摘要 滲水是瀝青混凝土路面常見病害,滲水問題會導致道路結構受損,穩(wěn)定性下降,安全系數降低。為提升瀝青混凝土路面質量,需結合滲水原因,加強防治工作。因此,文章基于某瀝青混凝土路面工程,對路面滲水原因展開分析。研究結果表明:路面排水、材料配置、攤鋪及碾壓等工藝是造成道路病害的主要原因,為使瀝青混凝土路面符合道路質量標準,應做好滲水病害預防、治理工作,保障道路行車安全。
關鍵詞 瀝青混凝土;路面滲水;滲漏問題;施工
中圖分類號 U418.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949(2024)15-0089-03
0 引言
隨著國民經濟發(fā)展,交通運輸業(yè)建設水平提升,對道路質量提出更高要求。瀝青混凝土路面工藝具有操作簡單、耐久性強、減震性良好等優(yōu)勢,可改善行車環(huán)境,確保駕乘舒適性。但瀝青混凝土路面投入運營后,部分路面結構存在“滲水破壞”現象,路基、路面性能受損,道路安全無法保障。因此,需結合滲水原因,總結瀝青混凝土滲漏風險治理要點,減少滲水病害損失,促進道路交通體系完善。
1 項目概況
某城市道路,線路總長15.68 km,雙向4車道,設計行車速度60 km/h。路面結構中上面層為細粒式瀝青混凝土,厚度4 cm,下面層為粗粒式瀝青混凝土8 cm,乳化瀝青封層。路面基層為水泥穩(wěn)定碎石層(7 d無側限抗壓強度4 MPa),底基層為低劑量水泥穩(wěn)定層。20 ℃、15 ℃路面抗壓回彈模量如表1所示。
2 瀝青混凝土路面滲水問題分析
2.1 滲水系數計算
基于《公路路基路面現場測試規(guī)程》(JTG 3450—2019)計算路面結構滲水系數,計算公式為:Cw=(V2-V1)/(h2-h1)×60。其中,Cw為瀝青混凝土路面滲水系數(ml·min-1),V1、V2為滲水試驗1、2次讀水量,約100 ml、200~500 ml,h1、h2為1、2次讀數時間。試驗路段選取K1+000~K2+120,設5點檢測,記錄數據,觀測路面滲水情況,如表2所示。
我國《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40—2017)對瀝青面層滲水系數進行明確規(guī)定:普通密級配瀝青混合料為300 ml/min,SMA混合料為200 ml/min。試驗段瀝青混凝土滲水系數均值為302 ml/min,大于規(guī)范標準值,且經外觀檢測,部分路段滲水現象明顯。
2.2 滲水表現
瀝青混凝土路面滲水包括3類,垂直、水平、復合式滲漏。路面水分溢出嚴重,液柱下降快,水平連通孔隙有水流動,部分水分溢出。長期滲漏后會導致路面結構產生“水損害”,如坑洞、車轍、麻面等[1]。經檢測,項目部分路段水損害現象明顯。K1+030~K1+255路段,路面結構伴有坑洞、吊粒、松散、麻面情況。K1+355路段網裂、坑洞、唧漿明顯,部分病害組合出現。K1+656~K1+818路段車轍、轍槽病害突出,如圖1所示。
3 瀝青混凝土路面滲水原因
(1)施工。1)瀝青混凝土攤鋪施工環(huán)境溫度低、材料未保溫,路面各層溫度差異明顯,材料黏結不當,“溫度離析”情況嚴重。2)碾壓不規(guī)范。壓路機碾壓銜接不當,溫度流失快,導致壓實度不足,路面結構空隙率大,內部貫通,滲水風險大。相關實驗表明:瀝青混凝土空隙率為4%~6%時,壓實度不低于93%,因碾壓導致空隙率大于7%時,壓實度減小,防滲效果降低,滲水系數過大。
(2)材料。配比不當,超粒徑礦料多,級配曲線16 mm篩孔質量百分率低。拌和后,瀝青混凝土密度偏低,空隙率大,路面結構滲水系數偏大。
