公路作為我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成結(jié)構(gòu), 其路面使用性能直接影響著公路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。 瀝青路面極易受到外界環(huán)境影響而產(chǎn)生裂縫,縮短其使用年限,同時(shí),地表雨水也會(huì)直接通過(guò)裂縫滲入路基,造成路面不均勻變形、滑塌。 項(xiàng)目管理單位需要采取有效措施對(duì)路面裂縫預(yù)養(yǎng)護(hù),及時(shí)避免病害程度擴(kuò)大,提升路面使用質(zhì)量。
河北省承德市某公路設(shè)計(jì)里程K0+000~K20+000, 全長(zhǎng)20 km,是銜接承德市和周圍縣市的重要基礎(chǔ)設(shè)施。 該公路路面設(shè)計(jì)寬度24 m,雙向6 車道,設(shè)計(jì)車速80 km/h。 該項(xiàng)目所處位置晝夜溫差大, 且超載車輛通行量在近幾年呈現(xiàn)不斷增多的趨勢(shì),建設(shè)單位于2015 年對(duì)該公路地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、設(shè)計(jì)指標(biāo)嚴(yán)格路段(里程K5+050~K8+010)進(jìn)行了路面改建,新路面結(jié)構(gòu)為4 cm 瀝青瑪蹄脂碎石混合料表面層(SMA-16L)+6 cm 粗粒式瀝青混凝土(AC-25I、中面層)+20 cm 廠拌水泥穩(wěn)定碎石基層)+25 cm 廠拌二灰穩(wěn)定碎石底基層。至2022 年,經(jīng)過(guò)項(xiàng)目管理單位現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該公路整體彎沉、平整度優(yōu)良,橫向力系數(shù)中等,主要在K5+050~K8+010 段存在數(shù)量較多、程度較為嚴(yán)重的縱向、橫向、網(wǎng)狀裂縫,如圖1 所示。現(xiàn)場(chǎng)裂縫如果不及時(shí)加以處理,會(huì)造成病害的持續(xù)擴(kuò)大,弱化路面使用性能[1]。
圖1 路面裂縫病害
現(xiàn)場(chǎng)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施之前, 需要對(duì)路面不同類型的裂縫進(jìn)行灌縫處理,一般選取道路專用密封膠,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫寬度的不同可以分別采取以下兩種技術(shù): 當(dāng)裂縫寬度<6 mm時(shí),可以先清理縫隙,縫隙中難以清除的塵土可以采取空氣壓縮機(jī)清除,繼而將熱瀝青、乳化瀝青采取灌縫撒料方式進(jìn)行縫隙封堵;當(dāng)裂縫寬度>6 mm 時(shí),首先清除縫隙內(nèi)部及邊緣位置的塵土和雜物,也可以輕微開(kāi)槽清理,并且采取空氣壓縮機(jī)進(jìn)行吹凈,采取細(xì)粒式熱拌瀝青混合料填封縫隙,搗實(shí)按壓其填料,封口之后進(jìn)行熱砂覆蓋,也可以填封乳化瀝青混合料[2]。
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)縱橫向裂縫寬度普遍大于7 mm 的情況,結(jié)合實(shí)際擬采取以下前期病害處理流程:首先,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裂縫用粉筆標(biāo)示,繼而依據(jù)裂縫寬度、深度,合理確定開(kāi)槽機(jī)的開(kāi)槽寬度、深度。 依據(jù)既有標(biāo)示,采取開(kāi)槽機(jī)進(jìn)行U 形凹槽均勻割出,現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)槽寬度分布在8~14 mm,開(kāi)槽深度12~20 mm。其次,裂縫雜質(zhì)、微塵需要采取空氣壓縮機(jī)清理徹底,確保填料能夠均勻長(zhǎng)久地黏合在面層結(jié)構(gòu);凹槽邊緣需要加熱,一般采取熱噴槍烘熱裂縫,改善密封膠的黏結(jié)效果;密封膠需要采取專業(yè)灌縫機(jī)持續(xù)化加熱至190 ℃以上,利用壓力噴頭將密封膠均勻注入清理干凈的凹槽內(nèi),裂縫兩側(cè)則可以借助拖靴結(jié)構(gòu)構(gòu)造成5 cm寬的貼封層,最終形成T 形狀。
其中,密封膠灌縫階段需要嚴(yán)格控制灌注量,達(dá)到路面高程的相互齊平(高出路面1~3 mm)。 灌縫階段,不同縫隙的灌注需要連貫開(kāi)展, 填縫不符合技術(shù)要求, 則需要進(jìn)行二次處理。 灌縫結(jié)束之后,則需要對(duì)病害位置進(jìn)行礦粉、石屑的冷卻覆蓋,清理完成之后可以開(kāi)放交通[3]。
現(xiàn)場(chǎng)破壞程度明顯的網(wǎng)裂病害,需要深層化處理,一般采取基層材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。 輕微網(wǎng)裂段, 主要采取瀝青混合料回補(bǔ),回補(bǔ)方式需要依據(jù)開(kāi)挖深度而確定,病害開(kāi)挖深度<7 cm,則可以對(duì)瀝青混合料分層回填, 保持原路面結(jié)構(gòu)層的形式一致; 網(wǎng)裂開(kāi)挖深度>7 cm, 則現(xiàn)場(chǎng)難以對(duì)路面進(jìn)行壓路機(jī)壓實(shí),則可以采取鐵夯進(jìn)行人工壓實(shí),提升壓實(shí)質(zhì)量。
