城市道路瀝青路面養護技術應用研究

凌 云

(廣州市道路養護中心北城養護所,廣東 廣州 510400)

0 引 言

良好的城市路面行車環境,不僅能夠滿足人們日常出行需求,同時能夠高效提升整個城市形象和城市發展環境。瀝青路面結構具備較高的使用性能,且行車舒適度高、行駛過程中噪音低、后期養護及維修方便等優勢,因此被廣泛應用到城市道路路面結構施工及設計中。當前,我國城市道路的數量已實現飛速增長,后續的路面養護將成為道路施工的重點,并具有任務量大、養護技術難度高、社會關注度大等特點,因此研究城市瀝青路面的養護問題是非常有必要的。

1 城市道路瀝青路面常見病害

1.1 路面裂縫

城市道路路面結構的裂縫病害,是其養護及維修的重點,因此需要在道路養護中得到重視[1]。由于路面瀝青混凝土使用料的自身特性,使得其在長期的受力環境下,加上道路運行周邊環境的影響及受到雨水沖刷的影響,導致帶路裂縫的程度不斷加深。而造成城市道路瀝青路面裂縫的原因中,除了瀝青路面自身材料特性外,在攤鋪作業施工環節也存在較多問題,其中最為主要的時分段攤鋪中,導致施工不連續,造成接茬位置結構處理不當,在長期使用環境下,易導致裂縫的產生。此外,在城市道路施工中,沒有按照施工技術標準,進行夯實作業,極易導致路面結構被雨水沖刷,從而產生一定路基下沉現象發生。從表現形式來區分裂縫可分為縱向裂縫、橫向裂縫和網狀裂縫三種。縱向裂縫主要是由于地基和填土的不均勻而產生的,特別容易在舊路基拓寬路段,施工過程中土質臺階處理不規范、分層填筑厚度及壓實度不符合要求等情況下發生。橫向裂縫的發生往往是因為溫度應力的作用,使路面產生疲勞裂縫。裂縫起始于溫度變化率最大的表面并很快向下延伸,并隨著時間增長造成瀝青老化,導致瀝青面層的抗裂縫能力逐年降低,裂縫并隨之增加。早期路面裂縫沒有及時進行處理,經過長期的表層水滲透、沖刷等作用,從而產生以裂縫為中心的下陷形變,同時生成新的裂縫和碎裂破壞。

1.2 車轍

車轍是城市道路運行使用過程中常見病害類型之一,其不僅會造成城市道路積水現象,同時還會導致路面使用壽命降低,加速路面結構的老化。城市市政道路路面結構車轍現象的根本原因,根據相關研究資料發現,大致可以分為兩個方面:內部影響因素和外部影響因素。內部影響因素主要是指路面施工技術及瀝青混凝料性質,在城市道路施工過程中,由于配合料計算出現問題,易導致瀝青油石的比例與實際施工要求出現一定差異性,使得路面瀝青結構的承載力下降,此外,在城市道路施工過程中,由于對施工規范不了解,導致車輛運行過程中,會使得路面結構產生橫向移動推力,進而導致車轍發生[2]。所以內部影響因素是可以進行控制的。外部影響因素是指氣候、車流量、荷載以及路面坡度等影響,在經過長期的自然環境影響及行車碾壓,使得瀝青混凝土路面結構的磨損超出了后期養護的最高標準,因此導致城市道路路面結構的耐久性難以滿足需求。

1.3 坑槽

瀝青混凝土路面坑槽成因一般分為以下幾點:一是在施工過程中采用的材料不合格,導致瀝青混凝土的粘附性差,瀝青混合料出現“貧油”現象,施工通車后,在車輛荷載長期作用下,產生路面病害導致坑槽出現;二是水對瀝青混凝土產生軟化作用,導致瀝青混凝土強度降低,瀝青和集料的粘附性下降,出現松散、跑料現象,從而形成坑槽;三是施工控制不嚴,導致瀝青混合料產生離析、夾層以及瀝青混凝土路面壓實不達標,發生滲水現象,引起路面的松散。所以城市道路一旦通車,在后期的養護維修階段,就很難進行全路段封閉式養護施工,只能局部養護維修,這樣就很難保證養護施工中瀝青質量;加上瀝青結構常年受到周邊環境因素的影響,易導致道路路面結構產生坑槽。由于這種道路病害的產生是突發性的,如果控制不及時,或者關注缺失,則會導致行車危險,影響乘車的舒適度,增加一定危險性。在城市道路出現坑槽塌陷病害后,路面結構表面早期會產生龜裂或松散現象,在長期的損害的積累下,就導致路面坑槽塌陷病害發生。

