城市道路沥青路面养护技术应用研究

2023-03-12凌云

黑龙江交通科技 2023年9期

凌云

(广州市道路养护中心北城养护所,广东广州 510400)

0 引言

良好的城市路面行车环境,不仅能够满足人们日常出行需求,同时能够高效提升整个城市形象和城市发展环境。沥青路面结构具备较高的使用性能,且行车舒适度高、行驶过程中噪音低、后期养护及维修方便等优势,因此被广泛应用到城市道路路面结构施工及设计中。当前,我国城市道路的数量已实现飞速增长,后续的路面养护将成为道路施工的重点,并具有任务量大、养护技术难度高、社会关注度大等特点,因此研究城市沥青路面的养护问题是非常有必要的。

1 城市道路沥青路面常见病害

1.1 路面裂缝

城市道路路面结构的裂缝病害,是其养护及维修的重点,因此需要在道路养护中得到重视[1]。由于路面沥青混凝土使用料的自身特性,使得其在长期的受力环境下,加上道路运行周边环境的影响及受到雨水冲刷的影响,导致带路裂缝的程度不断加深。而造成城市道路沥青路面裂缝的原因中,除了沥青路面自身材料特性外,在摊铺作业施工环节也存在较多问题,其中最为主要的时分段摊铺中,导致施工不连续,造成接茬位置结构处理不当,在长期使用环境下,易导致裂缝的产生。此外,在城市道路施工中,没有按照施工技术标准,进行夯实作业,极易导致路面结构被雨水冲刷,从而产生一定路基下沉现象发生。从表现形式来区分裂缝可分为纵向裂缝、横向裂缝和网状裂缝三种。纵向裂缝主要是由于地基和填土的不均匀而产生的,特别容易在旧路基拓宽路段,施工过程中土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度不符合要求等情况下发生。横向裂缝的发生往往是因为温度应力的作用,使路面产生疲劳裂缝。裂缝起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸,并随着时间增长造成沥青老化,导致沥青面层的抗裂缝能力逐年降低,裂缝并随之增加。早期路面裂缝没有及时进行处理,经过长期的表层水渗透、冲刷等作用,从而产生以裂缝为中心的下陷形变,同时生成新的裂缝和碎裂破坏。

1.2 车辙

车辙是城市道路运行使用过程中常见病害类型之一,其不仅会造成城市道路积水现象,同时还会导致路面使用寿命降低,加速路面结构的老化。城市市政道路路面结构车辙现象的根本原因,根据相关研究资料发现,大致可以分为两个方面:内部影响因素和外部影响因素。内部影响因素主要是指路面施工技术及沥青混凝料性质,在城市道路施工过程中,由于配合料计算出现问题,易导致沥青油石的比例与实际施工要求出现一定差异性,使得路面沥青结构的承载力下降,此外,在城市道路施工过程中,由于对施工规范不了解,导致车辆运行过程中,会使得路面结构产生横向移动推力,进而导致车辙发生[2]。所以内部影响因素是可以进行控制的。外部影响因素是指气候、车流量、荷载以及路面坡度等影响,在经过长期的自然环境影响及行车碾压,使得沥青混凝土路面结构的磨损超出了后期养护的最高标准,因此导致城市道路路面结构的耐久性难以满足需求。

1.3 坑槽

沥青混凝土路面坑槽成因一般分为以下几点:一是在施工过程中采用的材料不合格,导致沥青混凝土的粘附性差,沥青混合料出现“贫油”现象,施工通车后,在车辆荷载长期作用下,产生路面病害导致坑槽出现;二是水对沥青混凝土产生软化作用,导致沥青混凝土强度降低,沥青和集料的粘附性下降,出现松散、跑料现象,从而形成坑槽;三是施工控制不严,导致沥青混合料产生离析、夹层以及沥青混凝土路面压实不达标,发生渗水现象,引起路面的松散。所以城市道路一旦通车,在后期的养护维修阶段,就很难进行全路段封闭式养护施工,只能局部养护维修,这样就很难保证养护施工中沥青质量;加上沥青结构常年受到周边环境因素的影响,易导致道路路面结构产生坑槽。由于这种道路病害的产生是突发性的,如果控制不及时,或者关注缺失,则会导致行车危险,影响乘车的舒适度,增加一定危险性。在城市道路出现坑槽塌陷病害后,路面结构表面早期会产生龟裂或松散现象,在长期的损害的积累下,就导致路面坑槽塌陷病害发生。