(3)排水設計。1)路拱橫坡坡度值應取高值,因坡度限制取低值時,硬路肩積水風險大。2)排水縱坡設計不合理,超高漸變率過小,路面局部滯水,滲漏風險增加[2]。
4 瀝青混凝土路面滲水防治要點
4.1 材料
(1)原材料。每車檢測1次,透層、黏層原材料黏度、針入度、常溫儲存性應符合要求。稀漿封層需保障其黏度、延度、軟化點、破乳速度,儲存穩(wěn)定性大于1 d,具體要求如表3所示。石料應選孔隙率小、表面粗糙堿性石料,可保證瀝青、集料黏附性。碎石材料強度高、高溫壓碎值良好即可。
(2)材料配比。明確瀝青混合料組合比例,試驗檢測配比方案可行性,材料0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm篩孔通過率應符合標準級配中值,各項指標符合要求,如表4、表5所示。
(3)拌和前篩除10~20 mm超粒徑礦料,觀測礦料級配曲線,合成級配曲線需接近設計中值。
4.2 透層灑布
施工前2~3 d,透層灑布。(1)檢查路面下沉層,無起皮、露白即可。路緣石頂面干燥,側面需涂抹乳化瀝青。(2)均勻灑布,空白、缺邊處人工補灑,積聚區(qū)域刮除。灑布溫度以瀝青為準,石油瀝130~170 ℃,煤瀝青宜80~120 ℃,乳化瀝青常溫散布。首層鋪撒礦料,主層瀝青成型,覆蓋層厚度應一致,無重疊,不露瀝青[3]。(3)60~80 kN雙輪壓路機碾壓。一側路緣壓向路中,碾壓3~5遍,速度小于2 km/h,可適當增加。(4)灑布第二層瀝青、礦料,重復瀝青→礦料灑布順序,完成第三層灑布碾壓作業(yè)。(5)施工氣溫應>10 ℃,路面溫度>7 ℃,封層時縱縫搭接寬度<80 mm,橫向接縫成對處理,3 m直尺測量不平整度<6 mm。
4.3 攤鋪
(1)GPS定點放樣,明確攤鋪位置,冷接板高程、板幅寬度,沿線橫、縱方向1樁/20 m。灑布結束后,噴灑熱接縫區(qū),噴灑寬度大于攤鋪寬度10 cm。拉石灰線,確認攤鋪基準邊線。
(2)2臺攤鋪機梯隊行駛,緩慢、均勻、不間斷攤鋪。攤鋪速度2~4.5 m/min內,普通瀝青混凝土,攤鋪速度2~6 m/min,改性瀝青混凝土1~3 m/min。布料器轉速、攤鋪速度一致,熨平板兩側混合料高度為送料器2/3高度,或高出送料器100 mm,熨平板前方料堆大小、料位高度保持不變。
(3)溫度控制?;旌狭蠝囟龋合旅鎸訑備仭?35 ℃,中、上面層>160 ℃。攤鋪前需預熱熨平板,溫度>100 ℃,攤鋪后初壓溫度>160 ℃,終壓>120 ℃。
4.4 碾壓
(1)初壓。高溫初壓瀝青混凝土,可用60~80 kN雙輪壓路機慢速、均勻凈壓2~3遍,最大碾壓速度4 km/h,建議速度2~3 km/h。檢查平整度,調整路拱,記錄碾壓溫度。
(2)復壓。重型輪式、振動壓路機碾壓5~6遍,壓實度應符合設計值,表面無輪跡,最大碾壓速度6 km/h,建議速度3~5 km/h。
(3)終壓。60~80 kN雙輪壓路機碾壓2~3遍,消除輪跡,提升平整度,最大碾壓速度8 km/h,建議速度4~6 km/h。
(4)壓路機疊1/2輪寬,碾壓時嚴格控制灑水量,碾壓輪保持清潔。碾壓交叉口從低邊開始,急彎區(qū)域直線碾壓,逐遍轉換壓道,后壓時壓實上一遍缺角。陡坡碾壓時,上坡、下坡壓路機動輪與攤鋪機方向一致,起動、變速保持平穩(wěn),初壓下坡宜靜壓[4]。
4.5 接縫處理及防水
4.5.1 接縫處理
瀝青混凝土路面縱縫、橫縫接縫問題會導致路面壓實不足,平整度、耐久性受損,滲漏風險大。(1)攤鋪梯隊作業(yè)實施熱接縫。先鋪混合料預留10~20 cm寬度不碾壓,后攤鋪時將其作為高程基準面。(2)分層攤鋪后,立即碾壓縱縫,后移動壓路機,跨縫碾壓,消除縫跡。(3)半幅施工縱縫,可加設擋板、切齊。鋪筑前清掃縫邊,刷黏層瀝青。重疊已鋪層5~10 cm攤鋪、碾壓,多余部分鏟走,新鋪層碾壓10~15 cm,跨縱縫。上下層縱縫錯開間距gt;15 cm。
