巖土工程師輔導(dǎo)：公路瀝青路面坑槽修補工藝的研究

　　摘 要：根據(jù)瀝青混凝土路面坑槽破壞的機理以及瀝青路面坑槽修補的最終目的，結(jié)合高速公路日常養(yǎng)護中坑槽修補的各種材料和工藝的應(yīng)用研究，提出獲得理想維修效果的具體要求。

　　引言

　　坑槽是瀝青路面的典型病害，嚴(yán)重影響路面的平整度和行車的舒適性。若不及時修補，在交通荷載和水的綜合作用下。破壞會較快發(fā)展，造成養(yǎng)護費用的增加并嚴(yán)重危及駕乘人員的安全。由于其安全隱患大，通常在高速公路的養(yǎng)護管理中明確提出了“坑槽不過夜”的養(yǎng)護要求。本文根據(jù)瀝青路面坑槽修補的最終目的，對比研究日常養(yǎng)護中坑槽的不同修補材料和修補工藝f冷料冷補、熱料熱補和熱料冷補)，使之能達(dá)到理想的維修效果。以期對坑槽修補材料和修補工藝的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。

　　1、坑槽破損和維修機理

　　1.1坑槽破損主要表現(xiàn)形式

　　(1)表面層產(chǎn)生坑槽由于瀝青路面上面層混合料局部空隙率較大、瀝青與石料問的粘附力不強，路表水(雨水或雪水)進入并滯留在表面層瀝青混合料中，在行車荷載尤其是重載車輛的不斷作用下，產(chǎn)生的動水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來，瀝青路面便會出現(xiàn)局部松散破損。散落的石料被車輪甩出，路面自上而下逐漸會形成坑槽。這類坑槽通常深度為2～5cm，在中國瀝青路面早期破壞中是各類坑槽中最早產(chǎn)生，也是產(chǎn)生數(shù)量最多的一類。

　　(2)表面層和中面層同時產(chǎn)生坑槽當(dāng)瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開級配瀝青混合料，而底面層為空隙率較小的密級配瀝青混合料時，路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。行車荷載的作用使得中、上面層內(nèi)的瀝青剝落，瀝青混合料失去粘結(jié)強度，導(dǎo)致路表面產(chǎn)生網(wǎng)裂、形變(局部沉陷)和向外側(cè)推擠，并最終出現(xiàn)粒料分離。粒料被行車作用帶離，最終形成坑槽，此類坑槽完全形成后深度一般為8-10cm.由于近年來高速公路的中上面層均采用密級配混合料，同時對預(yù)防性養(yǎng)護的重視，對坑槽及時修補，因而此類坑槽產(chǎn)生數(shù)量不是太多。

　　(3)底面層和基層問產(chǎn)生坑槽此類病害容易發(fā)生在翻漿現(xiàn)象非常嚴(yán)重的路面，在重載車輛作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力沖刷基層混合料表層細(xì)料，形成灰白色漿。在動水壓力和孔隙水壓力的反復(fù)作用下，使得整個面層范圍內(nèi)的基層粒料出現(xiàn)松散，并反射到面層，形成惡性循環(huán)。最終會導(dǎo)致坑槽出現(xiàn)。這類坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且絕人多數(shù)都在車流量較大的行車道上或重載車輛較多的道路上。發(fā)生該類病害時，通?；鶎右惨褔?yán)重破壞，而且在形成坑槽之前路面亦表現(xiàn)出其他破壞現(xiàn)象而需要治理。因而該種病害相對來說很少。

　　(4)橋面鋪裝層等構(gòu)造物產(chǎn)生坑槽由于水泥混凝土梁與瀝青鋪裝層的材料差異較大，層問粘結(jié)處的變形不一致，為了減少橋面的水損壞，對橋面防水層和粘結(jié)層的要求越來越高。但由于種種原因，使得層間局部粘附性較差，并出現(xiàn)分層，使得瀝青鋪裝層在車輛荷載和水的共同作用下形成剝落和稅皮，最終產(chǎn)生坑槽。在日常養(yǎng)護中，橋面翻漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重，每次連續(xù)雨天過后橋面容易出現(xiàn)坑槽，由于橋面鋪裝層一般在10cm，因而該類坑槽相對來說都不算深，約3-5cm.

