公路的养护与管理论文Word格式.docx
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(一)路线介绍
京港澳高速公路不仅是国家规划的“五纵”、“七横”国道主干线的重要路段,也是河南省高速公路网基本骨架的重要组成部分,河南境全长五百三十多公里,自北向南依次经过安阳、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店和信阳等七个地市,是河南省建成较早的高速公路之一。
(二)设计标准
路面为标准双向四车道,设计时速为120公里/小时,日通行能力为2.5万辆小客车。
2007年京港澳高速安阳至鹤壁至新乡段改扩建工程进入实施阶段,这一项目全长113.173公里,概算总投资34.6亿元。
设计行车速度120公里/小时,采用两侧直接拼接加宽至双向八车道高速公路标准,路基宽度将达到42米。
路面净宽2×
19米,路面结构为:
5厘米中粒式沥青混凝土+7厘米粗粒式沥青混凝土+36厘米水泥稳定碎石+18厘米水泥石灰综合稳定土。
三安阳的气候与环境条件
(一)安阳的地理概况
安阳是河南省省辖市,位于河南省最北部晋冀豫三省交会处,南距河南省省会郑州市170公里。
介于北纬35°
12′~36°
12′,东经113°
38′~114°
59′之间。
北濒漳河与河北省邯郸市毗邻,南与河南省鹤壁市、新乡市相连,东与河南省濮阳市接壤,西隔太行山与山西省长治市交界。
南北最大纵距128公里,东西最大横距122公里。
市境版图略呈半环形,地势西高东低,呈阶梯状展布。
西部为太行山区,包括林州市全境,重峦叠嶂,奇伟壮丽,著名山峰林虑山高1632米。
安阳县、汤阴县、龙安区境内京广铁路以西地区为丘陵区,蜿蜒起伏,错落有致,著名的丘陵有南、北二岭。
滑县、内黄县全境和安阳县、汤阴县、龙安区境内京广铁路以东地区为平原区,沃野坦荡,一望无垠,为华北大平原的一部。
(二)安阳的气候特点
海拔48.4~1632米。
地处北暖温带,属大陆性季风气候,四季分明,水温适宜。
年平均气温13.6℃,7月份平均气温27.2℃,1月份平均气温-2.7℃,绝对最低气温-21.7℃。
无霜期215天,年平均降水量556.8毫米,降雨多集中在7、8月份,冬春多北风,夏秋多南风。
四高速公路路面出现的病害
(一)唧泥与翻浆
新乡到安阳段路路面结构的半刚性基层水泥碎石层属透水性材料,而是由于基层混合料自身的干缩和温缩或者施工不慎等原因总会存在一些极细小的裂缝,路面雨水若没有及时排出路面,雨水则通过沥青面层进入基层及缝隙中,而公路的路肩均为土质路肩,路肩土大都属于粘性土,湿涨性强,透水性远远低于半刚性基层,随着降雨量的增加,路面基层表面及空隙中的积水增多,在车辆荷载的作用下,这些积水形成高压水流,向四周冲击,将基层表面及空隙中的细料冲刷成浆,随着冲刷不断进行,被冲掉的细料逐渐占满沥青面层缝隙,最终细料浆在高压水流作用下,沿面层缝隙唧出至沥青面层,形成冲刷唧浆现象。
对只有微弱冲刷,无唧浆产生的路面冲刷现象,其冲刷作用对路面的破坏较小,对路面近期使用功能无明显影响,但影响路面使用寿命;
冲刷剧烈,且伴随唧浆产生的路面冲刷唧浆现象,则对路面的破坏作用较大,造成路面早期破坏。
随着冲刷唧浆周而复始地进行,沥青面层下的基层逐渐被有压水淘空,使沥青面层下陷而在原沥青面层裂缝两侧产生新的裂缝,形成局部低洼直至坑槽、翻浆。
(二)裂缝
网裂是相互交错的疲劳裂缝,形成一系列多边形小块组成的网状开裂,它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝,而后,在纵缝间出现横向和斜向连接缝,形成缝网。
网裂主要是由于路面的整体强度不足而引起的。
一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差;
另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软,在汽车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生网裂。
另外,沥青老化和汽车严重超载,使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。
安阳冬季寒冷,低温季节破坏的主要形式是裂缝,中央分隔带、路表、边坡等渗水,使局部路基受水浸泡后承载力值降低,在动静荷载的作用下,路基滑动产生裂缝,另外填料若为弱膨胀土,如施工中未做处理,渗水后含水量变化,也会导致裂缝产生。
低温季节产生的病害如没有得到有效的抑制,路况没有得到维护,必将在雨季时加重发展,形成雨季病害。
若在低温季节,雨量过多,持续时间长,两种病害会交替发生作用。
材料收缩引起横向裂缝。