4.5.2 路面防水
厚涂速凝橡膠瀝青防水涂料,瀝青材料固含量>58%,粒徑lt;5 mm,無分層、離析,破乳速度快。基于設計要求,控制涂料用量、涂膜厚度。先基層后面層,面層涂刷2次以上。施工縫應局部加強處理,手刮式浸涂液體橡膠防水涂料70~80 g/m2,粘貼短纖維針刺無紡布。高分子涂料厚度gt;1 mm時,鋪設胎體增強材料。分層涂料,3~5 s固結成膜、實干后,涂刷上層防水涂料[5]。分組涂料時,需觀測底層水分、溶劑,揮發(fā)后涂料。大面積噴涂需檢測噴涂機參數,分區(qū)作業(yè),附加層需全部成膜,噴嘴、基面距離、角度標準,噴涂后材料表面無夾帶、不露底,薄厚均勻。
4.6 排水設計
4.6.1 路面排水
(1)調整路面橫向坡度,兩側排流,避免行車道積水。路線縱坡平緩處,橫向漫坡排水。高路堤段,沿路肩外緣設計攔水帶,匯集路表水,泄水口、急流槽排水。
(2)現場澆筑瀝青混凝土攔水帶,或預制水泥混凝土塊,鋪砌攔水帶,攔水帶頂面高于過水斷面設計高度。
4.6.2 超高路段中央分隔帶
(1)鋪面寬度lt;3 m,鋪裝封閉式中央分隔帶排水,分隔帶坡度、路面橫坡度相同。分隔帶側緣處設計泄水口,或內設縫隙式水管、碟形淺溝,泄水口為開口式、格柵式。
(2)鋪面寬度gt;3 m,表面水縱坡排流,泄水口排水或橫穿橋涵水道。
4.6.3 排水結構設計
(1)邊溝??v坡0.3%~0.5%,長度小于500 m。
(2)截水溝。與地面流水方向垂直,臨界自然水溝,不引入邊溝。需引入邊溝時,可增大邊溝橫斷面,設置保護措施,長度約200~500 m,縱坡lt;0.3%。橫斷面設計梯形,邊坡坡度1∶1.0~1∶1.5。溝底寬度gt;0.5 m,溝深gt;0.5 m。
(3)排水溝。橫斷面為梯形,與路基坡腳間距gt;3~4 m,平截面為弧形,半徑gt;10~20 m,連續(xù)長度lt;500 m。排水溝、原水道交角lt;45°,可用半徑R=10 b(b為溝頂寬)圓曲線連接水道[6]。
(4)急流槽。設于陡坡、深溝地段,短距離引、排水流,防止沖刷路面。
(5)盲溝。不宜過長,溝底縱坡坡度1%~2%,出水口底面標高gt;溝外最高水位20 cm,可預防倒?jié)B。
(6)路面排水計算。項目路面挖方段為匯水段,路塹坡度1∶0.5,路拱橫坡2%,路肩橫向排水寬13 m,縱斷面坡度2.03%。排水設計時,需計算設計徑流量,計算公式Q=16.67C/F,16.67為降雨強度(mm/d),Q為設計徑流量(m3/s),C為徑流系數,F為匯水面積(km2)。
4.6.4 排水基層施工
(1)檢查驗收、清潔下承層,表面封水后灑布瀝青,瀝青量0.6~1 kg/m2。封水采用“同步碎石封層+透層”,灑布煤油稀釋瀝青,用量1 kg/m2,煤油揮發(fā)后驗收。滲透深度應gt;5 mm。同步碎石封層為1.6~1.8 kg/m2改性瀝青、10~15 m碎石,滿鋪面積60%。
(2)灑布改性乳化瀝青為黏結層,用量1~1.2 kg/m2。
5 結語
綜上所述,瀝青混凝土路面是城市道路常見結構,其本質為瀝青、粗細骨料、添加劑的結合體。多因素影響下,瀝青混凝土路面抗?jié)B漏性能減弱,路面滲水破壞明顯。為解決路面滲水問題,應優(yōu)化瀝青混凝土路面施工設計,做好路面排水,規(guī)范路面施工操作,以降低瀝青混凝土路面滲漏風險,保障公路工程安全性能。
參考文獻
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收稿日期:2024-03-19
作者簡介:趙大磊(1986—),男,本科,工程師,從事公路工程施工管理工作。