1.4 泛油

瀝青路面在高溫作用下發生軟化現象,瀝青在荷載作用下被擠壓溢出,造成路面的泛油現象。在一些嚴重泛油的路段,瀝青路面發光發亮,在汽車行駛過程中極易引發交通安全事故,也大大的降低了路面的耐磨性。泛油現象的產生原因有很多,最主要的原因是瀝青用量過大。其次,施工作業階段操作不規范,擅自改變瀝青混凝土的配合比,或者是瀝青混合料的攪拌不均勻都會造成路面泛油。還有一種情況是由于車輛長期荷載使骨料發生錯動造成,不過這種情形僅限于輪胎軌跡帶上。

1.5 沉陷

路面在車輪荷載作用下,表面形成凹陷變形或者是內部凹陷兩側隆起的現象就叫做沉陷。常見的類型一般分為大面積下陷和局部沉陷兩種。大面積下陷情況一般是由于施工中路基壓實度未達到設計要求,或者是地基土質、水文條件影響的土基濕軟,使得路基呈現不均勻沉陷。局部沉陷的原因一般是沉陷部位的局部承載力不足,承受不了車輪傳給路基的作用力,導致路面產生龜裂,雨水通過龜裂位置滲入到損壞的路基中,加速路基損壞情況,產生沉陷和開裂。

1.6 松散

路面在長時間使用后,因為車輪的長期碾壓,瀝青會從礦料的表層脫落,呈現松散的狀態,從而形成坑狀,這種現象就是松散。松散現象一般集中在瀝青路面車輪軌跡較多的地方。造成路面松散的原因有以下四個方面:一是瀝青路面在施工過程中使用了比較容易風化的碎石顆粒,當水進入到路面就會導致瀝青脫落;二是由于不均勻的地基或基層的沉降;三是在路面使用過程中,瀝青混合料各配料之間的粘合性下降,導致原有的瀝青含量逐漸減少,就產生了松散現象;四是日常使用過程中汽車漏油或者是交通事故也會造成瀝青脫落。

1.7 推移

推移是瀝青路面因為車輛荷載作用,路面沿著行車方向發生拉裂或者剪切而出現的推擠或者擁起現象。瀝青路面在承受較大荷載作用的時候,車輛行駛過程中,車輪的水平作用力和豎直作用力產生綜合作用力,從而使結構層中的拉應力或者剪應力超過材料的抗拉、抗剪強度,這就使瀝青混凝土發生推移現象。推移一般產生的原因與瀝青混合料的配比、施工過程中的質量控制以及日常使用下的荷載大小有關。

2 城市道路瀝青路面養護技術應用

2.1 針對道路裂縫展開的養護技術應用分析

減少路面與水接觸,防止造成路面水的侵蝕。在瀝青制備的環節中,稠度是重要的制備技術指標,可選擇使用小滲透性的瀝青,來增加粘稠度,進而增加道路裂縫的耐水性。另外,在瀝青路面結構應用的過程中,應結合附著力,結合其使用標準的劃分,選擇使用硅鋁材料;而對于硬化后的土壤肩部結構,雨水可直接由路面斜坡排出,這樣可減少自由水進入到道路路面結構的機會,進而防止水的侵蝕,減少裂縫產生的幾率。在路面結構中,在基層的頂面設置防水層,將排水結構層布置在路面結構體系中,從而將路面結構內部的水排放到路面上,同時在施工環節中,可施加熟石灰、水泥及有機聚合物材料,將其混合物作為抗剝離劑進行使用,從而提高瀝青混合料及骨料建材的附著力,選擇礦物粉末的代替者水泥,從而提高礦粉材料的堿度,并利用化學吸附的作用,選擇較小孔隙率的瀝青混合物材料,進而高效防止水進入路面結構體系中[3]。

