高速公路扩建工程新旧沥青路面拼接及旧路病害处治技术分析.pdf
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1、公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 1 高速公路扩建工程新旧沥青路面拼接及旧路病害处治技术 余 常 俊 (东盟营造工程有限公司西安市710075 ) 摘要:本文分析了沥青路面破坏的原因,总结了沪宁高速公路扩建工程 新旧路面拼接及路面病害处治技术。主要有: (1)新旧路拼接结合部路床加固技 术; (2)旧半刚性基层纵向拼接缝和收缩裂缝、旧沥青路面反射裂缝、旧路半刚 性基层纵向裂缝等病害处治方法; (3)旧路面结构层铣刨料再生利用; (4)乳 化沥青稀浆封层施工技术; (5)土工格栅、玻纤格栅、聚酯玻纤布、聚酯纤维在 高速公路扩建工程路面拼接、病害修补中的应用技术。可供类似工程参考。 关键词
2、:扩建工程路面拼接养护 上个世纪我国已建成的高速公路 已相继进入改扩建或大中型养护期, 旧路结构层翻修必将产生大量的废旧 材料。如何节约资源,将旧的路面结 构层回收利用,采取有效措施提高沥 青路面拼接后的整体质量、对病害进 行有效处治、减少或延缓沥青路面病 害的发生,提高沥青路面的力学性能 是公路建设者和投资者面临的重要课 题。 1.概 述 沪宁高速公路江苏段全长 248.216km ,1996 年建成通车, 是华 东地区的黄金通道。为适应现代交通 大流量、重轴载、高速度渠化交通的 要求,沪宁扩建采取“两侧拼接加宽 为主、局部分离加宽”的办法,将主 线由双向 4 车道扩建为双向 8 车道。 扩
3、建中,采用土工格栅 + 水泥石灰土对 新旧路结合部路床进行加固;在旧路 病害调查的基础上,对路面进行统一 修补,对病害严重地段的路面结构层 进行了铣刨,将废料再生用于新的底 基层;乳化沥青稀浆封层施工后在封 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 2 层上针对基层裂缝和道路拼接缝铺设 玻纤格栅或聚酯玻纤布;在下面层中 掺加聚酯纤维;中面层拼接至旧路面 顶平齐,然后将新旧路面统一加铺 4cmSMA13罩面。在确保高速公路安 全畅通的条件下从事如此浩大的路面 病害修补工程,在国内尚无先例。在 高速公路扩建中,如何采取有效措施 保证沥青路面的拼接质量、改善和提 高沥青混凝土的路用性能、减少道路 病
4、害、提高道路寿命是值得大家关注 的问题。 2.沥青路面拼接缝、病害成因 2.1 扩建工程主要存在以下拼接缝或 裂缝: (1) 新旧半刚性基层纵向拼接缝。 (2) 新旧沥青下面层纵向拼接缝。 (3) 新旧沥青中面层纵向拼接缝。 (4) 新旧半刚性基层收缩裂缝。 (5) 旧半刚性基层的纵向裂缝。 (6) 旧沥青路面横向反射裂缝。 2.2路面病害成因 沥青混凝土路面最常见的病害 有:车辙、拥包、泛油,纵横向裂缝、 网裂、坑槽、凹陷、唧泥、修补后损 坏等。引起这些病害有设计、施工、 管理体制和运营环境(超载、恶劣气 候)等原因。沥青混合料强度的抗变 形能力受温度变化影响较大,随着温 度下降,沥青结构层
5、的强度会增大, 易出现脆性破坏。特别是突然降温时, 沥青混凝土层与基层之间存在着一定 的温差,沥青受基层的制约不能自由 收缩,当收缩力大于沥青混凝土本身 的极限抗拉强度时,面层的裂纹就产 生了。由于沥青与基层之间有一种相 互约束力,这种约束力使沥青结构层 受到基层裂缝发育的影响,于是有人 就将由于因基层裂缝导致面层发生的 裂缝称之为反射裂缝;当基层无论是 唧泥,还是雨水从面层或中央分隔带 渗入路面结构层中,骤然降温、重车 行驶就给胨胀裂缝的发育创造了条 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 3 件;雨水渗入裂缝,在行车荷载作用 下,易造成面层脱空或基层承载力减 弱。我国南方地区雨量充沛,四
