中南大学路基路面工程课件 14.路面养护与管理.ppt

路基路面工程,2011.03,主讲 周建普,14. 路面养护与管理,14.1 路面功能评价 14.2 沥青路面的病害与防治 14.3 水泥混凝土路面的维修与养护,14.1 路面功能评价,路面结构在车辆和自然因素的反复作用下，使用性能逐步下降，必须采取相应的养护、补强和改建措施，使路面的使用性能得到部分恢复，甚至提高。,图14-1 路况随时间的变化曲线,14.1.1 路面结构承载能力的评定 通过对路表的无损弯沉测定,估算路面结构的承载能力。,（1）弯沉测定 最常用的是贝克曼梁弯沉仪测定法。 各路段的代表弯沉值按式（14-1-1）计算,（14-1-1）,式中： 某路段的代表弯沉值（0.01mm）； 路段内的实测路表弯沉平均值（0.01mm） 路段内的实测路表弯沉标准差（0.01mm）： 控制保证率的系数，按表14-1取值； 季节影响系数，根据当地经验确定； 湿度影响系数，根据当地经验确定； 温度影响系数，按照公路路基路面现场测试规程中的规定进行或当地的实测资料进行修正。,14.1 路面功能评价,（2）结构承载能力评价 不同的路面结构具有不同的路表弯沉值，同时，路面结构的承载能力会在使用过程中逐渐下降，反映在路段代表弯沉值随时间而逐渐增长。随弯沉值的增长，路面逐渐出现车辙变形和裂缝等损坏。沥青路面采用强度系数SSI作为评价指标，SSI=路面允许弯沉值/路面代表弯沉值。表14-2为参考评价标准。,沥青路面采用强度系数SSI作为评价指标 表14-2,控制保证率的系数 表14-1,14.1 路面功能评价,14.1.2 路面结构损坏状况评定 （1）损坏类型 可按损坏模式和影响程度分为四大类，见表14-3。 裂缝或断裂路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏； 永久变形路面结构虽保持整体性，但外形在各种因素作用下发生了较大变形； 表面损坏路面表层部分出现的局部缺陷，如材料的散失或磨损等； 接缝损坏水泥混凝土路面接缝及其临近范围出现的局部损坏。,14.1 路面功能评价,路面损坏分类 表14-3,14.1 路面功能评价,（2）损坏分级 为了区别同一种损坏对路面使用性能的不同影响程度，须对各种损坏按其对结构整体性影响的程度进行分级（一般23个等级）。 对于裂缝和断裂类损坏，主要考虑对结构整体性影响的程度，可采用缝隙宽度、边沿碎裂程度等指标表征。 对于变形类损坏，主要考虑对行车舒适性的影响程度，可采用平整度指标进行分级。对于表面损坏类，可以不分级。 对于沥青路面和砂石路面，通常按面积或长度除以被调查路段的面积或长度后，以%或条数/路段长表示。 而对于水泥混凝土路面，以损坏板块数/该路段板块总数的%计。 （3）损坏状况评价 对于不同的损坏类型、严重程度和范围规定不同的扣分值，按路段的损坏状况累计其扣分值后，以剩余的数值表征或评价路面结构的完好程度。,14.1 路面功能评价,（14-1-2）,路面损坏状况评价标准 表14-4,式中： 初始（无损坏时）评分值，百分制C=100； 相应的损坏类型数（共 种）和严重程度等级数（共 级）； 种损坏 级严重程度在 范围的扣分值； 多种损坏类型和严重程度的权函数。,14.1 路面功能评价,14.1.3 路面行驶质量 路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面。路面的行驶质量反映路面满足这一基本功能的能力。从路面状况的角度，影响路面行驶质量的主要因素是路面的平整度。 路面平整度可定义为路面表面诱使宣誓车辆出现振动的高程变化。 路面不平整所引起的车辆振动，会对车辆磨损、燃油消耗、宣誓舒适、行车速度、路面损坏和交通安全等多方面产生直接影响。 因此，平整度是度量路面行驶质量的主要性能指标。 （1）平整度测定 三米直尺量测 ：用3m长的铝合金（或钢质）直尺量测路表与尺底的高程差。 连续式平整度测定仪（属于反应类）：在测试车上安装传感器和显示器，可传感和累积车辆以一定速度驶经不平整路面时悬挂系统的竖向位移量。,14.1 路面功能评价,（2）国际平整度指数 反应类平整度仪测定的结果，通常以车辆行驶一段距离后的累积计数值表示，即计数/km。