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公路路基路面病害分析与处治方法探讨

2022-05-24何佼莲

交通科技与管理 2022年9期
关键词:路基路面病害公路工程

摘要 公路投运时间的延长,在一定程度上增加了公路的破损度,导致公路路基路面出现诸多病害。为提高公路行车舒适度,减少病害发生,必须做好道路养护工作。文章针对公路路基路面病害问题进行研究。结合实例项目从公路路基路面病害类型与处治方法等方面进行分析。并提出公路路基路面病害的处治方法。希望能够减少病害给公路带来的不良影响,提高公路的通行能力。

关键词 公路工程;路基路面;病害;处治方法

中图分类号 U418 文献标识码 A 文章编号 2096-8949(2022)09-0175-03

引言

公路路面通常为沥青路面,随着交通量的增加,原有设计、施工质量已无法满足当下的交通运输需求,公路投运时间的延长,导致公路路基路面出现诸多病害,如坑槽、车辙、裂缝、泛油等,既影响车辆的安全通行,也增加了交通事故的发生风险。因此,应深入分析病害类型和成因,采取针对性的处治和养护措施,从而延长公路路基路面的使用寿命。

1 工程概况

某项目在原有县乡道上进行路面改善提升,所在通道内现有道路主要为四级公路(局部路段为三级),路基宽度5.5~7.5 m,技术指标较低,道路损毁严重,路面结构较差,安保设施不完善。道路安全隐患大,交通拥堵,影响道路的运输和通行能力。为保证改建工程的安全性,改善使用性能,防止病害的发生和发展,决定对病害类型和成因进行探讨,为后续的路面施工和养护提供保障。

2 公路路基路面的病害类型

原路面结构为水泥混凝土路面、沥青混凝土路面,自投运以来,路面出现了大面积的破损,影响车辆通行。调查发现,项目路基路面的病害形式表现如下。

2.1 车辙

车辙是公路在长期的车辆荷载下形成的塑性变形,根据形式可分为以下三种:

(1)磨耗性车辙。一方面,是在车辆轮胎不断摩擦下,对沥青填料压密形成的;另一方面,粗骨料碾压脱落,最终形成无法恢复的车辙。

(2)结构性车辙。由于公路路基路面强度未达到要求,在长时间的车辆荷载下使路基形变反射至地面,路面出现永久性的车辙。

(3)失稳性车辙。公路路面强度不够,高温作用下沥青材料软化,致使路面在车辆动荷载的作用下出现凹陷、破损等情况,最终形成车辙。

2.2 裂缝

裂缝是公路路基路面的常见病害,由于沥青材料收缩性明显,竣工后受温差、车辆荷载等方面的影响,导致沥青表面出现各种各样的裂缝,常见形式为:

(1)横向裂缝。究其原因[1],沥青路面的下方为水泥基层,当外界环境温度发生变化时,基层会出现裂缝,并逐步延伸至沥青面层,形成横向裂缝。

(2)纵向裂缝。此种裂缝多出现在特殊部位,比如新旧道路的衔接处。和横向裂缝相比,纵向裂缝延伸比较大,容易导致边坡滑移。另外,路基土的性质、地下水也是引发纵向裂缝的因素,当地下水位高,地基土软弱时,地基土会出现不均匀沉降,增加纵向裂缝的形成可能。

(3)网状裂缝。当横向、纵向裂缝相连时,会形成网状裂缝,若不采用有效措施处理,外界雨水进入地基土,导致路面沉陷。在路基填料摊铺施工中,施工质量不符合要求,导致路面在车辆的影响下沉降,伴随着雨水的不断渗透,基层变得越来越软,从而产生唧浆的情况,导致路面病害发展,裂缝扩大,最终出现坑洞。

2.3 变形和沉陷

2.3.1 变形

在车辆荷载的作用下,公路路基很容易出现下沉。压实工艺不合理,影响公路路基的牢固性,导致路基变形;铺筑材料质量不达标,比如压缩系数高、含水率高等,投运后无法保障公路工程的施工质量。

2.3.2 沉陷

在软土地基展开路基施工时,极有可能会导致路基结构沉陷。人为层面,施工前未做好勘察,缺乏和施工条件相符的预防性措施,导致实际施工偏离预期,造成路基沉陷。自然层面,软土地基含水率高,承载能力差,存在于底部的水发生侵蚀作用,导致路基结构出现中空的情况[2]。

2.4 坑槽

坑槽是指公路路面粗骨料脫落至一定的数量后形成的坑洞结构,坑槽形成的原因包括:

