高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护方法.pdf

高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护方法梁云燕(山西路桥第一工程有限公司山西 太原)收稿日期:作者简介:梁云燕()女山西朔州人本科助理工程师主要从事道路与桥梁施工管理工作摘 要:为不断提升高速公路路基路面综合性能进一步延长高速公路使用寿命对高速公路路基路面常见病害问题进行简要分析并以山西某高速公路预防性养护工程为例针对路基路面病害科学检测及预防养护方法深入探讨旨在提高高速公路路基路面病害检测及养护水平关键词:高速公路性能寿命路基路面病害检测养护中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言近几年我国经济不断发展交通运输线路也在不断完善各地高速公路工程项目建设数量不断增多为社会经济发展增添了良好推动力随着时间的推移很多高速公路开始出现路基路面病害问题给行车安全带来了诸多隐患 因此有必要深入研究高速公路路基路面的科学检测及预防养护方法以提高高速公路运行安全性不断延长使用寿命确保高速公路发挥出更大的价值和作用 高速公路路基路面常见病害分析我国的高速公路事业起步于 年经过几十年的发展现如今已经进入到了全面规范及高质量发展阶段 结合智研咨询的有关报告来看 年我国高速公路总里程一直处于持续增长的态势(见表)截止 年实际总里程已经达到了 万 位居全球第一 但我国也属于高速公路病害问题出现较为频繁的国家之一现阶段较为常见的病害问题如下 车 辙目前车辙(见图 图片来源:公路养护网)属于高速公路中常见的病害问题通常表现为路面中存在较为明显的车辙痕迹局部位置明显凹陷造成此类病害的原因大体上包括以下两点)高速公路路面材料本身抗高温能力相对较差在夏季高温状态下容易变软汽车驶过之后容易引起车辙问题)车辆超载如果车辆实际载荷明显超出了高速公路路基承受范围那么在外力的作用下容易出现沉降从而引发车辙问题图 高速公路车辙病害 结构破坏结构破坏病害在高速公路中有多样化的表现形式例如网状裂纹及横裂纹等造成此类病害问题的因素也相对较多大体上包括以下几种)外部水体长期对高速公路基面造成侵蚀使材料结构遭到严重破坏从而引发结构破坏问题)路面本身防水性能相对较低难以充分发挥应有的防水作用使部分结构遭受雨水长期冲刷出现破坏问题)养护管理工作落实不到位外界温度因素引发了较为明显的混凝土收缩徐变问题从而导致裂缝问题出现 沉降不均现阶段沉降不均已经成为高速公路施工建设以及投入使用后最容易产生、同时也是最难解决的一类病害问题此类病害问题出现的原因非常多不但包括施工方面的因素同时存在着一些非施工因素)从施工来看路基碾压施工不够科学合理未达到设计标准是造成沉降不均问题出现的关键因素除此之外路基施工材料在实际填筑过程中存在问题具体的压缩系数以及路基设计存在一定的偏差等也容易导致沉降问题产生)对于非施工因素一般包括对施工地质条件方面的勘察工作未能落实到位从而留下一定的沉降隐患等 表 为 年我国高速公路里程表表 年我国高速公路里程表序号年份新增里程/万 总里程/万 年 年 年 年 年 年 案例概述山西太原某高速公路实际总里程约为 连通多条高速公路可以抵达 个城市和地区该高速公路总投资接近 亿元于 年正式建成通车设计时速 /整体路基宽度达到了 经过多年运营该高速公路积累了诸多常见病害问题如龟裂、坑槽、松散、车辙、拥包等因此开展了多次提质改造工程 年该高速公路开展了路基路面病害处治和预防性养护项目 本文以该高速公路为例针对其路基路面病害科学检测及预防养护方法做出分析和探讨 高速公路路基路面病害的科学检测分析 检测技术的合理选用在实际开展高速公路路基路面病害问题防治工作时检测技术属于一个重要手段在不同情况下选用适宜的技术具体如下)在路面本身产生了不影响正常交通的相应病害问题时通常可以借助无损检测技术对路面开展全面检查工作)如果路面出现了较大面积的破坏问题时通常先借助无损技术开展检测工作在无法达到检测目的状况下再借助其他破坏性检测手段进行检测 例如:本工程在检测路面网状裂纹时因为其受到外界荷载作用相对较大出现的范围及对交通的影响非常大所以本工程借助了钻芯取样这种具有一定破坏性的检测技术开展了检测工作)如果路面出现了非常严重的破坏造成交通异常时一般需要挖除路面对路基开展深入检测 