路基路面病害防治.ppt

路基路面病害及防治技术 2013年11月 20世纪90年代以来 我国的公路建设进入快速发展时期 到 十一五 末河南省公路密度达146 8公里 百平方公里 位居全国第二位 18个省辖市形成高速公路 十字交叉 94 的县通达高速公路 实现所有建制村通水泥路 公路网通达深度 通畅程度 交通条件等普遍提高 十二五 期间我省将重点加快西部山区通道建设 高速公路内联外通网络建设 实现与周边省份高速公路网的衔接 加快干线公路低等级路段的升级改造 基本消除国省干线公路中的断头路 等外路 提升我省在全国综合交通运输大通道中的地位和作用 公路建设快速发展 汽车运输也进入快速发展时期 不但交通量快速增长 轴载质量也显著增大 重载车辆 超载运输日益增加 给公路带来严重考验 公路在建设中不可避免地要穿越各类地貌单元 涉及各种复杂的地质和地形条件 在自然因素及行车荷载反复作用下 会发生不同类型的病害 对公路的运营造成不同程度的影响 因此 公路灾害防治引起了交通主管部门广泛的关注 公路灾害防治 主要内容 路基路面典型病害类型 1 路基路面病害检测技术 2 3 路基路面病害防治技术 4 路基路面病害实例分析 路基路面病害及防治技术 路基路面典型病害类型 1 路基路面病害检测技术 2 3 路基路面病害防治技术 4 路基路面病害实例分析 路基作为路面的基础 是在地表按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物 承受由路面及交通车辆的静 动荷载 应有足够的强度 稳定性和耐久性 路基的强度与稳定性受水 温度 土质等客观因素影响 同时也受行车荷载的作用 路面是直接承受行车荷载作用及大气降水 温度变化影响的铺面结构层次 为车辆提供行驶表面 应具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性 适合于各种车辆的通行 并具有坚实 耐久 平整 良好的抗滑 防渗 耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性 路基路面功能特点 路基路面典型病害类型 1 公路路基典型病害类型及成因 2 公路沥青路面典型病害类型及成因 沥青路面车辙病害及成因沥青路面裂缝病害及成因沥青路面水损害及成因 一般填土路基病害及成因路堑边坡病害及成因防护及支挡结构物病害及成因 2 公路路基典型病害类型及成因 交通荷载和环境因素作用不良水文 地质条件影响 路基 路堑 支挡结构物发生破坏 根据现场调查 分析探讨 路基病害的表现形式路基病害的危害路基病害的成因 公路路基典型病害 路基沉陷 路基表面在垂直方向产生较大沉落 一是路基本身的沉缩 二是路基下部天然地面承载能力不足引起沉陷或向两侧挤出 边坡滑塌 根据边坡土质类别 破坏原因和规模不同分为溜方 滑坡 风化剥落 不良地质造成的路基破坏 路基变形破坏类型 路基变形破坏的类型 路基变形破坏的类型 路基病害表现形式 路基失稳 圆弧状滑动面注意路面圆弧状裂缝 边坡滑塌 边坡滑坡边坡崩塌 支挡物损坏 支挡结构物开裂支挡结构物失稳 路基病害的危害 中断交通 路面结构损毁 附属结构损毁 危及行车安全 路基沉陷病害形成原因 路基填料选择不当 填筑方法不合理 压实不足 在路基堤身内部形成过湿的夹层 在荷载和水温作用下 引起路基沉缩 原天然地面为新近填土 软土等承载力不足 路基填筑前未处理 在路基自重作用下 地基下沉沉或向两侧挤出 引起沉陷 路基滑塌病害形成原因 溜方 由于少量土体沿土质边坡向下移动形成 是流动水冲刷边坡或施工不当引起 滑坡 土体在重力作用下沿路堤的滑动面滑动 是土体稳定性不足引起 风化剥落 石质路堑边坡 在外界环境降水 强风 振动影响下成片或块体剥落 因地形 地质原因造成风化 路基水毁形式及成因 水毁形式路基淹没和淤埋路基冲刷和冲蚀造成水毁的原因公路排水设施不完善或被淤塞 