(1)各种材料摊铺施工时,由于混合料温度比较高,使沥青、粗骨料的黏附力持续下降,导致粗骨料脱落,最终形成坑槽。研究表明,在混合料中掺入适量抗剥落剂,或使用碱性骨料,能够减少坑槽的发生。

(2)当路面出现巨大裂缝时,外界雨水随着裂缝进入,使集料、沥青相互剥离,骨料掉落,最终形成水损型坑槽。

(3)超载、油渍也是坑槽形成的主要原因,汽油进入集料、沥青界面,导致沥青变软,在车辆的作用下,出现不同程度的变形而出现坑槽。

2.5 泛油

公路路面泛油是指路面混合料中的沥青向上迁移到路表面,形成一层有光泽的沥青膜。低温季节施工,会导致集料和沥青分离,局部沥青材料过多,路面嵌缝料散失严重,气温转暖后,在车辆作用下多余沥青溢至表面形成泛油。此外,在降雨量大的地区,路面积水渗入路面结构中,在车辆荷载的反复作用和水的冲刷下,集料表面沥青膜剥落,在水的带动下向上移动,导致面层上部泛油。导致该问题的原因比较多,如油石比例高、混合料空隙率小、黏层油量大等,当路面出现泛油问题后,路面摩擦力不断降低,进而影响到行车安全性。

2.6 滑坡和翻浆

2.6.1 滑坡

公路路基滑坡病害的出现,会给车辆的安全行驶带来影响。路基滑坡主要表现为边缘塌陷,路基侧滑于低处。路基滑坡的发生具备以下条件:公路设计过程中,未考虑水位对路基产生的影响,未做好路基防水、排水处理;路基土质疏松,厚度不均匀;边坡植被生长不良,无法发挥出自身的固土、锁水作用。

2.6.2 翻浆

公路路基翻浆由季节交替引发,秋季地表下层出现积水,土层含水量多,冬季气温下降,土层水分得以保持,含水量几乎不变。而春季,土层解冻,积攒水分渗入路基,造成路基翻浆[3]。另外,翻浆还受土质影响,路基在车辆长时间的碾压下,土质开裂、变形,一旦土层解冻,水分快速渗入路基土中,路基土膨胀加剧路基的翻浆情况,造成路面隆起、凹陷。

3 公路路基路面病害的处治方法

3.1 优化施工方案,做好施工管理

3.1.1 优化施工方案

在公路路基路面正式施工前,除要进行科学的设计外,还要对施工工期进行合理的安排,保证工程如期竣工。对工程所在地的情况进行评估,结合旧路段的参数,制定改造、厚度补强等方案。技术交底时,各部门要加强沟通,及时检验数据,参照审查结果对施工方案进行调整和完善,防范安全隐患。例如,注浆施工采用孔位布置计算法,该过程需要施工人员分析土层的初始应力、密度等参数指标。注浆施工结束后,安排专人检测桥头引道、路面坑槽,以便及时发现和处理施工问题,增强工程结构的稳固性。

3.1.2 做好施工管理

每一层施工前,应对下一层的施工质量进行检查。发现有离析、松散的路段时,即刻停工处理。对于开裂的部位,应封闭处理。在对混合料配比进行设计时,可使用骨架密实型混合料,使用振动试验法成型试件,以试件的最大干密度为标准。在满足基层强度的同时,减少水泥用量,最少剂量不能少于3%;对于各组分的用量,提前进行配比试验,保证组合配比最优,防止收缩裂缝的出现和发展。还要减少水泥用量,一般为4.5%;对于混合料来讲,由于矿粉、细料影响混合料的干缩性能,需要结合混合料的含量进行控制,通常0.075 mm筛的颗粒质量小于7%。混合料压实过程中,含水量越大,收缩率越高,因此压实含水率不能超过1%。沥青混凝土检测标准见表1。

3.2 完善病害检测技术

病害检测技术是发现路基路面病害的基础,因此在对病害问题进行检测时,建议采用各种检测手段,以便精准、全面地反映公路路基路面的真实情况。公路工程正式投运后,施工人员定期检测,只有保证检测效率,才能及时、有效地预防或解决路基路面病害。有关病害检测技术的完善,可从这几点着手:在保证公路路基路面质量的情况下,减少病害检测技术的成本,提高检测效率[4]。公路工程的施工,由多个流程、环节组成,需要施工人员保证施工的连续性;加强各环节的质量检测,严格按标准和要求进行,并做好关键点的质量评估工作,切实保障工程质量。

