路面結構類型
我國高速公路路面,絕大部分為半剛性基層瀝青路面,基本結構型式有兩種:兩層式瀝青面層和三層式瀝青面層;三層式瀝青面層厚度為15cm左右,多數半剛性基層厚20cm,半剛性材料總厚度一般在50~60cm,僅少數為40~46cm。下面為高速公路常用的路面結構層:
雙層式 | 三層式 |
表面層4cm | 上面層3~5cm |
底面層5~6cm | 中面層4~6cm |
半剛性基層20~40cm | 底面層5~7cm |
半剛性底基層20~40cm | 半剛性基層20~37cm |
半剛性底基層20~40cm |
高速公路瀝青路面病害分析
瀝青路面的裂縫
瀝青路面建成後,不論基層是柔性的還是半剛性的,都會產生各種形式的裂縫。初期產生的裂縫,對瀝青路面使用性能一般無明顯影響,但是隨著表面雨水或雪水的侵入,可能將導致裂縫兩側的路面結構層及附近土基含量增大,致使路基、路面強度明顯降低,在大量行車荷載作用下產生沖刷和唧漿現象,使裂縫兩側的瀝青面層碎裂,加速了瀝青路面的破壞。
瀝青路面開裂的主要原因,可分為兩大類:一種是由於行車荷載的作用而產生的結構性破壞裂縫。在車輪荷載的作用下,當路面結構層底部產生的拉應力大於其材料的抗拉強度時,產生開裂稱之荷載型裂縫。另一種主要是由於瀝青面層溫度變化而產生的溫度裂縫,包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫,稱之非荷載裂縫。儘管瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的,但由於行車荷載作用,瀝青面層溫度變化,是產生的裂縫的主要原因。國內外的調查研究表明,半剛性基層瀝青路面的反射裂縫的對應的是非荷載型的,是由溫度變化引起的,在某些情況下也可能由溫度和荷載共同作用而產生的。
半剛性路面的結構性破壞裂縫,主要是由於行車荷載引起的。在車輪荷載作用下,半剛性基層的底部產生拉應力,當大於半剛性基層材料的抗拉強度時,半剛性基層的底部就會很快開裂。在拉應力大於半剛性基層材料的抗拉強度時,其基層的底部就會很快開裂。在行車荷載的反覆作用下,底部的裂縫會逐漸擴展到上部,並使瀝青面層也產生開裂破壞。
瀝青路面變形
①車轍
車轍是瀝青路面在高溫季節由車輛荷載反覆碾壓形成的。一些研究成果表明,半剛性基層瀝青面層出現車轍特徵如下:a.車轍的嚴重程度與瀝青面層的結構組成和配合比有極大關係;b.車轍形成的部分原因是由於雨水滲透浸蝕了基層表面的粉料,使其軟化進而形成車轍:c.瀝青面層在行車荷載作用下產生的蠕變是車轍的主要原因,半剛性基層的變形很小或基本沒有壓縮變形,從我國現有高等級公路的情況來看,車輛大部分行駛在行車道上,交通渠化明顯,車轍主要出現在行車道上,超車道還沒有明顯車轍;
②波浪、擁包
路面在橫向、縱向產生高低起伏波浪狀的變形,嚴重變形就形成擁包,其形成原因是瀝青混凝土面層過厚,或瀝青混凝土面層穩定度不足、或瀝青面層與基層粘結強度不夠,在剎車或車輛加速對路面產生水平剪力的情況下,造成路面呈波浪變形,形成擁包;
③路面局部網裂沉陷
高速公路瀝青路面曾在我國出現過不少局部網裂沉陷,特點是行車道輪跡下路面局部網裂嚴重、沉陷較深、對行車安全威脅極大、其形成的主要原因為:a.路面出現裂縫未及時封堵、雨水下滲後在行車輪胎的強力“泵吸”作用下半剛性基層的灰漿被吸出,導致基層破碎鬆散、瀝青層破壞而下陷;b.基層局部成型不好、強度不足,在行車荷載反覆作用下路面發生網裂,雨水下滲後在漿被吸出或擠出而下降,這種形式病害主要發生在行車道,嚴重之處基層完全破壞;
④瀝青路面鬆散、坑槽
高速公路瀝青路面病害中出現相對較多的呈面層鬆散、坑槽。產生的主要原因有:a.瀝青混合料在施工時拌和不均勻,瀝青含量相對較少,不能將礦質集料有效粘結,在高速行駛車輛輪胎的泵吸作用下,較細集料被吸出,導致局部鬆散坑槽;b.由於施工時混合料拌和溫度太高,使瀝青過早老化發脆、粘結力下降;c.施工溫度太低,混合料溫度下降快,壓實不充分,導緻密實度不足;d.路面下面層施工時標高控制不好,導致瀝青上面層太薄,沒有形成結構厚度;
⑤路基沉陷橋頭跳車
路基不均勻沉陷,橋頭台背填土壓實度不足,會導致路面沉陷;一般多發生於高填方處或地基不良,有空穴地段。
日常養護規定
(1)對高速公路瀝青路面,應進行經常性、及時性和預防性的日常養護,保證高速公路瀝青路面經常處於良好的技術狀態,確保在大交通量和各種條件下,為行駛車輛提供快速、暢通、安全、舒適、經濟的行車環境。
(2)高速公路路面的日常養護,一般在大交通量和高速運行的開放條件下進行,工作程式應符合以下要求:
①建立完善的巡視檢查和技術檢測系統,建立完整的信息網路,及時、準確地掌握路面狀況及相關信息,科學、客觀地評價路面使用質量,有依據、有計畫、有針對性地安排養護項目。
②樹立高度的交通服務意識和安全意識,在路面養護作業中,應滿足正常行車的需要,避免完全封閉交通作業和夜間作業。
③嚴格按照有關技術規範和標準進行養護作業,宜採取機械化養護作業方式,迅速、優質、高效地處理各類路面損害和障礙,確保運營質量。
④不斷探索和套用新材料、新設備、新技術、新工藝,提高養護作業的時效性、機動性、安全性和可靠性。
(3)對於高速公路瀝青路面上出現的各類病害,必須及時、快速地處理。當發現直接危及正常交通和行車安全的病害時,應立即修復或採取臨時過渡措施,再按有關要求進行修復。
(4)高速公路瀝青路面一般以50km左右為一個養護單元,日常養護的機械設備配置,除必要的手用工具及檢測用具外,應以中輕型常用設備為主。大型養護設備、大型排障機具和技術檢測儀器設備,根據實際需要,可以同一線路或相近線路的若干養護單元統一配貨、協調使用。
(5)高速公路瀝青路面的日常養護,應根據實際需要建立適當的材料儲備,並組織可靠的養護材料供應網路,以確保路面養護作業正常進行。
(6)在高速公路上進行路面養護作業的人員,必須事前接受專門的安全教育和養護作業規程的培訓。