微表處技術(shù)適用于裂縫、松散、變形較多的路面預(yù)養(yǎng)護(hù),且能夠提升路面抗滑能力。 目前,河北省內(nèi)多數(shù)公路出現(xiàn)裂縫病害時(shí)多采取微表處處治,且現(xiàn)場(chǎng)具備成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),項(xiàng)目組擬決定采取微表處技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)段的處治效果進(jìn)行分析,以便將其推廣至病害全段。
項(xiàng)目組采取微表處技術(shù)的原材料包括水、填料、礦料、改性乳化瀝青、添加劑。 其中,填料應(yīng)該保持疏松干燥,礦料可以混合部分填料,礦料需要確保堅(jiān)硬耐磨、粗糙潔凈,骨料則選取砂當(dāng)量65%以上的玄武巖破碎料, 改性乳化瀝青為陽(yáng)離子BCR、慢裂型,基本性能指標(biāo)如表1 所示[4-5]。
表1 改性乳化瀝青基本性能指標(biāo)
混合料中改性瀝青最佳用量的確定需要通過(guò)配比試驗(yàn)和規(guī)范對(duì)比來(lái)確定,油石比為7.5%,項(xiàng)目依據(jù)氣候、路面交通量、路面狀況選取MS-2 單層混合料鋪設(shè)。 拌和試驗(yàn)開(kāi)展前,需要初步設(shè)定混合料不同材料用量,繼而判定其配伍性,混合料黏聚力試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2 所示, 試驗(yàn)獲取的黏聚力滿足規(guī)范允許要求,并不會(huì)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間阻斷交通。
表2 黏聚力試驗(yàn)數(shù)據(jù)
針對(duì)混合料上、下限級(jí)配、中值級(jí)配進(jìn)行1 h 濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。
表3 不同油石比微表處濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果
4.2.1 施工順序
微表處具體施工中, 首先需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察, 清掃路面;設(shè)置標(biāo)志線供攤鋪車行進(jìn)順直,攤鋪車旁需要設(shè)置儲(chǔ)料;攤鋪工作開(kāi)展中出現(xiàn)的局部施工缺陷可以采取人工養(yǎng)護(hù);施工結(jié)束之后開(kāi)放交通。
4.2.2 施工方法
微表處路段病害處理中, 為避免交通堵塞主要采取單車道施工,攤鋪寬度選取為行車道與路緣之間的跨度;檢查攤鋪機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn),其性能是否穩(wěn)定,混合料用量需要依據(jù)試驗(yàn)確定;保持礦料濕度一致,攤鋪車車身需要對(duì)準(zhǔn)控制線,調(diào)整攤鋪箱四周至路面;攤鋪機(jī)內(nèi)混合料容積為2/3 時(shí),攤鋪速度控制在1.5~3 km/h, 其中, 需要確保攪拌量和攤鋪量保持一致;攤鋪結(jié)束之后需要開(kāi)展人工找平處理,過(guò)厚部分采取橡膠耙鏟除,過(guò)薄部分則需要進(jìn)行填補(bǔ);混合料出現(xiàn)攤鋪堵塞時(shí),需要及時(shí)關(guān)閉設(shè)備,并且將攤鋪箱提離現(xiàn)場(chǎng),清理攤鋪箱;接縫處理中,橫向接縫起始于上一車程的封層終端,并且攤鋪機(jī)要倒回1 m 處重新進(jìn)行攤鋪,順直化接縫則需要鋪設(shè)鐵皮,路緣石墩、隔離墩處則需要覆蓋薄膜進(jìn)行保護(hù),修補(bǔ)局部漏缺;攤鋪結(jié)束后,需要采取6~10 t 的輪胎壓路機(jī)碾壓混合料,初期養(yǎng)護(hù)中, 道路半幅需要關(guān)閉。 施工效果需要保證表面平整粗糙、無(wú)松散、無(wú)明顯壓輪痕跡,縱橫縫平順,和周圍結(jié)構(gòu)銜接柔順[6-7]。
項(xiàng)目組在微表處結(jié)束后1 d 開(kāi)展預(yù)養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)路段的車轍深度、裂縫條數(shù)、滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等關(guān)鍵指標(biāo)的檢測(cè),具體如表4 所示。 結(jié)果表明,相對(duì)于原有路面狀況,微表處技術(shù)能夠有效控制病害范圍的擴(kuò)增, 且各關(guān)鍵指標(biāo)都有著較好的改善,道路使用壽命及使用性能得到了提升,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著;相對(duì)于養(yǎng)護(hù)后,延續(xù)6 個(gè)月的路面使用性能中的抗滑性能、抗?jié)B性能有所提高,裂縫條數(shù)及車轍深度增加不明顯[8]。
表4 預(yù)養(yǎng)護(hù)前后路面使用性能指標(biāo)