3.3 合理设计排水

为防止公路路基路面出现坑槽、变形、沉陷等病害问题,要对路基路面进行排水设计,确保排水系统通畅运转,快速排出地下水、地表水,保障车辆行驶的舒适性、安全性。排水设计还能保护路基路面。公路工程修建后,尽量不干扰和改变原有的灌溉系统,以保证农业生产;在路基设置排水沟,构造物和排水沟相通,形成完整的排水系统;当排水沟和灌渠、通道交叉时,可使用立体交叉方式;为保证排水通畅,方便保养和维护,路侧边沟、排水沟使用浆砌片石进行保护。浆砌排水沟施工工艺流程见图1。

3.4 加强施工质量的控制

3.4.1 面层平整度

公路路面结构包括沥青、混凝土路面,其碾压、铺设过程均会给路面结构的平整度带来影响。在路面铺设、碾压施工时,结合温度进行调整,在明确铺设长度、使用量等参数指标时,要进行系统化地分析与计算。碾压施工中,根据碾压时长对碾压设备进行选择,以增强路面结构的整体性。在对混凝土路面进行铺设、碾压施工时,既要考虑初凝时间,又要计算碾压厚度和次数。

3.4.2 基层平整度

在公路路面施工过程中,基层施工是基础,也是关键环节,施工质量决定了路面结构的平整度。实际施工中,严格执行工艺流程,使用石灰、沙石等材料对基层表面进行刮平处理时,除了要分析工程特征外,还要注意原材料的质量检验和使用,例如石灰土可铺设在施工路段,这样在进行碾压施工时,才能获得理想的平整度。对于混合料的使用,按要求对接口问题进行处理。

3.4.3 病害处置

对于施工期间出现的裂缝、沉陷、松散、车辙等病害问题,安排相应班组、配备相应设备分点处理。比如,基于裂缝位置开槽的深度、面积,准备符合要求、足够的维修材料;若裂缝宽度超过5 mm,可使用铣刨回填[5]。对于沉陷、龟裂、坑槽等面积类病害,则根据具体的病害面积范围进行铣刨挖除,最小面积不能少于2×2 m;借助铣刨设备沿着规定范围铣刨,确保铣刨深度达到稳定部分。铣刨处理时,保证槽壁垂直,并彻底清理槽壁和槽底;补强路基的压实、原路面结构的回填压实,满足要求和标准,若大型机械设备无法满足施工要求,可使用人工夯实或小型设备夯实,严格保证压实度;裂缝维持初期的回填压实施工,借助试验明确碾压次数。后期维修可根据试验结果,对维修段的压实数进行控制。

3.5 加强路基路面的养护

(1)路基路面防护养护。局部整修到位,若有必要,可采用全局照面的方式進行修整。整修过程中,保证修整工作到位,修复深度符合要求,实现预期的养护目标。在病害检测过程中,检测顺序不能擅自改变,先整体检测,再局部检测,完成后分析结果再次检测,先局部后整体。

(2)浅层灌浆养护。若路段积泥、积水严重,可采用浅层灌浆养护法养护,按既定顺序进行,使养护效果达到预期。先明确位置,用专业设备钻孔处理,深度40 cm。再用合适的化学试剂处理,提高公路路面的整体硬度[6]。经过养护后,路段的排水能力得以提升,病害发生率也随之降低。

(3)后期养护管理。在对公路路基路面进行养护时,提高对养护技术的关注度。事实上,很多工程的养护技术尚未得到很好的应用,导致养护技术无法发挥实际效用。在养护技术的实施中,保证路面防护到位,根据工作需求调整防护技术,进而提高养护技术的应用效果。

4 结语

公路使用时间的延长、交通量的增加,公路路基路面出现各种病害,比如坑槽、裂缝、泛油等,不利于车辆的安全通行,甚至造成无法估量的损失。施工中必须明确具体的病害类型和成因,基于“对症下药”的原则选择病害处治方法,防止病害问题发展,消除病害对公路造成的危害,提高公路工程的施工质量和通行服务能力。

参考文献

[1]王朋. 公路路基路面病害预防策略探析[J]. 工程建设与设计, 2021(3): 80-81+84.

[2]李震. 公路路基路面病害常用检测技术[J]. 建材发展导向, 2021(10): 137-138.

[3]郭丽洪. 公路路基路面病害成因及治理措施[J]. 工程技术研究, 2021(12): 163-164.

[4]荆从明. 浅议公路路基路面病害的科学检测及预防养护[J]. 建筑技术开发, 2021(20): 131-132.

[5]孙梁. 公路路基路面病害成因及防治措施[J]. 交通世界, 2021(4): 68-69.

[6]杨凯. 公路路基路面病害的科学检测及预防养护[J]. 砖瓦世界, 2020(10): 203.

收稿日期:2022-02-15

作者简介:何佼莲(1986—),女,本科,工程师,从事公路工程施工与管理工作。

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