瀝青路面坑槽修補(bǔ)工藝的研究與加固對(duì)策
2011-05-30 來(lái)源：
坑槽是瀝青路面的典型病害，嚴(yán)重影響路面的平整度和行車(chē)的舒適性．若不及時(shí)修補(bǔ)，在交通荷載和水的綜合作用下．破壞會(huì)較快發(fā)展，造成養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的增加并嚴(yán)重危及駕乘人員的安全。由于其安全隱患大，通常在高速公路的養(yǎng)護(hù)管理中明確提出了“坑槽不過(guò)夜”的養(yǎng)護(hù)要求。本文根據(jù)瀝青路面坑槽修補(bǔ)的最終目的，對(duì)比研究日常養(yǎng)護(hù)中坑槽的不同修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝?yán)淞侠溲a(bǔ)、熱料熱補(bǔ)和熱料冷補(bǔ)，使之能達(dá)到理想的維修效果．以期對(duì)坑槽修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。
1坑槽破損和維修機(jī)理
1．1坑槽破損主要表現(xiàn)形式
?。?）表面層產(chǎn)生坑槽
由于瀝青路面上面層混合料局部空隙率較大、瀝青與石料問(wèn)的粘附力不強(qiáng)，路表水（雨水或雪水）進(jìn)入并滯留在表面層瀝青混合料中，在行車(chē)荷載尤其是重載車(chē)輛的不斷作用下，產(chǎn)生的動(dòng)水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來(lái)，瀝青路面便會(huì)出現(xiàn)局部松散破損．散落的石料被車(chē)輪甩出，路面自上而下逐漸會(huì)形成坑槽。這類(lèi)坑槽通常深度為2～5 cm，在中國(guó)瀝青路面早期破壞中是各類(lèi)坑槽中最早產(chǎn)生，也是產(chǎn)生數(shù)量最多的一類(lèi)。
?。?）表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑槽
當(dāng)瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，而底面層為空隙率較小的密級(jí)配瀝青混合料時(shí)，路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。行車(chē)荷載的作用使得中、上面層內(nèi)的瀝青剝落，瀝青混合料失去粘結(jié)強(qiáng)度，導(dǎo)致路表面產(chǎn)生網(wǎng)裂、形變（局部沉陷）和向外側(cè)推擠，并最終出現(xiàn)粒料分離。粒料被行車(chē)作用帶離，最終形成坑槽，此類(lèi)坑槽完全形成后深度一般為8-10 cm。由于近年來(lái)高速公路的中上面層均采用密級(jí)配混合料，同時(shí)對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重視，對(duì)坑槽及時(shí)修補(bǔ)，因而此類(lèi)坑槽產(chǎn)生數(shù)量不是太多。
?。?）底面層和基層問(wèn)產(chǎn)生坑槽
此類(lèi)病害容易發(fā)生在翻漿現(xiàn)象非常嚴(yán)重的路面，在重載車(chē)輛作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力沖刷基層混合料表層細(xì)料，形成灰白色漿。在動(dòng)水壓力和孔隙水壓力的反復(fù)作用下，使得整個(gè)面層范圍內(nèi)的基層粒料出現(xiàn)松散，并反射到面層，形成惡性循環(huán)。最終會(huì)導(dǎo)致坑槽出現(xiàn)。這類(lèi)坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且絕人多數(shù)都在車(chē)流量較大的行車(chē)道上或重載車(chē)輛較多的道路上。發(fā)生該類(lèi)病害時(shí)，通?；鶎右惨褔?yán)重破壞，而且在形成坑槽之前路面亦表現(xiàn)出其他破壞現(xiàn)象而需要治理．因而該種病害相對(duì)來(lái)說(shuō)很少。
（4）橋面鋪裝層等構(gòu)造物產(chǎn)生坑槽
由于水泥混凝土梁與瀝青鋪裝層的材料差異較大，層問(wèn)粘結(jié)處的變形不一致，為了減少橋面的水損壞，對(duì)橋面防水層和粘結(jié)層的要求越來(lái)越高。但由于種種原因，使得層間局部粘附性較差，并出現(xiàn)分層，使得瀝青鋪裝層在車(chē)輛荷載和水的共同作用下形成剝落和稅皮，最終產(chǎn)生坑槽。在日常養(yǎng)護(hù)中，橋面翻漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重，每次連續(xù)雨天過(guò)后橋面容易出現(xiàn)坑槽，由于橋面鋪裝層一般在10 cm，因而該類(lèi)坑槽相對(duì)來(lái)說(shuō)都不算深，約3-5 cm。
