配有預熱設備對開槽部位進行預熱,若在此溫度下不預熱會降低密封膠的粘結力；氣溫高于4℃時補縫可不預熱。在密封膠加熱溫度達到193℃左右時,用灌縫機上帶有刮平器的壓力噴頭將密封膠均勻地灌入槽內,并在裂縫兩側拖成一定寬度與厚度的封層。

(4)鋪沙。在剛灌滿的灌封膠表面撒布一層細砂。

(5)養護。細砂撒布完成后,待灌封膠充分冷卻(冷卻時間在15min 左右)并把路面上的碎渣清掃干凈。

改性乳化瀝青灌縫施工工藝：

(1)清縫：利用鉤子或鐵刷將兩側縫壁和局部的三角小坑槽松散石料清理干凈,利用森林滅火吹風機將縫內及縫兩側灰塵吹凈且干燥。

(2)灌縫：在橫縫施工過程中只需將加熱后的瀝青直接灌入縫內,在灌注過程中應控制瀝青的用量,確保每道縫隙灌實、灌滿。在縱縫施工過程中將改性乳化瀝青直接灌入縫內,由于縱縫寬度一般較窄,應控制灌縫速度；存在漏點應進行補灌,灌注高度與路面齊平即可。

(3)待改性乳化瀝青破乳后用毛刷或掃把將干凈的細砂填滿縫隙。

(4)在細砂充滿縫隙后再用改性乳化瀝青進行第二次灌縫,改性乳化瀝青應將縫隙完全充滿。

抗裂貼施工工藝：

(1)使用電動刷子、吹風機對選擇使用抗裂貼的裂(接)縫進行清潔處理,并將裂縫兩側16cm 范圍內路面清潔干凈,采用彩條布覆蓋,防止污染。

(2)裂縫表面須平整(寬度大于5mm 的裂縫須先灌注高分子密封膠),無大的突起、凹陷、松散、碎石或油痕、油脂及其它污物。

(3)將抗裂貼背面的隔離紙張揭去,無粘性物面朝上,以裂(接)縫為中心線將抗裂貼平整地貼在路面上。氣溫低于0℃時需先刷膠或者火烤再粘貼。

(4)如遇不規則的裂縫,可用裁紙刀或剪刀將抗裂貼切斷,按裂縫的走向跟蹤粘貼。但在抗裂貼與抗裂貼的結合處,要形成80-100mm 的重疊。

(5)用滾筒用力碾壓,將抗裂貼熨貼至地面,以確保抗裂貼同路面結合成為一體,不能有氣泡、皺褶。

(6)在基層粘抗裂貼的施工完成后,注意成品路面保護,防止抗裂貼出現污染。

2.2.2.2 車轍

深度大于10mm 且面層結構已變形的車轍病害,采用整體銑刨后回填的方式處理,銑刨寬度不足整個行車道寬度,銑刨長度按照車轍病害長度前后各增加1-2m 處理、銑刨深度為完全清除變形層。銑刨回填采用SBS 改性SMA-13 和AC-20,填料各層厚度根據銑刨深度確定。回填完成后新老拼接位置加鋪50cm 聚酯纖維布處理,聚酯玻纖布要求單位面積≥120g/m,厚度≥0.8mm,抗拉強度：縱向≥6KN/m,橫向≥5KN/m,斷裂伸長率：縱向≤4.2%,橫向≤4.2%,熔點≥220℃。

2.2.2.3 網裂

病害深度延展至瀝青面層的網裂,處理方式為病害整體銑刨后回填。銑刨面積應較病害范圍四周各延伸至少20cm,最小按照2m 控制。銑刨回填采用SBS 改性SMA-13 和AC-20 且各結構層之間應設置相應連接層。回填后應碾壓密實,保證壓實度。