6、季分 明,低温时沥青路面会产生收缩裂缝, 由于低温、超载行驶,沥青路面的裂 纹会向周边扩散,一旦超出极限荷载 将导致路面结构受到严重损伤,促使 路面开裂、拥包,甚至局部下陷,导 致路面破坏;在秋冬或冬春交替时间 内,路面温差变化频繁,易产生疲劳 裂缝;新旧路基发生不均匀沉降则可 能产生纵横向裂缝;当有超载超限车 辆行驶时,沥青路面底部产生过大的 拉应力,当拉应力超过沥青结构层的 抗拉强度时,在结构层的底部就产生 裂纹,裂纹继续向上发育就形成了荷 载裂缝;路面行车荷载、自然因素、 施工因素会造成路面产生松散、坑槽、 脱皮等病害。 若经常作用于路面的荷载大大地 超过路面的设计荷载,将极大地缩短 道
7、路的使用年限,给国家或企业造成 经济损失。超载车辆的行驶,加速了 路面的破坏,局部段落严重受损,过 量超载的是加速路基沉降、造成高速 公路沥青路面早期破坏的祸首。此外, 路面结构设计不合理、沥青面层混合 料类型不当、管理措施不到位,也是 引起路面早期破坏的原因之一。 构造物台背沉陷,引起台后跳车, 主要原因是台背回填材料不合理、质 量差,监理工程师把关不严,造成台 后填料辗压不实。施工单位在进行台 背回填时,没有严格按操作规程办事 同时又缺少监控手段,无法保证台后 填料的压实度,这些都会直接影响沥 青路面的耐用性。 3.病害调查 施工前,由业主、施工、监理单 位组成路面病害调查小组,对路面破
8、坏情况进行详细调查,将道路病害情 况按段落起讫点桩号、行车道位置、 病害类型、尺寸等情况,统计在“旧 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 4 路病害调查表”中,向监理、业主上 报“旧路病害处理方案审批表” ,由监 理、设计单位、业主组成专家组进行 联合会诊,确定修补方案。 4.新旧路面拼接原则及裂缝处治思路 沪宁高速公路扩建工程在从事新 旧路面拼接和病害修补时,引进了新 工艺、新材料、新技术,采取了有效 的处理手段将重点放在废料再生利 用、拼接缝处理、病害修补、改善沥 青路面的力学性能、延长路面的使用 寿命的处理上。 路面铣刨时严格按设计要求形成台 阶,原则上旧路面超车道结构层全部 利用
9、,行车道上面层部分铣刨,中下 面层部分利用。新旧路面采取分层错 缝拼接,新旧底基层、基层拼接缝在 第 2 车道与第 3 车道之间;沥青混凝 土结构层拼接缝在第2 车道内。拼接 前用单向土工格栅 +水泥稳定石灰 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 5 土对新旧路基结合部路床加固;对基 层裂缝 3mm 、底基层裂缝小于 2cm 的用灌缝胶或乳化沥青灌缝;对 严重病害段落逐层检查,对存在纵横 向裂缝、沉陷、车辙、拥包、泛油或 多次修补并且面层松散的段落,根据 沥青结构层厚度及病害调查情况,利 用铣刨机逐层铣刨,根据实际情况决 定是否铣刨下一个结构层。铣刨时, 铣刨机的铣刨速度宜控制在4 6m/
10、min内。对厚度不足、基层两层 分离现象严重、局部基层松散、有纵 横向裂缝的基层全部铣刨,对单条纵 缝宽度大于 2cm 或有多条纵横向缝的 底基层全部铣刨,将铣刨料按一定的 配合比组成混合料用于新的底基层。 路面结构层铣刨完毕,人工配合 清扫车清扫作业层面,用森林灭火机 将作业面吹净,清理新旧路面的拼接 缝、旧裂缝残留的石子或其他杂物, 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 6 将结构层上尖锐和突起部分铲平,保 证纵向拼接缝、纵横向裂缝两侧高差 3mm 。 对新旧基层裂缝、新旧基层纵向 拼接缝、新旧沥青路面的裂缝进行必 要的灌缝;在基层上作乳化沥青稀浆 封层;为了防止新旧基层产生的裂缝 波