1．2瀝青路面坑槽的維修機(jī)理
瀝青路面產(chǎn)生坑槽破損不僅嚴(yán)重影響路面的表面功能和使用性能．更對(duì)安全有很大的影響?？硬奂皶r(shí)修補(bǔ)的功效，總的來(lái)說(shuō)可以概括為如下幾點(diǎn)：
?。?）恢復(fù)瀝青混凝土路面的表面功能，恢復(fù)行車(chē)的、平順性和舒適性。
?。?）坑槽的破壞減薄了結(jié)構(gòu)層，及時(shí)修補(bǔ)能恢復(fù)路面的局部強(qiáng)度和承載能力。
?。?）彌補(bǔ)坑槽破損處原有路面的強(qiáng)度和耐水性的不足，具有明顯的補(bǔ)強(qiáng)作用。
?。?）改善破損處承受車(chē)輛和水等外部荷載的進(jìn)一步破壞擴(kuò)展，做到防治結(jié)合。
2坑槽修補(bǔ)材料的研究
2．1坑槽冷修補(bǔ)材料
這類(lèi)快速補(bǔ)路材料呈黑色顆粒狀固體，有石油溶劑氣味。不溶于水，無(wú)腐蝕性，符合環(huán)保要求。一般有2種集料規(guī)格．第一種主要骨料粒徑為8-10 mm，可用來(lái)修補(bǔ)深度在30 mm以上的坑槽：另一種主要骨料粒徑為3-5 mm，可用來(lái)修補(bǔ)深度在30 mm以下的坑槽。
該種材料無(wú)需加熱或攪拌，無(wú)需特別工具或技能，操作簡(jiǎn)單方便，自由流動(dòng)性高，與其他材料粘結(jié)性強(qiáng)，可以在低溫、酷暑等氣候下實(shí)現(xiàn)對(duì)路面坑槽的24 h修補(bǔ)。修補(bǔ)完工可立即開(kāi)放交通，解決了傳統(tǒng)路面因受養(yǎng)護(hù)期、氣候、材料最低購(gòu)買(mǎi)量的制約，而使路面坑槽不能及時(shí)修補(bǔ)．或者在修補(bǔ)過(guò)程中嚴(yán)重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝，密封桶裝儲(chǔ)存可長(zhǎng)達(dá)10個(gè)月以上。開(kāi)桶后，用剩余料不會(huì)短時(shí)硬化固結(jié)，在1個(gè)月內(nèi)仍可正常使用。
2．2坑槽熱修補(bǔ)材料
用于日常養(yǎng)護(hù)的熱修補(bǔ)材料主要為各種規(guī)格的瀝青混合料，由于一般的坑槽只有5 cm左右，為了保證修補(bǔ)處的壓實(shí)度，不發(fā)生離析現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇日常用的熱料規(guī)格主要為AC-16或AC-13及添加改性劑的這類(lèi)粒徑較小的集料。
3坑槽修補(bǔ)工藝的研究
3．1冷料冷補(bǔ)工藝
該施工工藝主要用于應(yīng)急性修補(bǔ)，通常先要開(kāi)槽成型，將待補(bǔ)坑槽松散物、灰塵或淤泥清除，倒入冷補(bǔ)料．松鋪系數(shù)為1．2-1．5，攤鋪均勻，保證坑槽周邊材料充足。但不要漫散至坑槽邊沿外的路面。后用夯錘或振動(dòng)式路碾機(jī)壓實(shí)（日常施工時(shí)通常采用平板夯，如遇特殊情況可直接使用夯錘），深度在6 cm以上的坑槽必須分層投料夯實(shí)。若密實(shí)度不足，則經(jīng)車(chē)輛行駛碾壓，修補(bǔ)處會(huì)略有下沉，此時(shí)不必挖除坑內(nèi)原填冷補(bǔ)材料，只需將更細(xì)一級(jí)的冷補(bǔ)料鋪上壓實(shí)即可。為防止此類(lèi)情況的發(fā)生，通常使修補(bǔ)后坑槽地表面略高于周?chē)访婕s5～lO mm）。運(yùn)行一段時(shí)間修補(bǔ)處即會(huì)與路面持平。每桶25 kg裝的冷補(bǔ)材料可修補(bǔ)面積約為50 cm~50cm、深4．5 cm左右的坑槽。使用冷補(bǔ)材料只需要大約10 min即可開(kāi)放交通。
3．2熱料熱補(bǔ)工藝
隨著養(yǎng)護(hù)設(shè)備的發(fā)展，逐漸采用加熱設(shè)備進(jìn)行路面的就地?zé)嵝扪a(bǔ)，能較好地解決接縫的問(wèn)題，并且熱修補(bǔ)技術(shù)明顯提高施工質(zhì)量。市場(chǎng)上使用的設(shè)備如英達(dá)科技公司生產(chǎn)的“修路王”設(shè)備以及河南高遠(yuǎn)養(yǎng)護(hù)公司生產(chǎn)的熱修補(bǔ)設(shè)備等，其主要原理是采用100％高強(qiáng)度輻射熱加熱墻，先將瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青，使瀝青料再生，再加入熱的新料，用自帶的壓路機(jī)將其壓實(shí)，能夠達(dá)到很好的修補(bǔ)效果。這類(lèi)就地?zé)嵝扪a(bǔ)設(shè)備的主要工藝包括：