造成暴雨径流或特大洪水淹没和冲刷 河道行洪条件和水情变化导致洪水超过设计流量和水位 泥石流冲击和淤积 路基病害的形成原因 路基病害与水 土质 地形条件密切相关 2 公路沥青路面典型病害类型及成因 交通荷载和环境因素作用路面材料性能随时间衰减 车辙 水损害 裂缝 出现车辙 裂缝 水损害等病害 根据检测数据 分析探讨 沥青路面病害的表现形式病害对沥青路面的危害沥青路面病害成因 公路沥青路面典型病害 路面裂缝 纵向裂缝 横向裂缝 网裂 块状开裂 推挤开裂车辙坑槽其他病害 泛油 磨光 松散麻面 拥包和波浪 沉陷 路面裂缝病害类型 纵向裂缝横向裂缝网裂块状开裂推挤开裂 沥青路面裂缝表现形式 根据裂缝成因 根据裂缝形状 横向裂缝 纵向裂缝 龟裂 块裂 沥青路面裂缝危害 裂缝诱发其他病害影响沥青路面的使用性能 路面裂缝病害形成机理 纵向裂缝 与路基路面结构强度不足和行车荷载作用有关 属荷载型裂缝 横向裂缝 主要有温度裂缝 低温收缩和温度疲劳 和反射裂缝 网裂 路面结构强度不足 在重载大交通量行车作用出现疲劳破坏 沥青材料质量差 强度等级低 沥青老化等非荷载型网裂 路面裂缝病害形成机理 块状开裂 由于沥青本身横向 纵向开裂不断发展 纵横交错形成 有温度疲劳及沥青老化原因 推挤开裂 荷载型裂缝 出现在下坡弯道处 由于面层与基层黏结不老 车辆频繁制动产生的侧向剪切应力形成半月状开裂 结构物的不均匀沉降新老路基差异沉降 路面车辙病害类型 结构性车辙 路面强度不足引起包括路基在内的各结构层的永久变形 呈V字形 伴有路面网裂 坑槽 失稳性车辙 炎热季节沥青层在荷载作用下产生塑性流动形成 重载交通和高温是主要诱因 呈W形 多发生沥青中面层 其次是表面层 施工压实不足照成的非正常性车辙 国外定的车辙深度RD临界值13 15mm 沥青路面车辙形成过程 沥青路面车辙危害 影响路面的平整度 导致行车舒适性降低辙槽处沥青层厚度减薄 降低路面结构的整体强度 诱发其它病害辙槽较大的路段 车辆变向难以控制雨天路表排水不畅 行驶车辆易发生漂滑而影响高速行车的安全 车辙严重影响沥青路面的使用性能和使用寿命 路面坑槽病害类型及成因 上宽下窄 的V字形坑槽 由上而下发展 是沥青面层网裂 松散后没及时处理而逐渐恶化形成 上窄下宽 的 形坑槽 由下而上发展 是沥青局部结构强度不足造成 水进入路面滞留在基层表面 在荷载作用下反复冲刷 使沥青膜与集料剥离 松散 形成唧浆 路面其他病害类型及形成机理 泛油 沥青混合料中沥青用量偏多 沥青稠度太低造成 一般在炎热季节产生 磨光 沥青表面层集料在车轮作用下变得光滑 无棱角 造成路面抗滑性能不足 松散麻面 沥青路面从表面向下不断发展的集料颗粒流失 麻面 和沥青结合料流失 松散 的破坏 是沥青与集料间的黏结丧失造成 拥包和波浪 沥青层材料的抗剪强度不足 沥青层过薄或与下卧层黏结强度低 在行车水平力作用下产生 路基冻胀易造成路面局部或大面积隆起 沉陷 由于路基不均匀沉降或路基局部缺陷造成 3 沥青路面水损害及成因 松散 坑槽 网裂 沉陷 沥青路面水损害的危害 路基滑移开裂路基滑塌损坏 结构安全损害 沥青路面水损害形成原因 路表积水 中央分隔带渗水 挖方段地下水 降雨量过大 排水设施淤塞 排水设施缺陷 绿化带养护渗水 地形条件不利 半填半挖处置不当 根据水的来源 沥青路面水损害形成原因 表面空隙大 表面层积水沥青矿料粘附性不佳 自上而下的水损害 层间滞水 荷载动水冲刷基层冲刷 松散 脱空 自下而上的水损害 根据水损害的方向 路基路面病害及防治技术 路基路面典型病害类型 1 路基路面病害检测技术 2 3 路基路面病害防治技术 4 路基路面病害实例分析 路基路面病害检测技术 1 路基路面病害常规检测技术 2 基于探地雷达的路基路面病害检测技术 路基路面钻探检测路基路面弯沉检测路基路面破损检测 探地雷达检测原理探地雷达检测领域 