1.4 泛油

沥青路面在高温作用下发生软化现象,沥青在荷载作用下被挤压溢出,造成路面的泛油现象。在一些严重泛油的路段,沥青路面发光发亮,在汽车行驶过程中极易引发交通安全事故,也大大的降低了路面的耐磨性。泛油现象的产生原因有很多,最主要的原因是沥青用量过大。其次,施工作业阶段操作不规范,擅自改变沥青混凝土的配合比,或者是沥青混合料的搅拌不均匀都会造成路面泛油。还有一种情况是由于车辆长期荷载使骨料发生错动造成,不过这种情形仅限于轮胎轨迹带上。

1.5 沉陷

路面在车轮荷载作用下,表面形成凹陷变形或者是内部凹陷两侧隆起的现象就叫做沉陷。常见的类型一般分为大面积下陷和局部沉陷两种。大面积下陷情况一般是由于施工中路基压实度未达到设计要求,或者是地基土质、水文条件影响的土基湿软,使得路基呈现不均匀沉陷。局部沉陷的原因一般是沉陷部位的局部承载力不足,承受不了车轮传给路基的作用力,导致路面产生龟裂,雨水通过龟裂位置渗入到损坏的路基中,加速路基损坏情况,产生沉陷和开裂。

1.6 松散

路面在长时间使用后,因为车轮的长期碾压,沥青会从矿料的表层脱落,呈现松散的状态,从而形成坑状,这种现象就是松散。松散现象一般集中在沥青路面车轮轨迹较多的地方。造成路面松散的原因有以下四个方面:一是沥青路面在施工过程中使用了比较容易风化的碎石颗粒,当水进入到路面就会导致沥青脱落;二是由于不均匀的地基或基层的沉降;三是在路面使用过程中,沥青混合料各配料之间的粘合性下降,导致原有的沥青含量逐渐减少,就产生了松散现象;四是日常使用过程中汽车漏油或者是交通事故也会造成沥青脱落。

1.7 推移

推移是沥青路面因为车辆荷载作用,路面沿着行车方向发生拉裂或者剪切而出现的推挤或者拥起现象。沥青路面在承受较大荷载作用的时候,车辆行驶过程中,车轮的水平作用力和竖直作用力产生综合作用力,从而使结构层中的拉应力或者剪应力超过材料的抗拉、抗剪强度,这就使沥青混凝土发生推移现象。推移一般产生的原因与沥青混合料的配比、施工过程中的质量控制以及日常使用下的荷载大小有关。

2 城市道路沥青路面养护技术应用

2.1 针对道路裂缝展开的养护技术应用分析

减少路面与水接触,防止造成路面水的侵蚀。在沥青制备的环节中,稠度是重要的制备技术指标,可选择使用小渗透性的沥青,来增加粘稠度,进而增加道路裂缝的耐水性。另外,在沥青路面结构应用的过程中,应结合附着力,结合其使用标准的划分,选择使用硅铝材料;而对于硬化后的土壤肩部结构,雨水可直接由路面斜坡排出,这样可减少自由水进入到道路路面结构的机会,进而防止水的侵蚀,减少裂缝产生的几率。在路面结构中,在基层的顶面设置防水层,将排水结构层布置在路面结构体系中,从而将路面结构内部的水排放到路面上,同时在施工环节中,可施加熟石灰、水泥及有机聚合物材料,将其混合物作为抗剥离剂进行使用,从而提高沥青混合料及骨料建材的附着力,选择矿物粉末的代替者水泥,从而提高矿粉材料的碱度,并利用化学吸附的作用,选择较小孔隙率的沥青混合物材料,进而高效防止水进入路面结构体系中[3]。

