于 歡
(山西旅游職業(yè)學(xué)院, 山西太原 030031)
近幾年隨著城市私家車的迅速增多,城市道路交通量逐漸趨于飽和,為了使交通運(yùn)行通暢,城市快速路迅猛發(fā)展。但由于快速路的車輛行駛速度快,加之空氣濕度、早晚溫差等影響,使得城市快速路出現(xiàn)了各種形式的路面病害。例如:橫、縱裂縫、網(wǎng)狀裂縫、車轍等,這些病害現(xiàn)象使城市快速路的使用壽命與服務(wù)質(zhì)量都明顯降低。因此,對(duì)城市快速路瀝青路面病害進(jìn)行分析與處治研究,對(duì)城市快速路的運(yùn)營與維護(hù)意義重大[1]。本文以太原市中環(huán)快速路為例,對(duì)南中環(huán)路況進(jìn)行調(diào)查分析,得出相應(yīng)的病害處治與養(yǎng)護(hù)方案,為提升城市快速路的管理水平提供實(shí)例依據(jù)。
以太原南中環(huán)橋?yàn)槠瘘c(diǎn),沿中環(huán)快速路進(jìn)行路況調(diào)查,途經(jīng)中環(huán)各路段中,有部分路面產(chǎn)生了的裂縫、龜裂、車轍等病害。
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),太原市中環(huán)快速路出現(xiàn)了以下三種不同的裂縫形式。
1.1.1 橫向裂縫
通過鉆孔取芯觀察研究,環(huán)路部分路段芯樣面層出現(xiàn)松散現(xiàn)象,嚴(yán)重情況裂縫甚至延伸至路面基層(圖1),產(chǎn)生原因主要有以下幾種:
圖1 路面橫向裂縫
(1)地處于大陸季風(fēng)氣候的太原,是典型的內(nèi)陸城市,冬季干燥寒冷,由于低溫長時(shí)間作用于路面,所產(chǎn)生的拉應(yīng)力逐漸超出瀝青混凝土的極限拉應(yīng)力時(shí),低溫橫向裂縫就容易出現(xiàn)在路面薄弱處[2]。
(2)常年晝夜溫差大是太原市主要的氣候特征之一,日積月累的溫差作用,導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生了溫度應(yīng)力,逐漸形成了溫度疲勞裂縫。
(3)當(dāng)路面出現(xiàn)裂縫時(shí),裂縫的兩側(cè)非常容易受到雨水的侵蝕,尤其是快速路頻繁受到動(dòng)態(tài)荷載的作用,逐漸導(dǎo)致兩側(cè)路表面層松散剝離甚至基層開裂。
(4)除了主要的低溫、溫差、反射、不均勻沉降等因素外,當(dāng)快速路各面層間沒有粘結(jié)成整體,容易產(chǎn)生層間位移,從而導(dǎo)致橫向裂縫出現(xiàn)。
1.1.2 縱向裂縫
通過沿路調(diào)查研究,太原市中環(huán)快速路的縱向裂縫主要出現(xiàn)在行車道的輪跡帶周圍[3],且裂縫出現(xiàn)間斷性網(wǎng)裂,根據(jù)縱縫取芯觀察,大部分縱向裂縫處于瀝青路面的面層(圖2),分析其形成的原因主要有以下幾點(diǎn):
圖2 路面縱向裂縫
(1)在施工過程中路基未壓實(shí)均勻,投入使用后雨水的侵蝕加速了路基承載力的降低,尤其在高頻率的車輛荷載作用下,使路基很快出現(xiàn)了不均勻沉降,而當(dāng)不均勻沉降作用到路面時(shí)就表現(xiàn)為縱向裂縫。
(2)同樣也是因?yàn)槌D陼円箿夭畹淖饔?,?dāng)溫度應(yīng)力超出瀝青混合料抗拉強(qiáng)度極限時(shí),也會(huì)致使路面出現(xiàn)縱向裂縫。
1.1.3 網(wǎng)狀裂縫
當(dāng)城市快速路面病害橫向、縱向裂縫進(jìn)一步演變就會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫(圖3)。取芯觀察,網(wǎng)狀裂縫主要出現(xiàn)在路面的面層,主要是因?yàn)樵诼访媸┕み^程中,瀝青混合料拌合不充分,或者級(jí)配出現(xiàn)偏差,加之溫應(yīng)力及水分的作用所導(dǎo)致的網(wǎng)狀裂縫[4]。
圖3 路面網(wǎng)裂
車轍是城市快速路瀝青路面損害中常見的一種病害現(xiàn)象(圖4),通過對(duì)太原市中環(huán)快速路車轍路段取芯試驗(yàn)研究,分析車轍形成的主要原因如下:
圖4 路面車轍
(1)交通量過大,車輛輪胎長期反復(fù)磨耗致使路面面層集料松散脫落。
(2)在車輛荷載的累計(jì)高頻作用下,超出快速路瀝青路面的抗剪極限時(shí)[5],導(dǎo)致路面產(chǎn)生剪切變形,從而使輪胎兩側(cè)路面面層鼓起產(chǎn)生車轍。