?。?）測(cè)定破壞部分的范圍與深度，按“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”的原則，劃出坑槽修補(bǔ)輪廓線（正方形或長(zhǎng)方形），適當(dāng)外移5 cm左右，使得接縫處理效果更好。
?。?）將加熱板調(diào)整到合適的位置，選擇適當(dāng)?shù)募訜釁^(qū)域。
（3）用加熱板加熱待修的區(qū)域，可以自行設(shè)定時(shí)間，一定時(shí)間后路面被軟化。
?。?）耙松軟化的路面，切邊。
?。?）噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青，從料倉(cāng)中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。
?。?）攤鋪整平，再?lài)姙⑦m量乳化瀝青作為再生劑。
?。?）由邊部向中間反復(fù)壓實(shí)4～6遍。
?。?）清理作業(yè)區(qū)域，開(kāi)放交通，通常夏季開(kāi)放交通略晚。
一般情況下修路王修補(bǔ)加熱墻面積范圍內(nèi)的病害大概需要20 min，修復(fù)后接縫密合、平整、美觀、耐久。
3．3熱料冷補(bǔ)工藝
熱料冷補(bǔ)適合于雨天搶救性修復(fù)。通常路面在通車(chē)幾年后，一場(chǎng)雨會(huì)引起全線路面出現(xiàn)幾百、上千個(gè)坑槽。為了確保行車(chē)安全，可以利用熱修補(bǔ)設(shè)備的加熱倉(cāng)保溫?zé)崃?，沿線填補(bǔ)坑槽。此時(shí)不用對(duì)原始坑槽進(jìn)行處理，填滿(mǎn)后直接壓實(shí)，待好天后用加熱墻對(duì)原修補(bǔ)坑槽接縫處進(jìn)行加熱處理。這樣既達(dá)到了道路安全防范的應(yīng)急處理，同時(shí)也不影響路面的修補(bǔ)質(zhì)量，此措施越來(lái)越多地被高速公路養(yǎng)護(hù)單位在雨天施工時(shí)所采用。
4修補(bǔ)工藝的壽命周期費(fèi)用分析
4．1冷修補(bǔ)技術(shù)
根據(jù)養(yǎng)護(hù)的大量實(shí)踐，對(duì)于冷補(bǔ)材料修補(bǔ)坑槽，可以充分發(fā)揮施工方便、開(kāi)放交通快的優(yōu)點(diǎn)，但由于與原路面較薄弱的粘結(jié)性，在行車(chē)荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補(bǔ)壽命通常達(dá)到2個(gè)月左右即需要再次處理。對(duì)于50 cmx50 em的表面層坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。這是一種應(yīng)急性的修補(bǔ)措施?？梢越鉀Q臨時(shí)性的影響安全的坑槽修補(bǔ)。但作為全線的日常使用，相對(duì)來(lái)說(shuō)價(jià)格偏高。
4．2熱修補(bǔ)技術(shù)
就地?zé)嵝扪a(bǔ)技術(shù)通常需要配備較昂貴的修路設(shè)備，一次性投資較大，但是每次的原始材料成本非常低，相當(dāng)于瀝青混合料的材料價(jià)格加上所耗費(fèi)的液化氣價(jià)格，通過(guò)對(duì)路面病害修補(bǔ)的合理安排、統(tǒng)籌規(guī)劃，日常養(yǎng)護(hù)成本將可以降到最低。通常采用熱修補(bǔ)技術(shù)修復(fù)的坑槽能達(dá)到1年以上才需要再次修補(bǔ)，而有的已達(dá)到了永久性修復(fù)的水平。對(duì)于具有獨(dú)立養(yǎng)護(hù)職能的高速公路養(yǎng)護(hù)單位，采用大型熱再生修路設(shè)備，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益，還是公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
瀝青路面坑槽的修補(bǔ)質(zhì)量除與修補(bǔ)材料的性能有很大關(guān)系外，還在很大程度上取決于坑槽修補(bǔ)的工藝方法。本文研究了實(shí)際養(yǎng)護(hù)作業(yè)中的冷料冷補(bǔ)、熱料冷補(bǔ)以及熱料熱補(bǔ)3種工藝，認(rèn)為冷料冷補(bǔ)作為應(yīng)急性修補(bǔ)具有很好的適用性；而熱料冷補(bǔ)適合雨天大量的坑槽修補(bǔ)；熱料熱補(bǔ)盡管初期設(shè)備投資較大，但通過(guò)病害修補(bǔ)的合理安排，其每次的養(yǎng)護(hù)成本并不高，并且修補(bǔ)的質(zhì)量明顯優(yōu)于其他工藝，是高速公路養(yǎng)護(hù)單位日常養(yǎng)護(hù)的首選工藝。