一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝,另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。
这两种收缩变形使面层底面承受拉力,当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂,并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层低面裂缝。
沥青及混凝土的温缩引起的裂缝。
因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料,温度下降时,沥青混合料逐渐变硬变脆,并发生收缩变形。
当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,沥青路面表面就会被拉裂,并逐步向下发展,形成上宽下窄的横向裂缝,这种温缩裂缝在安阳温差较大地区初冬一般宽度为3~5mm,到严冬可加宽到10mm,最宽达到20mm,而到春季则又缩回。
差异沉降引起的横向裂缝。
在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处,因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂,并反射到沥青面层,形成横向裂缝。
(三)车辙
车辙和推移车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽,车辙和推移形成的主要原因一是行车荷载的影响,车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。
二是基层施工质量差,因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度,使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
三是沥青面层高温稳定性差,由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。
(四)泛油
泛油沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面,而在冷天时又不存在逆过程,因而沥青积聚在路面表面,形成一层有光泽的沥青膜的现象为泛油。
泛油一是混合料组成设计不当,混合料中沥青用量过多或空隙率过小,在车辆荷载反复作用下,多余沥青由下部泛到路表形成泛油。
二是混合料拌和控制不严。
细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相对较多,也易出现泛油。
三是粘层油用量不当,喷洒过多或洒布不均匀也会局部出现泛油。
四是施工质量差,摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中,也易泛油。
五是水破坏,雨水渗入使下层沥青与石料剥离,在水作用下沥青膜剥落,上泛引起表层泛油。
五高速公路的养护与预防处理
(一)预防性养护技术
对于结构性破坏一般均需进行彻底翻修,但对于功能性破坏,可以通过修整、养护来恢复路面的整性和抗滑性,即通过预防性养护技术措施,改善和提高沥青路面良好的使用性能和延长其使用寿命,以满足行车要求。
预防性养护通常用于没有发生损坏或只有稍微缺陷与病害迹象的路面。
目前常用的预防性养护技术包括表面封层、裂缝填封和薄层罩面等。
表面封层是一层用连续方式敷设在整个路表面上的养护层,封层材料可以是单独的沥青或其他封层剂,也可以是沥青与集料组成的混合料。
表面封层的目的是封缝封水、抗滑、改善平整度、恢复表面功能。
目前常用的表面封层技术有雾层封层、还原剂封层、石屑封层、稀浆封层等。
稀浆封层是目前应用广泛的预养护技术之一。
稀浆封层技术对于新、旧路面的老化、裂缝、光滑、松散、坑槽等病害能起到预防和维修的作用,使路面的防水、抗滑、平整、耐磨性能迅速提高。
稀浆封层具有快速凝固成型、早期开放交通、节省喷洒和碾压工序,一台机械可连续作业的特点,且轻易保证工程质量,成本较低。
近几年,随着新材料和新技术的推广应用,出现了改性乳化沥青稀浆封层。
改性乳化沥青稀浆封层是一种由水质高分子改性乳化沥青与轧碎密集料、矿物填料、水和添加剂组成的表面处治层。
特点是可以进行薄层摊铺,凝固快,施工后lh内就可开放交通。
由于改性乳化沥青稀浆比普通的稀浆封层固化时间快,所以改性乳化沥青稀浆封层可以比传统的稀浆封层厚。
主要用于路面构造修整、龟裂、车辙等病害的处治,也可用于密封和提高路面的抗滑处治。
裂缝填封是一种用高粘度高粘弹性的裂缝密封胶对裂缝进行填封的养护方法,根据裂缝的大小,养护方法不同。