2.2.2.4 擁包

擁包現象采用銑刨后加鋪方式修補,方式同上述類似。

2.2.2.5 坑槽

坑槽類病害需對原有坑槽進行清理,清理后對坑槽側面及底面進行銑刨,銑刨最小寬度按照2m 控制,清理掉坑槽內松散及受損部分。漏出完整未受損部分后在坑壁及坑底涂刷SBS 改性瀝青保證粘結。

2.2.2.6 銑刨深度及各回填層厚度

當舊路病害僅存在于罩面層則銑刨深度為4cm,采用4cm SMA-13 處理。

當舊路罩面層和上面層存在病害時則需挖除罩面層和上面層,并采用8cm AC-20 處理。

當舊路罩面層和上中面層存在病害時則需挖除罩面層和上中面層,并采用8cmAC-20 改性瀝青混凝土+5～6cmAC-25處理。

當舊路面瀝青層存在嚴重病害且基層完整時則需挖除整個瀝青層,并采用4cmSMA-13+6～7cmAC-20+AC-25 處理。

2.2.3 面層、基層病害處治

2.2.3.1 裂縫

當裂縫深入基層致使基層損壞時,需對裂縫兩側各1.5m 范圍銑刨舊路面層及上基層,若下基層存在裂縫則用乳化瀝青封縫 , 然 后 分 層 回 填 17cm 水 泥 穩 定 碎 石+8cmLSPM-25+6cmAC-20+4cmSMA-13。基層攤鋪完成后需在新填筑的結構層與老路交界處鋪設50cm 寬聚脂玻纖布搭接,頂部的聚脂玻纖布應在加鋪層施工時進行鋪設。

2.2.3.2 唧漿

發生唧漿的部位,應對該部位的面層及基層進行挖補處理,直接破除所有受損部分且范圍應較病害范圍四周各延伸至少0.3m,開槽最小寬度按照2m 控制,處理深度應保證徹底清除松散軟弱夾層。基層填補材料如面積較大采用水泥穩定碎石填補,如小面積可采用C30 混凝土；對于大型施工機械碾壓困難路段采用人工夯實。

2.2.4 連接層

為增強新鋪瀝青混合料各結構層間的粘結,加鋪前均勻灑布一層SBS 改性乳化瀝青粘層油(灑布量控制在0.6kg/m2)。回填水穩基層時,在基層與面層間撒布透層油(灑布量控制在1.2kg/m2),修復裂縫及坑槽時坑槽四壁涂刷SBS 改性瀝青。新老瀝青路面搭接處必須涂刷熱瀝青。

2.2.5 回填壓實

在小型槽口處回填時采用人工回填的方式,經人工初平后用碾壓機械壓實,碾壓機械根據現場實際開槽大小及回填層情況選用。瀝青碾壓時初壓溫度不低于160℃、復壓溫度不低于140℃、終壓溫度不低于110℃。碾壓時將驅動輪朝向攤鋪機,振動壓路機先靜后振、先停振后停駛。一般路段從外向中心碾壓,超高段則由低向高碾壓。

3 結論

本文在對日蘭高速公路改擴建工程中瀝青路面病害及其養護技術進行調查分析的基礎上, 提出高速公路瀝青路面典型病害的處治技術,得到以下主要結論：

瀝青路面病害處治過程主要是依據病害的深度對病害做出分類,再針對不同類型病害提出不同處治方法。主要處治方法為完全銑刨、清除病害部分,清除范圍較病害范圍擴大20cm(至少保證2m)、分層回填壓實。對于小型病害,銑刨表層后采用灌縫、抗裂貼等做法進行處治。

瀝青路面病害處理結果：K211+945 及K232+123 處唧漿病害經處理后瀝青壓實度達到規范要求。K211+850 鄆城南收費站匝道口處車轍及擁包現象經處理后該處瀝青面層平整度平均值為1.1mm,合格率為98.7%,滿足設計要求。裂縫病害經處理后平整度及壓實度等各項檢測指標均符合設計要求。