检测技术分析现阶段在实际开展高速公路路基路面病害检测工作时较为常用的检测技术一般包括以下几种:探地雷达技术、地震波检测技术、声波检测技术、路表破损测试系统等不同的检测技术实际检测原理有着较大的差异具体的适用范围也会有所不同例如:探地雷达常用于路基方面的病害检测工作其基本原理为结合路基中的土质、岩层与一些不同地下介质之间在介电常数或电导率方面存在的不同之处将不同物质本身存在的电性差异等基本特点作为测试开始的一个基础条件形成一个相应反射截面然后探测地下物体 此项技术可以准确快速地对相应的空间体状态进行反映能够准确检测出高速公路地基存在的脱空、裂缝、剥落、沉陷等一系列病害问题再如路表破损测试系统通常主要应用于高速公路路面破损状况检测工作中该系统的基本原理主要是借助摄像系统开展图像信息的采集再借助处理软件对一系列采集到的信息开展处理工作从而对路面破损情况做出分类和统计并结合综合破损率对具体破损状况进行确定 现阶段高速公路路面综合破损率计算公式主要如下:()()式中:为综合破损率 和 为路面破损面积以及实际路面面积为、两类损坏的具体面积为、两类损坏的相应损坏程度换算系数(见表)表 高速公路路面损坏程度换算系数表序号具体破损类型轻度、中度、重度换算系数龟裂、不规则裂缝、沉陷、车辙、拥包、科学预防养护高速公路路基路面病害的方法高速公路开展的路基路面病害预防养护工作主要目的是做好事前控制工作借助此项工作的前瞻性杜绝细小病害持续恶化从而确保高速公路可以实现安全、可靠、稳定的运行 结合现阶段高速公路路基路面病害预防养护工作常用的方法主要包括以下几种 雾状封层技术本工程建成时间相对较长经过多年的使用路基路面已经产生了风化问题为延长公路使用寿命决定利用雾状封层技术进一步改善路面状况雾状封层技术(封层现场见图)主要指的是借助沥青乳液对高速公路路基路面中的微裂缝或孔隙等开展封闭处理以此对老化路面做出修复促使公路运营安全性、可靠性得以提高有效延长其使用寿命确保高速公路可以创造更大效益 在实际操作中施工人员主要借助喷洒的方式将相应的改性乳化沥青喷涂在出现细微裂缝及孔隙的高速公路路基路面上可以快速地对表面进行密封、浓缩使细微裂缝和孔隙良好封闭避免其出现剥落或是氧化问题 通常情况下雾状封层技术多应用在一些横断面及原路面基层本身处于良好状态、仅存在轻度裂缝的相应高速公路路段 在具体应用过程中需要注意的一点是此项技术尽可能地在高温或较为炎热的天气进行实际喷涂前还应该确保路面足够干燥、整洁 完成作业之后要控制乳液养护时间一般需在 以上雾状封层技术处理过后的路基路面一般能够保持 年左右的良好效果图 雾状封层现场 稀浆封层技术由于该高速公路中存在诸多微小裂缝为了达到理想的预防养护效果本工程对稀浆封层技术进行了运用 稀浆封层技术主要指的是借助乳化沥青、粗细集料、水等材料混合然后借助一些专门的设备和机械将充分搅拌均匀的混合料摊铺在路面上从而达到对路面保护以及有效修复微小裂缝的目的 微表处理技术便属于稀浆封层处理技术的一种实际运用中需要借助石屑、填料、外掺剂及乳化沥青和水结合一定比例通过搅拌之后形成混合料然后均匀铺撒在路面上形成封层此项技术的优势主要包括以下几点)可以在整个路表面开展摊铺作业能够形成新的防水面有效减少或避免出现水分下渗问题)能够构建一个全新的磨耗层)能够增加路面摩擦度)能够保证路面整体美观性及平整度)可以避免路面材料出现老化或松散问题延长路面结构寿命)可以缩短交通封闭时间开放时间一般与工程实际情况有着 直 接 联 系 通 常 情 况 下 如 果 封 层 厚 度 达 到 了 同时气温处于 以上空气湿度处于 以下时往往仅需封闭大约 左右便可以开放交通但严禁出现转弯和急刹车等问题实际运用微表处理技术时施工人员注意以下方面的问题)选用的石料保证清洁、坚固耐磨实际级配需选用中粒式或粗粒式在完全成型后厚度达到 或 )施工中选用的乳化沥青采用改性聚合物通常选用 胶乳或直接使用 改性沥青沥青残留物软化点相对较高)开展混合料设计工作时工作人员以稀浆封层混合料为基础增加碾压黏砂及磨耗两项试验评估混合料自身的抗水毁能力同时明确沥青最大用量)施工人员如果将微表处理技术应用到车辙修补方面要切实做好碾压变形测试工作)实际施工前如果通过检查发现高速公路路面中存在病害问题需在施工前对其处理避免对微表处理效果造成影响)可以结合路面的具体情况明确单层或双层摊铺例如案例高速公路中某路段重型车辆相对较多交通量相对较大所以在实际应用微表处理技术时将厚度控制在 