1 路基路面病害常规检测技术 无损检测与有损检测相结合定性分析与定量分析相结合 路基路面病害检测与分析 常用的路基路面检测技术 钻探弯沉检测路面破损检测 路基路面钻探检测 路面钻芯取样 路基标准贯入检测 路基密实状态路基填土土质路基填土物理性质 面层 基层状态结构层厚度测量芯样密度等体积指标芯样级配 沥青用量芯样力学性能 路基路面弯沉检测 路基路面结构的整体承载能力反算路基弹性模量 常用的弯沉检测设备 贝克曼梁弯沉仪 落锤式弯沉仪 自动弯沉仪 路面破损状况检测 路面平整度检测 激光法 路面车辙检测 激光法 路面破损 数字图像识别 常用的路面破损检测方法 人工现场调查多功能检测车快速检测 快速无损检测方法常用 2 基于探地雷达的路基路面病害检测技术 新型无损检测技术实现定性分析与定量分析 路基路面状态检测与分析 可以实现 路面病害 结构层厚度基层脱空等路面路基检测 探地雷达检测原理 雷达波的反射不同结构层电磁特性的差异 路面路基状态定性分析路面结构层厚度量化分析 路基路基状态定性分析 路面结构层厚度量化分析 探地雷达检测领域 结合路面路基状态标准识别图谱 实现路面路基状态及结构层厚度的快速检测分析 路基路面病害及防治技术 路基路面典型病害类型 1 路基路面病害检测技术 2 3 路基路面病害防治技术 4 路基路面病害实例分析 路基路面病害防治技术 1 公路路基病害防治技术 2 公路沥青路面病害防治技术 填土路基加固技术路基边坡加固技术 沥青路面预防性养护技术沥青路面病害修补技术 1 公路路基病害防治技术 针对软弱路基 提高路基的强度及稳定性针对已有路基路面结构 多采用注浆加固技术 公路路基病害防治技术 填土路基加固技术 路基边坡加固技术 针对路基边坡失稳 提高路基边坡稳定性针对边坡失稳情况 多采用抗滑桩 锚固技术 填土路基加固技术 路基边坡加固技术 路基抗灾能力评估 路基水毁防治工程 水毁防治工程设计按照 顺势 挫锋 调向 稳流 的原则 首先顺应洪水流势 通畅泄洪 然后利用防护工程逐渐消耗洪水动能 改变冲刷水流方向 最终使洪水平稳地流向下游 做好水的调治工作是防治各类路基病害的有效措施 调治地表水措施 设置上方的截水沟截排后山坡面汇水 排除坡顶洼地积水 填塞坡面裂缝减少径流进入坡体 调制地下水措施 设置明沟和盲沟 仰斜排水孔截排地下水 地下水供应特别丰富时可修建集水井或泄水洞 截排水设施必须形成完整的系统 并经过必要的水力计算 应特别注意做好防渗处理 以免形成集中渗水恶化边坡稳定状况 路基水毁调查内容 路基 水毁形式 位置 规模 数量 发生的时间 水毁灾害位置的地形 地质条件 水毁灾害的性质 形成原因和工程防护情况 水毁危害的历史和现状 边坡 灾害类型 位置 规模和数量 边坡岩土结构和地下水活动情况 灾害形成的原因和危害程度 灾害的现状和发展趋势 填土路基病害防治技术 路基整体滑移或纵向开裂综合处置 外因要加强边坡防护 阻止雨水渗入 把已形成的裂缝全部封闭 内因要改变填土性质 增加强度 提高抗滑能力 抗滑桩 注浆法高压旋喷注浆 抗滑桩 注浆法 高压旋喷桩 注浆挡土墙 注浆反压护坡道 注浆 抗滑桩阻止路基侧向变形 注浆改善滑动面力学性能 高压旋喷注浆水泥置换地基软弱层土体 使其固结稳定 反压护坡道是在路堤两侧一定距离内堆土石防止地基土被挤出 达到稳定路堤作用 高填方路基加固 工程完工后高填方路堤在自然环境影响和汽车荷载作用下 引起路基下沉和局部沉陷 整治措施 固化剂法 在原填料中掺入固化剂 适合于表层或浅层土的固化 粉喷桩法 通过机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌 利用固化剂和软土之间新发生的物理 化学反应 在原地基中形成强度与刚度较大的桩体 同时也使桩周土体性质得到改善 桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载 