如果把每一种反应类平整度仪的计数以相应的悬挂系的竖向位移量表示，则测定结果可表示为m/km，它反应了单位行驶距离内悬挂系统的竖向行程，称作平均调整坡（ARS）。 国际平整度指数（IRI）是一项标准化的平整度指标。它与反应类平整度测定系统类似，但是采用数学模型模拟1/4车（类似于拖车）以规定速度行驶在路面上，分析具有特定特征参数的悬挂系在行驶距离内由于动态反应而产生的累计竖向位移量。分析结果也以m/km表示。 因此，这一指标与反应类平整度仪的ARS相似，称作参照平均调整坡。 上述分析过程已编成电算程序，在获得路表纵断面高程变化量测资料后，就可利用此程序计算该路段平整度的国际平整度指数IRI值。,14.1 路面功能评价,（3）行驶质量评价 路面行驶质量的好坏，与路表的平整度特性、车辆悬挂系统的振动特性和人对振动的反应或接受能力三方面因素有关。 不同的乘客乘坐同一辆车行驶在同一路段上，对该路段的行驶质量会作出不同的评价。由于评价带有个人主观性，为了避免随意性，提出了主客观相结合的评价方法。 在整理各评价路段的主观评分和客观量测结果后，通过回归分析建立线性或非线性的评价模型。,14.1 路面功能评价,14.1.4 路面抗滑性能 路面的抗滑性能：是指车辆轮胎受到制动沿路面滑移所产生的抗滑力。 被定义为：,（14-1-4）,式中： 摩阻系数； 作用于路表面的摩阻力，N； 垂直于路表面的荷载，N。 不同的滑移条件和测定方法，可以得到不同的摩阻系数值。路面抗 滑性能最常用的测定方法是制动距离法和摆式摩擦系数仪法.,14.1 路面功能评价,（1）测定方法 制动距离法 以一定速度在潮湿路面上行驶的4轮小客车或轻型货车，当4个车轮被制动时，车轮减速滑移到停止的距离，用以表征非稳态的抗滑性能。,（14-1-5）,式中：SDN制动距离数； 刹车开始作用时的车辆速度，km/h； 滑移到停车的距离，m。,测试路段应为材料组成均匀、磨耗均匀和龄期相同的平直路段。 测试前和每次测定之间，洒水湿润路表面到完全饱和。 制动速度以64.4km/h为标准速度。,14.1 路面功能评价,摆式摩擦系数仪法 摆式仪的摆锤底面装有一橡胶滑块，当摆锤从一定高度下摆时，滑块底面与路表面接触。由于两者间的摩擦而损耗部分能量，使摆锤只能回摆到比起始高度较低的某一高度。表面摩阻力越大，回摆高度就越低。 通过量测回摆高度，可以评定路表面的摩阻力。摆值直接从仪器上读取。 （2）抗滑性能评价 影响路表面抗滑性能的因素有路表面特征（细构造和深构造）、路面潮湿程度和行车速度。 路表面细构造是指集料表面的粗糙度，在低速（3035km/h以下）时对路面抗滑性能其决定作用。 深构造是由路表面外露集料间的间隙形成的，在高速时对路面抗滑性能其决定作用。其使车轮下的路表水迅速排除，以免形成水膜。用构造深度表征其抗滑性能。,14.1 路面功能评价,沥青路面抗滑性能标准 表14-5,表14-5所列为我国沥青路面设计规范中规定的沥青路面抗滑性能标准。 抗滑性能评定以摆式摩擦系数仪的抗滑值BPN为标准。,14.1 路面功能评价,14.2.1 沥青路面病害及其原因与防治 （1）泛油 产生原因：大多是由于混合料中沥青用量偏多、沥青稠度太低等原因引起。 沥青表面处治和贯入式路面最易产生此类病害。 处治方法：根据泛油的轻重程度，采取铺撒较粗矿料予以处治。 （2）波浪 在路面上形成的有规则的低洼和凸起变形。 产生原因：主要是由于沥青洒布不均匀形成油垄，沥青多处矿料厚，沥青少处矿料薄，再经行车不断撞击而造成高低不平。 交叉口、停车站、陡坡路段行车水平力作用较大的地方最易产生波浪变形。 处治方法：较轻的波浪可在热季采取强行压平的方法处治，严重的波浪则需要热拌沥青混合料填平。,14.2 沥青路面的病害与防治,（3）拥包 在行车水平力作用下，沥青面层材料的抗剪强度不足则易产生推挤拥包。 产生原因：由于所用的沥青稠度偏低、用量偏多，或因矿料级配不好、细料偏多而产生。面层较薄以及面层与基层粘结较差，也易产生推挤拥包。 处治方法：一般只能采取铲平的方法处治。 （4）滑溜 产生原因：主要是由于行车作用使矿料磨光，沥青面层中多余的沥青在行车荷载的作用下泛油，也易形成表面滑溜。 处治方法：多采用加铺防滑层进行处治。 （5）裂缝 沥青路面裂缝的形式有纵向裂缝、横向裂缝、龟裂和网裂几种。 纵向裂缝产生原因：因填土未压实，路基产生不均匀沉降或冻胀所造成。沥青混合料铺筑时间过长，或接缝处理不当在行车作用下形成裂缝。 横向裂缝产生原因：多为冬季气温下降使沥青路面或基层收缩以及土基干缩或冻缩所形成。,14.2 沥青路面的病害与防治,龟裂网裂产生原因：路面整体强度不足，沥青面层老化，形成闭合的龟裂和网裂。 处治方法： 对于较小的纵向裂缝和横向裂缝，一般用贯入热沥青材料加以封闭处理。 对于较大的裂缝，则用填筑沥青石屑混合料进行处理。 对于较大面积的龟裂、网裂，采用加铺缝层或沥青表面处治。 龟裂、网裂严重的路段，则进行补强或彻底翻修。 （6）坑槽 产生原因：面层的龟裂、网裂未及时养护而逐渐形成坑槽，基层局部强度不足也易形成坑槽。 处治方法：将坑槽范围挖成矩形，槽壁垂直，在四周涂刷热沥青后，从基层到面层，填筑与原结构相同的沥青混合料，并予夯实。,14.2 沥青路面的病害与防治,（7）松散 大多发生在沥青路面使用初期。 产生原因： 采用的沥青稠度偏低，粘结力差，用量偏少； 或所用的矿料过湿，铺洒不均； 或所有嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。 冬季施工时压实温度过低也易松散。 处治方法：应挖除沥青面层后重新压实，待基层干燥后再铺面层。 （8）吭边 指沥青路面边缘不断缺损，参差不齐，路面宽度减小的现象。 产生原因：路面过窄，行车压到路面边缘造成缺损；或边缘强度不足，路肩太高或太低，雨水冲刷路面边缘都会造成吭边。 防治方法：设置路缘石、加宽路面、加固路肩。,14.2 沥青路面的病害与防治,14.2.2 旧沥青路面再生利用 旧沥青路面再生利用就是将旧沥青路面材料经过回收、破碎、加热、掺配新料和再生剂、拌和等处理后恢复原有沥青路面材料的性能，然后在路面施工中再次使用。旧沥青路面再生利用的方法如图14-2所示。,14.2 沥青路面的病害与防治,冷刨破碎后掺入水泥或石灰拌铺 冷刨破碎后掺入液体沥青或沥青乳液拌铺 加热破碎后掺入液体沥青或沥青乳液拌铺 加热破碎拌铺 冷刨破碎直接使用,14.2 沥青路面的病害与防治,14.3.1 水泥混凝土路面的病害及产生原因 详见14.1，此处略。 14.3.2 水泥混凝土路面的养护与维修方法 （1）填缝料的更换 填缝料常因高温被挤出而失落，日久老化失去弹性。一般要在冬季缝隙增宽时更换填缝料，使填缝料保持饱满不渗水，避免杂屑掉入。 （2）裂缝修补 对较小裂缝，及时清除缝内尘土，再贯满沥青砂或沥青玛蹄脂封缝；或用环氧树脂胶结。对严重裂缝，先将松动部分凿掉清除干净后，在干燥情况下用液体沥青涂刷缝壁，再填入沥青砂烫平夯实。裂缝修补宜在秋末冬初裂缝较宽时进行。 （3）麻孔、剥落、局部磨损和坑洞的修补 先将尘土碎屑清除干净，再用1:2水泥砂浆或硫磺水泥填补。硫磺水泥强度高，能与多种材料粘结快硬，不需养生，并有耐酸抗渗作用。或先涂敷环氧树脂或水泥浆，然后用掺有早强剂的混凝土填补。,14.3 水泥混凝土路面的维修与养护,14.3 水泥混凝土路面的维修与养护,（4）大面积磨耗的处理 当磨损、剥落面积较大时，可用坚硬石料进行双层沥青表处。粘层应用较稠的沥青，用量应稍多，以免脱落。对磨光路面，铺筑防滑沥青砂缝层，或用刻槽机刻横槽，以恢复抗滑力。 （5）断裂的修理 把断裂两侧混凝土板凿成贯穿板厚的长方形凹槽，并在凹槽边缘板厚中央凿洞，水平距离3040cm，见图14-3。每个洞先将其周围湿润后再插入一根直径为1.82.0cm、长约20cm的钢筋，然后用最大粒径为0.51.0cm的细粒混凝土填塞捣实。待细粒混凝土硬结后，再将凹槽边壁湿润，涂刷水泥浆，然后将与原来路面相同的混凝土浇如入槽中行到密实,图14-3 混凝土路面断裂的修理方法(单位:cm) 1. 细粒混凝土；2.钢筋,（6）整仓修复 裂缝遍及全板时，将该板块全部击碎翻除，必要时重做基层，另行浇筑新混凝土板。 （7）加铺层（罩面） 详见14.5，此处略。 14.3.3 水泥混凝