一般对宽2mm以下的裂缝不做处理,2-6mm可在表面上作贴封式的封面处理,6-12mm需进行扩缝处理,再注入密封胶。
对宽度大于12.7mm的裂缝要进行修复性养护,缺点是作业复杂,施工时间长。
薄层罩面是在原有路面上加铺一层厚度不超过2.5cm的热沥青混合料。
薄层罩面可以有效地防止品质正在下降的路面继续恶化,改善其平整度,恢复路面的抗滑阻力,校正路面的轮廓,对路面有一定的补强作用,但养护费用较高。
薄层罩面在施工中最大的困难是由于层面较薄、轻易冷却又不宜使用振动压路机,因而不易达到较高的密实度。
因此,正确的混合料设计、温度控制、碾压工艺和压路机选型显得尤为重要。
(二)路面早期病害的处治
沥青路面早期病害处治的方法,一是路面出现网裂,没有明显的变形,也为出现唧浆,可采用改性乳化沥青灌缝涂刷一层,防止雨水的渗透。
出现裂缝,但未出现明显的错台(在5mm内),也无啃边现象,可用灌热沥青的方法作防水处理,防止雨水的渗透;
对于裂缝大于5mm的,可采用改性沥青灌缝或灌缝胶进行处理。
对与裂缝很大的,必须将裂缝两边的沥青混凝土开挖,先用水稳定好,收缩性小的半刚性材料处理基层,再用新的混合料摊铺。
二是路面车辙和功能性破坏的处治,近几年来改性沥青混合料的生产施工实践证明,采用改性沥青混合料是处治和延缓路面车辙的有效方法,也能提高改善路面的通行功能。
三是面层松散和局部沉降,对于面层上的病害可采用修路王热烘添加适当的新料,人工搅拌均匀,压实补强,在地表温度降低50℃以下后开放交通。
四是路面推移及泛油的处治,铲除路面推移部分,用符合要求的新混合料摊铺、压实,与旧的混合料结合紧密。
铲除含油量高的泛油面层,用新混合料从新铺筑,新混合料应注意适度降低沥青和细集料的含量,提高混合料中多角碎石颗粒的含量,施工时尽量避免摊铺补均匀的现象。
(三)裂缝的预防与养护
因为温度变化引起的沥青面层本身收缩是造成横向裂缝的重要原因,所以自由沥青含量越多裂缝越多,选用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青,控制沥青用量,精选矿料,准确组成级配,或使用纤维等添加剂,均可有效减少裂缝。
另外还应设计合理的路面结构并且精心施工。
对于横向裂缝的处治方法一是对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的横向裂缝,如缝宽较小可不予处理,如宽度在3mm以上,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。
如缝宽在5mm以上,可将缝口杂物清除,或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净,采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实,并用烙铁封口。
二是对于由土基沉降引起的横向裂缝,如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm以上的,则需沿横缝两侧各50cm~100cm范围开槽,挖除上面层,按照方法一先将裂缝填实,然后沿横缝加铺玻璃格删,重新摊铺上面层。
为预防网裂必须加强货车的载重管理,在路面出现裂缝时要及时修补处理。
网裂的处治方法如下:
对于轻微网裂可用玻璃纤维布罩面,对于大面积的网裂、常加铺乳化沥青封层或在补强基层后,再重新罩面,修复路面。
(四)坑槽的预防与养护
预防坑槽损害,首先要选用粘附性和抗老化性强的沥青,恰当采用集料,合理设计混合料级配;
其次要严格控制混合料的出厂、摊铺、碾压及终了温度,确保压实度达到规范要求,确保沥青面层的厚度和平整度;
再次要确保路表排水畅通,以预防为主,对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时科学的维修,避免其迅速发展为坑槽。
公路的路面坑槽应在不中断交通的情况下快速修补好。
目前路面坑槽的修补方法根据使用的路面综合修补设备分为两种,即冷补法和热补法。
冷补法首先测定坑横的深度,划出切槽修补的范围,用液压风镐切槽,用高压风枪将槽底、槽壁废料及粉尘清除干净。
然后用喷灯烘干槽底、槽壁,并在其表面均匀喷洒一薄层粘层油。
最后将准备好的热料填补至坑槽中,如厚度大于6cm将分层填筑,从四周向中间碾压。
热补法首先根据坑槽修补范围确定热辐射加热板区域,将加热板调到合适位置,加热3min~5min,使被修补区域路面软化。
然后将准备好的热料放到被修补处,搅拌摊平,并从四周向中间碾压。
(五)车辙的预防与养护
预防车辙和推移病害,首先,要选取合适的筑路材料。
选用低针入度,高软化点,低含蜡量的高粘度沥青和表面粗糙、嵌挤作用好,与沥青粘结性能强的集料,可在一定程度上缓解车辙的形成。
其次,在施工中要加强控制压实度,是避免压实度不足引起车辙的有效途径。