分时段养护。沥青路面结构出现裂缝是分时段、分间隔的,因此在各个阶段中,应对应沥青路面裂缝的防治措施,以全生命周期为分时段养护期限,具体可分为:利用和借助弹簧进行温度收缩开裂,并进行养护和连接工作;夏季主要开展沥青油处理、装袋和波包的清除工作;在秋季,要展开裂缝灌浆修复作业,实现坑道裂缝的填补作业;冬季应基于防雪、防冻等工作,采购相应养护施工技术所需材料。一般情况,雾封层养护技术应用周期在1年～4年,石屑密封维护周期及时间为5年～8年,超薄结构冷封时间周期为5年～7年,裂缝密封周期为2年～4年,薄层覆盖周期一般控制在5年～10年。

2.2 沥青路面裂缝及坑槽的常规处置措施

裂缝产生后,高温天气或者是能自行愈合的轻微裂缝,可不进行处理。如不能愈合的轻微裂缝要及时进行维修,先对裂缝进行开槽,清除V型槽内部及其周围的杂物,再将修补材料灌入裂缝中。对于路基完好,仅有坑槽的情况,采取“圆洞方补”的原则进行修补,使用沥青混合料摊铺后压实,不会产生裂缝、裂纹等现象。

2.3 碎石封层养护技术应用

碎石封层养护技术是道路沥青路面养护重要应用技术之一,其大致养护流程如下:首先,对路面结构中病害发生路段进行清理,表面松散的材料进行清理,病害发生以后,要将病害发生位置与道路的边缘结构进行清理,并将路面结构中松散的材料进行清除,在发生路面病害的位置,将经过稀释的乳化沥青进行喷洒,最后将碎石均匀平铺到路面基础上。对于乳化沥青来说,温度一般控制在75 ℃左右,在沥青和碎石层的空间位置进行50 m间隔的喷洒,静置5 min后,依据行车方向和车辆荷载的作用,在规定的时间内,利用压路机,进行碾压成型处理,待养护达到使用要求后,再进行通车运行[4]。

2.4 雾封层预防性养护

雾封层预防性的养护技术是为保障不影响道路交通的基础上,不使用集料进行路面病害处的填补作业,而是需要结合乳化沥青材料的稀释性,将稀释的对应材料喷洒到沥青路面结构上,进而满足喷洒材料的防水性能,解决路面结构中出现的裂缝及贫油问题。当前,随着道路养护中交通正常通行的影响,雾封层技术在道路养护中应用广泛,且能够高效控制裂缝的扩张。但是在雾封层技术应用过程中,应关注沥青路面的摩擦系数问题,保障行车安全顺通,因此在快速路养护过程中不能够使用雾封层养护技术。

2.5 沥青稀浆封层养护

城市道路沥青路面养护过程中,需要结合一定比例配置沥青混合料,根据规范,明确摊铺的厚度,进而将混合料进行加工处理,并对施工中出现的不平整问题进行分析,必要时应进行找平施工,确保大粒径碎石及时被清理[5]。除此之外,为保障最低程度的减小对于道路交通运输的影响,应保证稀浆封层技术实施后两小时内进行正常通车运行,尽可能的降低造价,减小对于道路通车运行的影响。随着经济的高速发展,城市道路的原有沥青路面承担着超过设计的繁重交通量,微表处养护技术的应用也表现出了很大的优势。微表处是以恢复路面服务功能为目的的预防性养护技术,不仅可以有效的提高原路面的抗摩擦性、防病害能力和承载力,同时还增强了耐久性、舒适性和可靠性,在实际摊铺过程中可以根据路面的应用现状和损坏程度合理选择添加剂和集料、一层或多层。由于微表处实施成本过高,想要大范围应用还需要进一步的发展,目前仅适用于城市主干线及快速路的路面抗滑及优化处理,国省主干道路面轻微病害等主要部分。

2.6 路面翻修、重建

在城市道路沥青路面年久失修,尤其是小型道路,沥青路面出现大面积损坏时,就需要考虑重建、翻修。首先对出现病害的区域和位置进行挖土翻新,破碎原有沥青路面,添加稳定剂进行搅拌均匀,将其重新铺装在路面基层结构中,作为新型材料使用。因此要保证原有沥青路面破碎状态下的力学性能,使其能够重复使用,减少建筑材料资源的浪费,节省成本造价。