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【摘要】本文从路面设计、路面施工、养护管理及其他环节,结合本人的公路养护和工程实践,对沥青路面的各种裂缝类病害的成因,总结了相应的预防和维修措施。
【关键词】高速公路;沥青路面;裂缝成因;修复
前言:近年来,在新疆的多条高速公路及国省道的沥青混凝土路面都普遍存在纵横向裂缝,特别是横向裂缝尤其普遍平均每10-30米左右就有一道,而且大多是通缝,这些病害极具普遍性和严重性,每年在4-5月间都要投入大量的工、料、机进行处治,但有近40%的都是在前一年处理过的,经过一个冻融季节后裂缝又重新出现。因此,本文将我在单位多年来对路面病害处理的经验,结合相关的理论,分别介绍这这几种裂缝的成因并总结相应的预防和维修措施,希望与大家共同探讨 。
一、沥青路面裂缝表现特征和成因
高速公路沥青路面纵横向裂缝这些病害的形成主要是下面几个成因:
1. 沥青混凝土的水稳性从设计到施工未能得到有效控制。水在路面中形成了空隙水、层间水、深层渗水。
2. 沥青混凝土的高温稳定性受多种因素的影响。主要是a.油石比;b.级配;c.摊铺的均匀性。特别应注意的是粉料不宜太多,矿粉比沥青宜控制在1.0～1.2之间。
3. 路基、路面强度达不到设计要求。造成这种现象主要是因为在施工中质量控制不严格,一些小问题并未得到妥善的处理。
4. 初期养护不及时、不到位。
5. 路面结构层厚度不能满足抗冻性要求。
二、纵向裂缝
纵向裂缝一般有两种:一种主要发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形,这种裂缝容易使路基发生滑移,危险性很大;另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状,裂缝两端未延伸到路堤边缘。
1.纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面
1.1地基原因。有些路段处于河谷处,地基土天然含水量较高,在设计及施工时未做处理,在高填土后,由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降,造成路面纵向开裂。
1.2路基施工原因。如果土基施工时天气干燥,局部路堤填料土块粉碎不足,路基压实不均匀 ,路基边缘不能超宽碾压压实度不够,或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,都会造成纵向裂缝。
1.3水的渗透破坏。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。
2.对于纵向裂缝的处治方法
2.1对于缝宽小于3mm的裂缝可不作处理,大于3mm小于5mm的纵向裂缝,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。
2.2如纵缝进一步发展,出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm,则需铣刨上面层和中面层(铣刨宽度为裂缝两侧各1m),并对裂缝按方法(1)先行填实,沿纵缝铺设玻璃格栅,摊铺中面层,然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m的玻纤格栅,最后再摊铺上面层。
2.3对于尚未稳定的纵向裂缝,除上述按方法处治外,还应根据裂缝成因,采取排水、边坡加固等措施,以使裂缝稳定不继续发展。
三、横向裂缝
横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝, 裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐漸发展而贯通全路幅,贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。
1.横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的其成因主要有三个
1.1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。
1.2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,这种温缩裂缝在我们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,而到春季则又缩回一部分。
1.3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。
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。
2.对于横向裂缝的处治方法
2.1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。
2.2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(1)先将裂缝填实,然后沿横缝加铺玻璃格删,重新摊铺上面层。
五、结束语
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。
参考文献
[1] 公路工程质量通病防治指南[M]北京:人民交通出版社2002.1
[2] 高速公路路面设计与施工[M]北京:人民交通出版社 2001.8
【关键词】高速公路;沥青路面;裂缝成因;修复
前言:近年来,在新疆的多条高速公路及国省道的沥青混凝土路面都普遍存在纵横向裂缝,特别是横向裂缝尤其普遍平均每10-30米左右就有一道,而且大多是通缝,这些病害极具普遍性和严重性,每年在4-5月间都要投入大量的工、料、机进行处治,但有近40%的都是在前一年处理过的,经过一个冻融季节后裂缝又重新出现。因此,本文将我在单位多年来对路面病害处理的经验,结合相关的理论,分别介绍这这几种裂缝的成因并总结相应的预防和维修措施,希望与大家共同探讨 。
一、沥青路面裂缝表现特征和成因
高速公路沥青路面纵横向裂缝这些病害的形成主要是下面几个成因:
1. 沥青混凝土的水稳性从设计到施工未能得到有效控制。水在路面中形成了空隙水、层间水、深层渗水。
2. 沥青混凝土的高温稳定性受多种因素的影响。主要是a.油石比;b.级配;c.摊铺的均匀性。特别应注意的是粉料不宜太多,矿粉比沥青宜控制在1.0～1.2之间。
3. 路基、路面强度达不到设计要求。造成这种现象主要是因为在施工中质量控制不严格,一些小问题并未得到妥善的处理。
4. 初期养护不及时、不到位。
5. 路面结构层厚度不能满足抗冻性要求。
二、纵向裂缝
纵向裂缝一般有两种:一种主要发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形,这种裂缝容易使路基发生滑移,危险性很大;另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状,裂缝两端未延伸到路堤边缘。
1.纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面
1.1地基原因。有些路段处于河谷处,地基土天然含水量较高,在设计及施工时未做处理,在高填土后,由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降,造成路面纵向开裂。
1.2路基施工原因。如果土基施工时天气干燥,局部路堤填料土块粉碎不足,路基压实不均匀 ,路基边缘不能超宽碾压压实度不够,或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,都会造成纵向裂缝。
1.3水的渗透破坏。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。
2.对于纵向裂缝的处治方法
2.1对于缝宽小于3mm的裂缝可不作处理,大于3mm小于5mm的纵向裂缝,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。
2.2如纵缝进一步发展,出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm,则需铣刨上面层和中面层(铣刨宽度为裂缝两侧各1m),并对裂缝按方法(1)先行填实,沿纵缝铺设玻璃格栅,摊铺中面层,然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m的玻纤格栅,最后再摊铺上面层。
2.3对于尚未稳定的纵向裂缝,除上述按方法处治外,还应根据裂缝成因,采取排水、边坡加固等措施,以使裂缝稳定不继续发展。
三、横向裂缝
横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝, 裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐漸发展而贯通全路幅,贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。
1.横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的其成因主要有三个
1.1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。
1.2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,这种温缩裂缝在我们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,而到春季则又缩回一部分。
1.3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。
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。
2.对于横向裂缝的处治方法
2.1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。
2.2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(1)先将裂缝填实,然后沿横缝加铺玻璃格删,重新摊铺上面层。
五、结束语
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。
参考文献
[1] 公路工程质量通病防治指南[M]北京:人民交通出版社2002.1
[2] 高速公路路面设计与施工[M]北京:人民交通出版社 2001.8