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公路养护工程中的病害 及防治措施

2023-04-05张小明

中华建设 2023年4期
关键词:沥青路面公路工程病害

张小明

在“双循环”新发展格局下,通过国际市场与国内市场的双循环、城市经济与乡村经济的双流通,促进了统一大市场建设,为改扩建公路工程提供了新的发展机遇。目前,在“十四五”建设关键时期,需要结合高质量建设与高水准运营目标,持续增强公路养护工作。本文以此为出发点,概述了公路养护工程,通过分析公路养护工程常见病害及成因,提出了几点较有针对性的防治措施。

公路养护工程是现代公路项目中的重要组成部分,具有频繁性、及时性、危险性、工序复杂等鲜明特点。从公路工程养护经验看,公路养护对象众多,涉及路基、路面、桥涵、隧道、边坡、绿化等,工作要点集中在混凝土结构养护与公路桥梁结构强化及沥青路面病害处理等方面。由于近年来公路工程规模扩大、功能增多,在实际的公路养护工程实施过程中,引入了全生命周期养护与预防性养护理念,一方面,提高了公路养护方案的研发设计水平,另一方面,将公路养护工程与公路施工建设进行了密切关联,预期借助公路养护工程有效解决病害问题,推动公路工程向着高质量方向发展。

一、公路养护工程中的病害分析

1.路面病害

公路工程既有沥青路面,也有水泥混凝土路面。其中,沥青路面病害主要有裂缝、车辙、泛油、坑槽、松散等。从施工原因方面看,主要由原材料的质量、配合比设计、沥青混合料离析、摊铺作业缺陷等所致。

以裂缝病害为例,摊铺作业时如果存在昼夜温差大的情况,沥青混合料表面会变硬、变脆,出现收缩现象。此时路面极限抗拉强度小于沥青收缩引力,通过拉裂容易造成下窄上宽的横向裂缝病害。

以泛油病害为例,摊铺作业时,如果沥青用量大、施工时温度高,会导致膨胀率增加,受到高温、荷载、空间有限等综合条件影响,容易引起泛油病害。同时,摊铺作业人员驾驶技术相对偏低、作业经验不足,也会在沥青混合料离析、分布不均、压力过大综合因素影响下引起油膜现象。尤其在雨量增多时,路面积水渗透至路面结构后会出现油膜脱落,增加泛油病害。

与沥青路面病害相比,水泥混凝土路面病害主要包括裂缝、板底脱空、坑槽、接缝部位损坏及错台等。例如,在此类路面铺设过程中,操作人员未遵循规范流程设置施工缝、伸缩缝,以及未能按要求进行灌缝,就会造成接缝部位损坏及路面裂缝。其次,混凝料的配合比设计不合理时,会造成分层离析现象,导致粗骨料从中分离,并进一步因集料下沉造成泌水,最终导致路面坑槽、裂缝病害。再如,通常条件下,水泥混凝土路面受力比较均匀,然而在路面荷载增加及雨水侵蚀条件下,容易发生路面脱空病害。

2.路基病害

路基病害主要包括路基翻浆、边坡滑塌、路基沉陷等。当填土方压力过大或运营阶段车辆荷载增加,路基失稳引起了路基变形,路基变形通常表现为四种类型:(1)震动液化、冻融引起的路基翻浆;(2)基底土铺设不均匀造成的沉降;(3)由软弱层滑动导致的变形;(4)剪切滑移造成的变形。以边坡滑塌为例,属于较为严重的路基病害,会对人、车造成生命威胁。具体表现为塌方、滑坡。主要包括土质疏松、施工方法不科学、不良地形条件、雨水冲击等。以路基沉陷为例,当公路路面受到外界因素影响后,如果路基本身存在问题,受到运行车辆荷载影响,容易发生沉陷问题,严重时可见两侧挤出现象。尤其在地质灾害发生后,路基沉陷问题容易出现。

3.桥梁病害

现代公路工程规模大、功能多,往往存在“遇水架桥,逢山凿洞”的情况。从近年来公路养护经验看,公路桥梁常见病害包括桥梁上部结构病害、桥梁下部结构病害、支座系统病害以及附属设施病害。由于桥梁类型不同,病害种类较多,下面仅以梁式桥的上部与下部结构病害、钢筋混凝土病害为例做出简单分析。(1)桥梁上部结构病害,主要表现为大面积裂缝、混凝土剥落、渗漏水等。原因相对较多,例如:当水泥混凝土质量相对较差,在挠度影响下稳定性会变差,从而造成主梁开裂裂缝。再如,运营期间混凝土剪切力过大,两侧容易发生裂缝。尤其在混凝土钢筋保护层厚度不足时,梁底部结构容易被损坏。(2)桥梁下部结构病害,包括结构腐蚀、开裂等。从原因看,主要是墩台设计施工时存在缺陷,而且在运营期间,受外部环境、内部构造、施工水平多重影响,此类病容易出现。(3)钢筋混凝土病害具体表现为钢筋腐蚀、水泥混凝土碳化,同时两者存在密切关联。例如,施工技术水平相对较低时,施工材料质量较差,加上雨水侵蚀等,空气中的二氧化碳与内部碱性材料发生化学反应后,容易出现碳化,弱化钢筋内部结构固化作用。再如,雨水侵蚀条件下随着外界温度变化,混凝土张力增加会加大缝隙,进一步引起裂缝、腐蚀等。