再次,在高温季节,应严格控制大型超载车通行。
对车辙和推移的处治方法一是对于连续长度不超过30m、辙槽深度小于8mm、行车有小摆动感觉的,可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。
二是当沥青面层磨损、横向推移时,应清除不稳定层,用铣刨机拉毛,重铺面层。
三是当基层或土基不稳定时,应先进行补强处理后,再修复面层。
四是对于因基层施工质量差引起的车辙、推移,在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。
(六)泛油的预防与养护
泛油的处治方法是对于路表轻微泛油,表面石子仍外露的路段可不作处理。
对于局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽破坏的,宜按坑槽修补方法处治。
对于大段泛油严重,磨擦系数降低较多,影响行车安全的可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。
六对高速公路路面养护的评价
(一)路面养护的必要性
在道路养护和维修的认识上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始损坏后才想起要对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。
预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,它并不考虑路面是否已经有了某种损坏。
预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况,或者只有某些病害先兆时进行。
虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种效益非常良好的养护措施。
预防性养护虽然增加了资金投入,但从道路全寿命周期考虑,先期的资金投入明显延长了路面的使用功能,大大减少了道路全寿命周期内的资金投入。
随着我国沥青路面里程不断增长,在国家和有关部门的重视下,通过广大公路工作者不断探索与努力实践,一定能够搞好沥青路面的养护工作,使公路养护维修真正成为公路建设的一种继续,长期保持良好的路面使用性能,使公路建设巨额投资得到充分发挥。
高速公路路面一旦出现病害,维修起来不但费时费力,而且影响公路的正常使用,所以对于高速公路路面的各种病害应以预防为主。
为有效预防病害发生,必须深入研究各种病害的形成机理、预防措施和处治方法,从而为在设计、施工和管理养护等环节中尽可能消除病害隐患提供理论支持。
提高养护质量,合理利用养护资金,做到尽早发现,及时处治,使路面的养护工作做得更好,只有这样,才能更好地发挥公路的社会效益和经济效益沥青混凝土路面作为高等级路面。
开展预防性养护技术研究,就是要针对可能出现的路面病害、缺陷的类型和损害程度,选择正确、合理的路养护部门要建立科学的养护管理方法,科学地确定公路路面的养护对策来养护维修措施。
(二)路面养护的发展
建立一套完整路面管理系统,路面管理系统包括路面的厚度、平整度、弯沉、稳定性等动态数据库,路况调查资料及病害修复的反馈信息资料。
路面在低温、雨季破坏速度快,为了及时快速预防和在早期治理病害,就必须连续、全面、准确、及时地采集各项数据,根据路面管理系统的数据资料加以整理分析,及时制定养护策略,变事后维修为预防性养护。
路况调查的科技性要加强,调查手段、方式要改进。
坚持以预防性养护为主提高养护投资效益,在道路养护和维修的认识上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始损坏后才想起要对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。
推行养护机械化提高养护质量,适应沥青路面养护新要求,逐步摒弃一些传统落后的养护手段,如修补坑槽将人工沿路拌改进为机械集中拌和,大力实行养护机械化和现代化,全面提高综合养护质量和效益。
加强养护施工作业的各项管理,严格控制材料质量和施工工艺,优化沥青混合料的配合比设计,严格按技术规范科学施工。
使各养护维修措施在一定时间内达到有效遏制病害的发展,延长公路使用寿命。
在沥青路面养护实践中,进一步尝试采用一些新技术、新材料、新工艺。
新技术的应用往往拌随着新材料和新工艺,新材料的使用也往往带来新技术和新工艺,这一切也往往带来养护新思路、新理念。
针对沥青路面病害,有选择地采用诸如沥青冷补材料,新型灌缝材料、沥青路面抗老化材料、土工布、半刚性基层快速修补技术、路基压浆补强等新型沥青路面养护材料和技术。
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