　　1.2瀝青路面坑槽的維修機理瀝青路面產(chǎn)生坑槽破損不僅嚴(yán)重影響路面的表面功能和使用性能。更對安全有很大的影響?？硬奂皶r修補的功效，總的來說可以概括為如下幾點：

　　(1)恢復(fù)瀝青混凝土路面的表面功能，恢復(fù)行車的、平順性和舒適性。

　　(2)坑槽的破壞減薄了結(jié)構(gòu)層，及時修補能恢復(fù)路面的局部強度和承載能力。

　　(3)彌補坑槽破損處原有路面的強度和耐水性的不足，具有明顯的補強作用。

　　(4)改善破損處承受車輛和水等外部荷載的進一步破壞擴展，做到防治結(jié)合。

　　2、坑槽修補材料的研究

　　2.1坑槽冷修補材料這類快速補路材料呈黑色顆粒狀固體，有石油溶劑氣味。不溶于水，無腐蝕性，符合環(huán)保要求。一般有2種集料規(guī)格。第一種主要骨料粒徑為8-10mm，可用來修補深度在30mm以上的坑槽：另一種主要骨料粒徑為3-5mm，可用來修補深度在30mm以下的坑槽。

　　該種材料無需加熱或攪拌，無需特別工具或技能，操作簡單方便，自由流動性高，與其他材料粘結(jié)性強，可以在低溫、酷暑等氣候下實現(xiàn)對路面坑槽的24h修補。修補完工可立即開放交通，解決了傳統(tǒng)路面因受養(yǎng)護期、氣候、材料最低購買量的制約，而使路面坑槽不能及時修補?；蛘咴谛扪a過程中嚴(yán)重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝，密封桶裝儲存可長達(dá)10個月以上。開桶后，用剩余料不會短時硬化固結(jié)，在1個月內(nèi)仍可正常使用。

　　2.2坑槽熱修補材料用于日常養(yǎng)護的熱修補材料主要為各種規(guī)格的瀝青混合料，由于一般的坑槽只有5cm左右，為了保證修補處的壓實度，不發(fā)生離析現(xiàn)象。根據(jù)實際經(jīng)驗，選擇日常用的熱料規(guī)格主要為AC-16或AC-13及添加改性劑的這類粒徑較小的集料。

　　3、坑槽修補工藝的研究

　　3.1冷料冷補工藝該施工工藝主要用于應(yīng)急性修補，通常先要開槽成型，將待補坑槽松散物、灰塵或淤泥清除，倒入冷補料。松鋪系數(shù)為1.2-1.5，攤鋪均勻，保證坑槽周邊材料充足。但不要漫散至坑槽邊沿外的路面。后用夯錘或振動式路碾機壓實(日常施工時通常采用平板夯，如遇特殊情況可直接使用夯錘)，深度在6cm以上的坑槽必須分層投料夯實。若密實度不足，則經(jīng)車輛行駛碾壓，修補處會略有下沉，此時不必挖除坑內(nèi)原填冷補材料，只需將更細(xì)一級的冷補料鋪上壓實即可。為防止此類情況的發(fā)生，通常使修補后坑槽地表面略高于周圍路面約5～10mm)。運行一段時間修補處即會與路面持平。每桶25kg裝的冷補材料可修補面積約為50 cm～50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷補材料只需要大約10min即可開放交通。

　　3.2熱料熱補工藝隨著養(yǎng)護設(shè)備的發(fā)展，逐漸采用加熱設(shè)備進行路面的就地?zé)嵝扪a，能較好地解決接縫的問題，并且熱修補技術(shù)明顯提高施工質(zhì)量。市場上使用的設(shè)備如英達(dá)科技公司生產(chǎn)的“修路王”設(shè)備以及河南高遠(yuǎn)養(yǎng)護公司生產(chǎn)的熱修補設(shè)備等，其主要原理是采用100%高強度輻射熱加熱墻，先將瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青，使瀝青料再生，再加入熱的新料，用自帶的壓路機將其壓實，能夠達(dá)到很好的修補效果。這類就地?zé)嵝扪a設(shè)備的主要工藝包括：