灌浆法 通过注浆管将浆液均匀地注入地层中 浆液充填 渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间 一定时间后 浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体 形成强度大 防水性能高和化学稳定性良好的结合体 填土路基注浆技术 优点增加地基土不透水性提高路基的承载力减少路基沉降量 常用注浆材料1 水泥浆 水泥砂浆2 粘土浆 粘土水泥浆3 高聚物化学浆液 设计施工关键1 浆液扩散距离2 钻孔布置设计3 注浆压力选择 坡面病害防治技术 做好地表排水和恢复坡面植被 在一般堑坡碎落和剥落的地段 可在路基侧沟内留1 2米宽的清理护道 对严重者 需做带骨架式的轻型护坡 保护格内植物生长 对雨淋冲刷 碎落或一般落石 坡面流坍地段 采取格式满铺片石或浆砌片石等坡面防护措施 对裂面发育处的危岩落石 一般从坡底部开始用浆砌圬工或用混凝土护墙等加固 必要时用金属锚杆锚固个别大块岩石 也可用水泥砂浆灌注和喷射胶结坡面破碎岩块 或修拦挡工程 如修筑落石平台 挡石墙 拦挡栅栏 明洞和棚洞 对落石地段须组织定期检查 及时处理 坡面病害防治技术 深层治理 排除深层地下水 渗沟排水 有支撑渗沟 边坡渗沟 截水渗沟 平孔排水 排除滑坡地下水 集水井排水 排除汇集岩面上水 土钉支护 土体开挖支护和边坡稳定 锚固技术 边坡加固 斜坡挡土 锚固挡墙及滑坡防治 浅层治理 地面排水 设置边沟 截水沟 急流槽 坡面防护 植草 铺草皮 抹面与锤面等 冲刷防护 护面墙 综合治理 挡土墙 支撑路基防止水流冲刷 处理边坡坍塌 抗滑桩 抗滑桩加固技术 抗滑桩是承受侧向荷载 整治滑坡的支撑建筑物 可穿透滑体在滑床一定深度处锚固 当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗 使桩前滑体达到稳定状态 抗滑桩埋入地层以下深度 软质岩层中锚固深度为设计桩长的1 3 硬质岩中为1 4 土质滑床中为1 2 抗滑桩的布置形式有相互连接的桩排 互相间隔的桩排 下部间隔 顶部连接的桩排 互相间隔的锚固桩等 桩柱间距一般取桩径的3 5倍 以保证滑动土体不在桩间滑出为原则 抗滑桩加固技术 优点 抗滑能力强 圬工数量少桩位灵活 分而治之可配合其他防护结构使用可根据弯矩布设钢筋施工方便 设备简单 设计施工关键结构设计计算要求准确桩间距 尺寸 埋深准确及时进行承载力检测 锚杆加固技术 全粘结型锚杆技术是主动型的边坡治理新技术 可以有效地改善边坡岩土体的力学指标 提高抗滑力 改善剪应力的分布状况 增强岩土体的摩擦阻力和抑制岩土体的沉陷滑移 抑制地表10m范围内的浅层滑坡和崩塌 锚杆与砂浆共同组成锚固体 锚固作用是通过锚杆与砂浆之间的握裹力 砂浆与岩土体之间的摩擦力来实现 锚杆加固技术 首先往锚杆孔中灌注砂浆 砂浆压力使部分浆液以一定的扩散半径顺着岩土体节理裂隙或孔隙渗透扩散 布置合理的锚杆孔距将使注浆扩散范围相互重叠 形成网状胶结体 从而大大提高岩土体的强度和刚度 岩土体的抗压强度 内摩擦角 凝聚力有较大的提高 锚杆布置间距应保证在注浆扩散半径范围的两倍之内 确保加固效果 锚杆加固技术 优点 加固并增加边坡强度与土体形成复合结构 设计施工关键 锚杆平面布置及其长度锚杆注浆施工 2 公路沥青路面病害防治技术 预防性养护的实质 适当的时间 将适用的技术措施 应用于适宜的路面预防性养护的核心 最佳成本效益的养护措施预防性养护的重点 养护管理的主动性 计划性 合理性 预防性养护前 局部病害处治寿命周期末 沥青路面状况恢复 沥青路面预防性养护 沥青路面病害修复技术 沥青路面预防性养护技术 常用的预防性养护措施及其适用性 微表处及稀浆封层 