而交通量中等的相应路段将厚度控制在 对于一些交通量相对较小的路段主要为 左右的厚度 主要病害治理策略案例高速公路当中存在着车辙、坑槽、裂缝等多种病害问题为提高高速公路路基路面预防养护效果分别对各类病害做出了针对性治理具体策略如下)车辙治理策略 高速公路一旦出现车辙问题对公路质量和车辆通行安全产生严重影响并且减少公路使用寿命以及提高维护成本因此高效处理车辙问题属于高速公路预防养护工作中的一个重要内容 通常情况下在实际开展处理工作时施工人员要结合车辙的具体严重程度合理选用相应的处理措施一般情况下最为常用的处理方法为:施工人员先对车辙区域开展铣刨作业然后借助热摊铺的方式开展再次罩面作业通过重新罩面后路面性能及质量可以得到良好恢复但由于热摊铺费用一般较高所以通常在车辙对道路损坏程度相对较为严重的情况下才会应用实际开展车辙处理工作时以车道宽度为基准合理运用铣刨机铣上面层 然后在完成彻底清理作业后再开展上面层及磨耗层铺筑作业确保路面的平整度 通常如果车辙实际深度处于 以下实际长度处于 以下一般可以暂时不做处理但需要密切关注车辙具体发展动态 一旦深度达到 长度达到 以上施工人员应该彻底清除车辙表面存在的老化沥青混凝土在此基础上重新铺装一层新的沥青混凝土 深度达到 以上往往对车辆造成非常大的影响此时应将车辙区域全部挖除彻底清除破碎杂物及结构石料后再重新开展摊铺处理工作)在案例高速公路中坑槽属于一个主要病害面对此类病害问题可以选用的处理方式主要包括以下两种()冷补法 施工人员先借助相关工具测量坑槽深度确定并划出切槽修补区域然后利用液压风镐开展切槽作业同时借助高压风枪清理槽底粉尘和废料等杂物借助喷灯等工具将槽底、槽壁烘干完成后在表面喷一层黏层油过程中保证喷洒足够均匀 完成上述操作后施工人员将准备好的热料填补到相应的坑槽中如果填料厚度达到 以上开展分层填筑作业并且由周边逐渐向中间碾压()热补法 施工人员将坑槽修补区域作为基础明确热辐射加热板的具体范围然后将加热板调整到一个最适宜的部位加热 软化修补范围中的路面施工人员将提前制备完成的热料均匀地放置到修补区域中开展搅拌及摊平作业最终沿着周边逐渐向中间开展碾压作业()裂缝处理 裂缝属于高速公路中常见病害问题一般可采用灌缝技术进行处理 此项技术主要指的是将一些以改性沥青为主的混合料填入路基路面裂缝当中同时借助添加剂对其完善实现裂缝修补从而达到避免水分渗漏保护公路结构的目的例如借助压力灌缝机具及专用沥青路面灌缝材料等来开展裂缝修补工作主要做法为先吹除裂缝中的碎屑或借助路面锯、槽刨切割出一个储槽再开展灌缝材料的填充作业清缝灌缝技术一般用于 以下的轻级裂缝对于重级裂缝需要借助扩缝灌缝技术开展修补工作主要做法为对准裂缝处开展开槽作业一般宽度控制在 深度约为 然后进行灌缝 结 语切实做好高速公路路基路面病害科学监测及预防养护工作在降低公路养护成本的同时能减少严重病害问题的产生可以提升公路性能及延长其使寿命 本文以山西太原某高速公路预防性养护工程为例简要分析了病害检测技术从主要病害治理策略、雾状封层技术和稀浆封层技术等方面探讨了具体的预防养护措施解决了高速公路路基路面病害检测、预防养护方法选用不合理的问题提升了检测、养护效果从而助推高速公路维修养护工作不断向好发展:参 考 文 献:王敏娟.高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护.黑龙江交通科技():闵生胡磊.公路路基路面病害检测问题与措施分析.黑龙江交通科技():魏克森陈凯韩文扬等.基于三维探地雷达技术的路面病害分析和控制对策.黑龙江交通科技():(上接第 页)矿料级配决定了沥青混合料的骨架型式对沥青混合料的力学性能有直接影响并且筛孔尺寸越大材料矿料变异系数越大)集料离析会引起粗细集料分离导致矿料级配发生改变会产生各种路面病害隐患施工过程中应采取措施降低离析对材料的影响程度:参 考 文 献:陈宝坤.高速公路沥青路面施工中材料变异控制研究.西部交通科技():李波.浅谈沥青砼路面施工对原材料质量控制要点.装饰装修天地():高林.路面施工中沥青混合料质量变异控制研究.工程技术研究():黄凯.高速公路路面原材料检测及性能试验研究.高铁速递():郭彧.旧沥青路面材料()铣刨过程的变异性研究.南昌:华东交通大学 杨志刚何长清.沥青混合料的变异性及对沥青路面性能的影响.山西建筑():