二、公路养护工程中的病害防治措施

1.路面病害防治措施

沥青路面病害防治措施。以裂缝防治为例,首先,要做好沥青路面摊铺阶段的质量管理工作,其次,治理时,应先划分裂缝类型,如横向裂缝、纵向裂缝,以及收缩裂缝、沉降裂缝等。列举具体类型后按照具体裂缝具体防治思路制定相应的防治措施。例如,在裂缝防治方面,及时发现及时处治,严格按照灌缝和贴缝处治工艺流程进行处理。

以泛油为例,采用驱油方法处理泛油病害,具体操作时可以选择3~5mm 的粗砂或碎石,撒落到油浸路段,通过压路机碾压进行处理。如果出现重度泛油的情况,应选择5~10mm 碎石进行碾压,待稳定后再撒布3~5mm 的粗砂或碎石再进行碾压。除此之外,尽可能控制沥青温度,规避沥青混合料离析,并在摊铺阶段做好施工管理工作。

另外沥青路面病害防治,在裂缝、坑槽、沉陷、龟裂等病害数据分析基础上,应加大预防性养护力度。比如,近年来广泛应用的沥青纤维同步碎石封层技术,有效地提高了封层的抗拉抗压强度,它独特的结构对应力具有较强的吸收和分散能力,能够有效地抑制和延缓反射裂缝的出现,从而提高沥青路面的使用年限。沥青纤维同步碎石封层技术具体的操作流程如图1。

图1 沥青纤维同步碎石封层技术在公路养护工程中的应用流程

在水泥混凝土路面病害防治方面:(1)应做好原材料质量检验,严格控制混凝土配合比。路面混凝土所用水泥、粗集料、细集料均应符合设计及相关规范要求。如果使用了非生活饮用水,则需要进行水质检验,达到合格的质量标准才可以使用。尤其应该增强试验段的混合料应用情况比较,确定最佳配合比设计与最优施工工艺。(2)需要精准设置固定模板,尽量选择钢焊料,减少安装误差与装配失误,在模具内涂抹润滑剂后再进行浇筑。通常而言,混凝土进场后,应严格检查,确保无渗漏、离析后进行分层摊铺。振捣环节十分关键,直接影响后续使用质量,建议在确定振捣方式后,根据选择的排列方式进行振捣,做好对漏振、少振、振捣不足现象的控制,保障路面平整度。(3)正确合理地设置施工缝、横缝及纵缝。(4)水泥混凝土路面病害的处理相对容易,建议在非结构性病害方面,根据病害类型,选择合适的处理技术。对于底板脱空、沉陷等严重病害,可以选择钻孔处理技术,通过压浆、灌浆方式进行修复。通常灌浆液中的水泥、粗集料、细集料、水泥、添加剂比例搭配,可以根据现行《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的规定要求设置。

2.路基病害防治措施

路基病害防治过程中,需要采取综合防治措施。首先,在施工环节应做好填土路基压实工作,严格控制松铺度与碾压遍数。由于施工作业在露天进行,应完善排水设施,利用沟、渠引流方式,减少大雨天气对施工段造成的水浸泡现象;其次,如果存在软弱层,应根据地质勘察报告,选择合适的软土地基处理方法进行处理,预防后续发生滑移、变形等病害。尤其应做好边坡防护工作。例如,增强植物防护,减少水土流失,增强边坡加固效果。必要时可以在部分路段增加挡土墙、护面墙等。由于路基病害多加上运营时间积累后,逐渐发生,因而在新时期公路养护工程中,应结合预防性养护理念作好病害预防。例如,应用的预防性养护信息管理系统,可以根据采集层→数据库层→应用层→用户层,全面采集公路运营过程中的各类数据,然后根据数据分析结果,制定相应的预防性措施等。如表1:

表1 预防性养护信息管理系统中路基病害防治相关数据

3.桥梁段病害防治措施

首先,应加强桥梁检查,根据检查结果做好桥梁评定,根据评定结果制定桥梁养护措施、改造方案。及时清理杂物、修复外漏钢筋,及时清理桥面积水、修复桥面铺装病害;其次,在桥梁结构病害防治方面,应按设计施工一体化实践模式,在结构设计环节做好质量控制,尽可能根据病害类型调整结构设计方案;第三,钢筋腐蚀问题比较常见,具体防治时,建议按照定期检查、重点检查的方法开展全方位监测。然后,针对保护层薄的问题增加环氧层保护,针对锈蚀严重的问题,加厚混凝土。如果外漏钢筋、底部腐蚀现象严重,则应在不对桥梁进行二次损坏的前下,对其进行无损检查,并根据实际情况进行加固处理。

三、结语

总之,公路工程在统一大市场中始终发挥着促进人与物流通的作用,在新时期高质量建设与高水准运营过程中,增强公路养护工程有利于促进其作用的发挥。结合上述分析可以看出,公路养护工程中的病害较多,建议按照系统性防治、专项化防治相结合的思路进行综合处理,全面提高公路工程养护方面的全要素生产率,为我国交通事业的发展保驾护航。

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