微表处是采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青 粗细集料 填料 水和添加剂等按照设计配合比和成稀浆混合料摊铺到原路面上 并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层 当原有路面病害时 应在微表处施工前对原路面进行妥善处理 原路面具有足够的结构强度和刚度原路面应具有良好的整体稳定性原路面的平整度 密实度和清洁度均应要求符合施工要求 微表处及稀浆封层 微表处优点 造价低 施工速度快 处理路面突出病害的效果比较理想 有良好的封水效果 可以有效防治路面水损坏的发生和发展 改善路面抗滑性能 微表处缺点 路面噪声大 外观质量受施工水平影响较大 微表处避免使用的条件 1 疲劳裂缝严重的路面2 路面损坏严重的路面3 温度裂缝严重的路面4 炎热地区的泛油路面 碎石封层 碎石封层是在喷洒沥青类结合料后 立即撒布一定粒径的粗集料 经碾压而形成的薄层封层 按照材料 工艺 应用场合的不同 包括应力吸收膜封层 应力吸收膜黏结层 同步碎石封层等类型 按施工层次多少分为单层碎石封层 双层碎石封层 多层碎石封层 碎石封层 作用提供新的磨耗层改善路表抗滑能力提高路面抗渗水能力 适用路况原路面基层和横断面良好 表面病害轻微 路面出现中度及以下磨光 修补处路况良好 交通量AADT 2000 路龄5 8年的道路 雾封层 含砂雾封层 1 将乳化沥青或改性乳化沥青以雾状喷洒在沥青路面上 封闭路面空隙 改善路面封防水效果 改善路面的表观性能 提高路表的抗老化能力 2 含砂雾封层由以改性乳化沥青或煤沥青基材料 陶土 聚合物添加剂为主要成分的雾封层材料与砂组成的混合料 采用专用的含砂雾封层高压喷洒车进行施工 封闭路面微裂缝 防止松散石料脱落 阻止水分下渗的作用 并能延缓路面沥青老化 降低沥青面层温度与保持路面抗滑性能 达到显著改善路面外观的效果 温暖无雨是雾封层应用的最佳条件 气温低于10 路面温度低于15 不宜施工养生至少2h方可开放交通 超薄磨耗层 超薄磨耗层是将间断级配热拌沥青混合料与乳化沥青相结合的一项技术 其铺装厚度一般为15 25mm 按施工工艺 分为同步施工超薄磨耗层和分步施工超薄磨耗层 同步施工 采用特殊机械同步完成改性乳化沥青洒布与沥青混合料摊铺的超薄磨耗层 分步施工 先利用沥青洒布设备进行乳化低标号沥青的洒布 然后再用普通摊铺设备对沥青混合料进行摊铺的超薄磨耗层 能够解决路面轻微裂缝 轻微松散 车辙 小于15mm 路面渗水 表面贫油 老化 抗滑性能降低等病害 既可用于旧路面表面功能的恢复 又可用于新建路面的抗滑层 超薄磨耗层 适用范围 出现龟裂 网裂等的高等级路面路基强度满足要求 路面变形不大粗糙度不足的路面路基完好的超期服役的路面特点 延长路面寿命 改善行使质量校正表面缺陷 增加路面抗滑能力提高道路安全性能改善表面排水减少路面轮胎噪声 沥青路面裂缝修补技术 按照工艺和适用条件不同 裂缝修补技术包括 填缝 原路面不开槽 直接往裂缝中填封修补材料或对裂缝简单清理后进行填封 防止水和其它不可压缩物资侵入活动裂缝 采用特殊填缝料 灌缝 采用专业设备 开槽机 灌封机等 和专用材料 灌封胶 进行裂缝维修 适用于运动型裂缝 防止水侵入非活动裂缝并保护临近路面 采用一般的填缝材料 贴缝 表面简单清扫用贴缝带或压缝带粘贴 沥青路面裂缝修补 材料 选用加入多种高分子聚合物等成分加工而成的沥青橡胶类密封胶 设备 开槽机和灌缝机 具体方法 活动裂缝 裂缝边缘能伸展 3mm 如横向裂缝 温度 非活动裂缝 裂缝边缘没有相对位移 如纵向疲劳 和块状裂缝 裂缝填缝 裂缝灌缝 沥青路面病害修补技术 沥青路面病害修补 预防性养护前路面病害处治 路面病害修复与矫正养护 路面裂缝坑槽修复路面车辙修补 常用的路面修补 裂缝 坑槽类病害修补 裂缝 坑槽类病害修补 填补沥青混合料等修补材料 路