通過對(duì)城市快速路路面所出現(xiàn)的各種病害調(diào)查與分析,針對(duì)病害產(chǎn)生的原因,適合快速路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的措施主要有:封縫、石屑封層、微表處、霧封層、碎石封層、超薄磨耗層、環(huán)氧瀝青封層等。
在路面出現(xiàn)橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)裂等裂縫初期,通過灌封膠、焊縫的方法,防止雨水流入裂縫進(jìn)而侵蝕路面結(jié)構(gòu),因此越早處治裂縫對(duì)抑制路面病害發(fā)展效果越好??筛鶕?jù)裂縫的類型及路面病害的程度,進(jìn)行綜合評(píng)估采取相應(yīng)的封縫措施。
對(duì)于輕微的路面松散病害,可以采用石屑封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù),采用人工涂刷或者同步碎石撒布車進(jìn)行施工,抗滑性能好,能夠?yàn)樾旭傑囕v提供良好的附著力,同時(shí)在破損路面上形成防水屏障,有效阻止雨水進(jìn)一步侵蝕到路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
微表處是近幾年被廣泛推廣的瀝青路面有效預(yù)防性養(yǎng)護(hù)手段之一,具有造價(jià)低、快速化、機(jī)械化等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橛糜谖⒈硖幍臑r青混合料中加入了聚合物改性乳化瀝青,所以該方法對(duì)于處治非結(jié)構(gòu)性病害,施工較為方便,并且體現(xiàn)出更加優(yōu)良的粘附性、高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性,無需碾壓即可修復(fù)車轍,從而使施工路段能夠快速通車。
針對(duì)具有裂縫較多的輕微網(wǎng)裂路面病害,可采用霧封層養(yǎng)護(hù)手段,將稀釋后的慢凝型乳化瀝青通過瀝青灑布車噴灑到舊氧化瀝青表面,然后撒布相對(duì)粒徑的細(xì)沙,不僅使原來路面的顏色加深,標(biāo)線對(duì)比更加清晰,也提高了舊路面的抗滑性和行車安全性。
針對(duì)反射裂縫,可采用碎石封層進(jìn)行路面病害處治,根據(jù)路面實(shí)際情況可選擇普通瀝青、橡膠瀝青、纖維瀝青等結(jié)合料,噴灑在道路表面,之后把單一粒徑的細(xì)碎石撒布在瀝青結(jié)合料上,并使用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,從而形成抗滑性能好、封水耐久的碎石封層。
當(dāng)快速路瀝青路面出現(xiàn)輕度網(wǎng)裂、骨料外露的情況,可以通過超薄磨耗層來進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù),所使用的瀝青結(jié)合料有SBS改性瀝青混合料、SAC-10、Novachip[6]等,這些結(jié)合料對(duì)集料有高黏附性、包裹力持久、抗剝離性能強(qiáng)的特性,可以使原路面整體強(qiáng)度得到提高;同時(shí)超薄磨耗層還能夠起到改善行車安全性能、減小路面行車噪聲的作用。
處理路面輕微裂縫、較淺車轍、輕度松散等病害,可采用環(huán)氧瀝青封層,能夠與原瀝青路面保持有效的粘附性,并且在施工后撒布一定量的細(xì)沙,使得水性環(huán)氧瀝青封層的抗滑性能得到進(jìn)一步提高(表1)。
表1 城市快速路瀝青路面養(yǎng)護(hù)方案、適應(yīng)條件及效果
城市快速路逐漸進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期,做好路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù),對(duì)延長快速路使用壽命,提高車輛行駛安全度與舒適度,節(jié)約快速路養(yǎng)護(hù)資金意義重大,本文以太原市中環(huán)快速路出現(xiàn)的路面病害為例,深入分析路面病害產(chǎn)生的原因,并針對(duì)不同的路面提出處治與養(yǎng)護(hù)的方法措施,為城市快速路管理部門解決快速路養(yǎng)護(hù)問題提供理論依據(jù)。