11、及到沥青路面,在施工沥青下面层 之前,针对乳化沥青稀浆封层以下的 基层裂缝、新旧半刚性基层纵向拼接 缝、新旧半刚性基层收缩裂缝、旧半 刚性基层的纵向裂缝在稀浆封层顶面 相应位置铺设玻纤格栅或聚酯玻纤 布;在旧沥青路面横向反射裂缝部位 也铺设聚酯玻纤布;在下面层中掺加 聚酯纤维以提高抗车辙能力;新旧路 面拼接完毕,再统一加铺 4cmSMA 罩 面。 5.路面拼接、养护中的合成材料 5.1单向土工格栅 单向土工格栅,是由高分子聚合 物经挤出、拉伸形成具有整体性且分 布均匀的椭圆形网状结构,具有强度 高、韧性好、耐腐蚀、抗旧化、摩擦 系数大等特点,是理想的加筋加固材 料之一。土工格栅与土体间的相互嵌
12、 锁、粘结作用,能在路基中形成连锁 结构,限制土壤或介质颗粒的侧向位 移,起到加筋骨架的作用,给路基形 成一个整体的受力平台,从而减少道 路沉降和裂缝产生,有效提高路基的 稳定性和交变载荷承受能力,延长道 路使用寿命。 5.2 玻纤格栅 玻璃纤维土工格栅是以高强度玻 璃纤维为材质的加筋格栅,具有较大 的抗拉强度及弹性模数、较低的延伸 率,并具有耐高温、耐低寒、耐腐蚀、 抗旧化等优良性能。自粘式玻纤网施 工方便、粘附力强,在沥青混凝土摊 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 7 铺和碾压过程中不会发生推挤和旧化 变形,可增强沥青混合料的整体抗拉 强度,有效地改善路面应力分布,抵 抗和延缓由基
13、层裂缝引起的面层反射 裂缝的发生,从而提高路面使用寿命, 是处治沥青混凝土路面反射裂缝的优 良材料之一。 5.3 聚酯玻纤布 Trupave 是由美国欧文斯?科宁公 司(Owens Corning)生产的玻璃纤 维和聚酯纤维混合物通过经编或粘合 无纺布而成的一种全新玻纤复合土工 材料,它具有以下特点: (1)聚酯玻纤布集中了玻璃纤维和聚 酯纤维的优点,既有玻璃纤维的强度 又有聚酯纤维的柔韧性。当聚酯玻纤 布铺设于基层上时,当基层有反射上 来的裂缝产生时,它能在瞬时能产生 强大的应力,有效地消除裂缝对沥青 混凝土层的影响,延缓或推迟反射裂 缝的发生; (2)聚酯玻纤布有很高的耐热性、耐 寒性、抗
14、疲劳性和冲击韧性,能够承 受热沥青混凝土施工期间的高温,不 变形,适用于沥青路面的修复。 5.4 聚酯纤维 聚酯纤维是一种类似蚕丝一般细 的短纤维,是由英国与丹麦联合研制 的“克耐维”纤维,是从石油中提炼 出的原料加入特种添加材料采用“旋 转- 熔化”法生产出来的, “克耐维” 纤维在 -40 250 的温度内不变 形,利于在搅拌锅中搅拌并与混合料 均匀混合在一起,具有吸附力强、易 分散、不结团等特点,每根纤维都是 独立的。 1kg 聚酯纤维就含有2 亿根 以上纤维,当聚酯纤维加入沥青混合 料中时,它将以三维立体方式与混合 料粘结在一起,产生巨大的内聚力, 能有效地抵抗各种应力的作用,大大 改
15、善沥青路面的高温稳定性,抗疲劳 耐久性,并且具有低温抗裂和防止反 射裂缝的性能,极大地提高沥青路面 的力学性能和使用寿命。 公路路面再生利用与养护新技术研讨会论文集 8 6 施工方法 6.1 路床加固 新旧路基结合部验收合格后,在 有良好的交通组织的前提下,按设计 要求以第 2、第 3 车道分界线为基准, 向路基外侧 1.5处为路床处理的内 边缘线,继续向外延伸 4作为路床处 理的外边缘线划线。先对路床表面进 行清理,在加固范围打好方格,于方 格内按计算水泥用量均匀摊铺32.5 级 缓凝硅酸盐水泥,接着铣刨指定的路 床部分。铣刨下来的混合料通过输送 带输送到新拼接的路基上堆放。为防 止水泥混合
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