　　(1)測定破壞部分的范圍與深度，按“圓洞方補、斜洞正補”的原則，劃出坑槽修補輪廓線(正方形或長方形)，適當(dāng)外移5 cm左右，使得接縫處理效果更好。

　　(2)將加熱板調(diào)整到合適的位置，選擇適當(dāng)?shù)募訜釁^(qū)域。

　　(3)用加熱板加熱待修的區(qū)域，可以自行設(shè)定時間，一定時間后路面被軟化。

　　(4)耙松軟化的路面，切邊。

　　(5)噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青，從料倉中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。

　　(6)攤鋪整平，再噴灑適量乳化瀝青作為再生劑。

　　(7)由邊部向中間反復(fù)壓實4～6遍。

　　(8)清理作業(yè)區(qū)域，開放交通，通常夏季開放交通略晚。

　　一般情況下修路王修補加熱墻面積范圍內(nèi)的病害大概需要20 min，修復(fù)后接縫密合、平整、美觀、耐久。

　　3.3熱料冷補工藝熱料冷補適合于雨天搶救性修復(fù)。通常路面在通車幾年后，一場雨會引起全線路面出現(xiàn)幾百、上千個坑槽。為了確保行車安全，可以利用熱修補設(shè)備的加熱倉保溫?zé)崃?，沿線填補坑槽。此時不用對原始坑槽進行處理，填滿后直接壓實，待好天后用加熱墻對原修補坑槽接縫處進行加熱處理。這樣既達(dá)到了道路安全防范的應(yīng)急處理，同時也不影響路面的修補質(zhì)量，此措施越來越多地被高速公路養(yǎng)護單位在雨天施工時所采用。

　　4、修補工藝的壽命周期費用分析

　　4.1冷修補技術(shù)根據(jù)養(yǎng)護的大量實踐，對于冷補材料修補坑槽，可以充分發(fā)揮施工方便、開放交通快的優(yōu)點，但由于與原路面較薄弱的粘結(jié)性，在行車荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補壽命通常達(dá)到2個月左右即需要再次處理。對于50 cmx50 em的表面層坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。這是一種應(yīng)急性的修補措施?？梢越鉀Q臨時性的影響安全的坑槽修補。但作為全線的日常使用，相對來說價格偏高。

　　4.2熱修補技術(shù)就地?zé)嵝扪a技術(shù)通常需要配備較昂貴的修路設(shè)備，一次性投資較大，但是每次的原始材料成本非常低，相當(dāng)于瀝青混合料的材料價格加上所耗費的液化氣價格，通過對路面病害修補的合理安排、統(tǒng)籌規(guī)劃，日常養(yǎng)護成本將可以降到最低。通常采用熱修補技術(shù)修復(fù)的坑槽能達(dá)到1年以上才需要再次修補，而有的已達(dá)到了永久性修復(fù)的水平。對于具有獨立養(yǎng)護職能的高速公路養(yǎng)護單位，采用大型熱再生修路設(shè)備，無論從經(jīng)濟效益，還是公路養(yǎng)護質(zhì)量，均具有明顯的優(yōu)勢。

　　5、結(jié)語

　　瀝青路面坑槽的修補質(zhì)量除與修補材料的性能有很大關(guān)系外，還在很大程度上取決于坑槽修補的工藝方法。本文研究了實際養(yǎng)護作業(yè)中的冷料冷補、熱料冷補以及熱料熱補3種工藝，認(rèn)為冷料冷補作為應(yīng)急性修補具有很好的適用性;而熱料冷補適合雨天大量的坑槽修補;熱料熱補盡管初期設(shè)備投資較大，但通過病害修補的合理安排，其每次的養(yǎng)護成本并不高，并且修補的質(zhì)量明顯優(yōu)于其他工藝，是高速公路養(yǎng)護單位日常養(yǎng)護的首選工藝。

更多內(nèi)容訪問>> 注冊土木工程師(巖土)考試頻道   注冊土木工程師(巖土)考試論壇  巖土工程師課程試聽

·2010年注冊土木工程師（巖土）考試輔導(dǎo)招生簡章
·巖土工程師輔導(dǎo)現(xiàn)在報名任意專業(yè)知識贈送專業(yè)知識習(xí)題班
·老師輔導(dǎo)每天24小時不限時間隨時反復(fù)學(xué)習(xí)……