分時段養護。瀝青路面結構出現裂縫是分時段、分間隔的,因此在各個階段中,應對應瀝青路面裂縫的防治措施,以全生命周期為分時段養護期限,具體可分為:利用和借助彈簧進行溫度收縮開裂,并進行養護和連接工作;夏季主要開展瀝青油處理、裝袋和波包的清除工作;在秋季,要展開裂縫灌漿修復作業,實現坑道裂縫的填補作業;冬季應基于防雪、防凍等工作,采購相應養護施工技術所需材料。一般情況,霧封層養護技術應用周期在1年～4年,石屑密封維護周期及時間為5年～8年,超薄結構冷封時間周期為5年～7年,裂縫密封周期為2年～4年,薄層覆蓋周期一般控制在5年～10年。

2.2 瀝青路面裂縫及坑槽的常規處置措施

裂縫產生后,高溫天氣或者是能自行愈合的輕微裂縫,可不進行處理。如不能愈合的輕微裂縫要及時進行維修,先對裂縫進行開槽,清除V型槽內部及其周圍的雜物,再將修補材料灌入裂縫中。對于路基完好,僅有坑槽的情況,采取“圓洞方補”的原則進行修補,使用瀝青混合料攤鋪后壓實,不會產生裂縫、裂紋等現象。

2.3 碎石封層養護技術應用

碎石封層養護技術是道路瀝青路面養護重要應用技術之一,其大致養護流程如下:首先,對路面結構中病害發生路段進行清理,表面松散的材料進行清理,病害發生以后,要將病害發生位置與道路的邊緣結構進行清理,并將路面結構中松散的材料進行清除,在發生路面病害的位置,將經過稀釋的乳化瀝青進行噴灑,最后將碎石均勻平鋪到路面基礎上。對于乳化瀝青來說,溫度一般控制在75 ℃左右,在瀝青和碎石層的空間位置進行50 m間隔的噴灑,靜置5 min后,依據行車方向和車輛荷載的作用,在規定的時間內,利用壓路機,進行碾壓成型處理,待養護達到使用要求后,再進行通車運行[4]。

2.4 霧封層預防性養護

霧封層預防性的養護技術是為保障不影響道路交通的基礎上,不使用集料進行路面病害處的填補作業,而是需要結合乳化瀝青材料的稀釋性,將稀釋的對應材料噴灑到瀝青路面結構上,進而滿足噴灑材料的防水性能,解決路面結構中出現的裂縫及貧油問題。當前,隨著道路養護中交通正常通行的影響,霧封層技術在道路養護中應用廣泛,且能夠高效控制裂縫的擴張。但是在霧封層技術應用過程中,應關注瀝青路面的摩擦系數問題,保障行車安全順通,因此在快速路養護過程中不能夠使用霧封層養護技術。

2.5 瀝青稀漿封層養護

城市道路瀝青路面養護過程中,需要結合一定比例配置瀝青混合料,根據規范,明確攤鋪的厚度,進而將混合料進行加工處理,并對施工中出現的不平整問題進行分析,必要時應進行找平施工,確保大粒徑碎石及時被清理[5]。除此之外,為保障最低程度的減小對于道路交通運輸的影響,應保證稀漿封層技術實施后兩小時內進行正常通車運行,盡可能的降低造價,減小對于道路通車運行的影響。隨著經濟的高速發展,城市道路的原有瀝青路面承擔著超過設計的繁重交通量,微表處養護技術的應用也表現出了很大的優勢。微表處是以恢復路面服務功能為目的的預防性養護技術,不僅可以有效的提高原路面的抗摩擦性、防病害能力和承載力,同時還增強了耐久性、舒適性和可靠性,在實際攤鋪過程中可以根據路面的應用現狀和損壞程度合理選擇添加劑和集料、一層或多層。由于微表處實施成本過高,想要大范圍應用還需要進一步的發展,目前僅適用于城市主干線及快速路的路面抗滑及優化處理,國省主干道路面輕微病害等主要部分。

2.6 路面翻修、重建

在城市道路瀝青路面年久失修,尤其是小型道路,瀝青路面出現大面積損壞時,就需要考慮重建、翻修。首先對出現病害的區域和位置進行挖土翻新,破碎原有瀝青路面,添加穩定劑進行攪拌均勻,將其重新鋪裝在路面基層結構中,作為新型材料使用。因此要保證原有瀝青路面破碎狀態下的力學性能,使其能夠重復使用,減少建筑材料資源的浪費,節省成本造價。

3 結束語

綜上,城市道路瀝青路面養護技術應用的關鍵要點即路面裂縫、坑槽塌陷、車轍三種病害,因此結合養護技術內容,針對養護技術實施環境和周期,設計標準化施工方案,實現城市道路養護技術的高效應用。