高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究.doc

网络教育学院网络教育学院 专专 科科 生生 毕毕 业业 大大 作作 业业 题 目 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对 策研究 学习中心 福建三明奥鹏学习中心 7 B 层 次 高中起点专科 专 业 土木工程 道桥方向 年 级 10 年 春 季 学 号 101015104001 学 生 李 玉 明 指导教师 杨 岳 峰 完成日期 2011 年 12 月 27 日 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 内容摘要 根据我国高速公路沥青路面结构特点 重点介绍了公路沥青路面裂缝等破 损的几种常见形式 系统分析了各种沥青路面破坏产生的原因 并相应地提出了 破损的防治措施 为以后的高速公路沥青路面破损处治提供成功经验 同时 优良的设计 严格的施工质量控制 选择正确和合理的路面养护维修措施 从而 最大限度延长公路的使用寿命 确保公路畅通无阻 促进地区的经济又好又快发 展 关键词关键词 高速公路 沥青路面 裂缝成因 危害 防治措施 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 目 录 内容摘要 2 引 言 1 1 沥青路面破损 2 1 1 主要破损类型 2 2 产生裂缝等破坏的原因及分析 4 2 1 沥青混合料方面 4 2 2 矿料级配 4 2 3 土基和基层 4 2 4 油石比 4 2 5 沥青混合料类型 4 2 6 路面路层厚度 4 2 7 面层碾压 5 2 8 施工因素 5 2 9 行车与自然因素 5 2 10 交通条件 5 3 采取的主要防治措施 6 3 1 选用适当选材 6 3 2 精心合理设计 6 3 3 严格施工质量 7 3 4 沥青路面养护 7 结束语 8 参考文献 9 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 1 引 言 沥青混凝土路面以其稳定性 抗滑性和较高强度 较少的扬尘性而广泛应用 于高等级公路和城市道路 我国在近年来 沥青路面在高速沥青公路建设中的发 展迅猛 但工程质量不尽如人意 并导数建设费用大大增加 严重危害了行车速 度与行车安全 特别是随着我国经济的迅速发展 交通量日益增大 超载现也十 分严重 加以受路面结构 气候 地形 地质条件 行车荷载等多种环境因素的 影响 其基层不论是柔性的还是半刚性的 都会产生不同程度各种的破损 破损 状况反映了路面结构的完好程度 又直接影响道路的服务寿命 为了了解和掌握 路面使用性能的衰变情况 延缓破损的或恢复其使用性能 就必须对路面破损的 程度和原因进行细致的分析 以便我们在今后建设更好的 稳定性更好 抗滑性 更强 强度更高的沥青公路 提高有力的技术和经验保证 为社会的道路建设 国家的经济发展做出更大的贡献 Comment hxw1 这一章仅仅分一节 不合理 考虑分为两节或不分节 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 2 1 沥青路面破损 1 1 主要破损类型 这里根据我省内福银高速公路三明至沙县段 沈海高速公路和长深高速公路沥 青路面损坏的形态 特征和肇因可将路面的损坏形式分为裂缝 变形 表面损坏三 大类 进一步细分为 11 种主要损坏类型 1 横向裂缝 横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝 裂缝起初大多出现于 路面两侧的硬路肩 逐渐发展直至贯通整个路幅 贯通裂缝沿路面大致呈 均匀分布 如 我省沈海高速公路出现比较严重 由北向南 北部比南部更 为严重 而且新修路基较老路基重 采用重交通沥青和设施工切缝的路段 较使用普遍道路沥青和未设切缝的路段横向裂缝明显减少 温度裂缝的宽 度是上宽下窄 初冬一般3 5mm 而到春季则又缩回 裂缝的深度面层与 基层连接 面层开裂处水稳砂砾基层也同时开裂 2 纵向裂缝 纵向裂缝是与道路中线大致平行的裂缝 如 我省沈海高速公 路有四车道改八车道老路基加宽段 由于路基不均匀沉降在行车道与硬路 肩交接处和硬路肩上出现较长的纵向裂缝 几十米到上百米 缝宽达 2 5cm 另一高速公路通车仅半年 由于路基土产生滑移 在行车道与超车 道分道线处出现大面积的纵向裂缝 最严重的一条纵向裂缝长400cm 缝宽 20cm 同时还伴有局部不均匀沉陷 3 龟裂 龟裂是相互交错的疲劳裂缝 形成系列多边形小块组成的网状开裂 它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝 而后 在纵缝间出 现横向和斜向连接缝 形成缝网 我省福银高速公路较为严重 一些路段 在春融季节与雨季出现唧浆 横向推移 拱起 并逐年加重 说明路面基 层结合料已脱落 基层结构已松散破坏 4 车辙 车辙即路面表面沿轮迹的纵向凹陷 其中长深高速公路出现的比较 多 路面产生车辙是由于沥青混合料组成材料和组成设计不合理 使混合 料稳定性差或由于基层及沥青混合料面层施工压实度不足 使轮迹带处的 面层材料和路基在重荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移 5 波浪 路面表面有规律的纵向起伏 波峰和波谷交替出现即为波浪 波浪 在我省着三条高速公路均有出现 6 松散 集料和沥青逐渐脱开并散失的现象叫松散 松散在我省高速公路比 较少发生 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 3 7 坑洞 路面上出现的坑洞 是龟裂 松散等其它损坏进一步发展的结果 坑洞是我省福银高速公路产生最多 也是高速公路维修养护量最大的路面 损坏现象 每个管理处年处理坑洞面积均在1500 5000 m2以上 坑洞的出 现在春融季节和雨季频率较高 而且重复出现 修补过的坑洞 经过一场 雨后又出现破坏 有的坑洞一年要重复修补4 5次 8 翻浆 由于冰冻的作用 路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂 春融时 过湿的路段在行车作用下出现弹簧和冒泥浆 这就是冻胀和翻浆 冻胀和翻浆在我省沈海和福银高速公路均有发生 且多发生于挖方段 填 挖方交界处和匝道的无路堤路段 典型的路段由于山体水位较高 排水设 计考虑不周 这些路段自开通以来年年发生翻浆 严重的影响行车安全 管理部门对该路段采取措施 在路面基层以下设置厚0 6 1 0m的砂砾或 碎石垫层 每隔30 40m设一道横向排水盲沟 沿路基纵向设置集水井将地 下水排出路基 处理后取得了很好的效果 9 沉陷 沉陷是路面表面的局部不均匀凹陷 沈海高速公和福银高速公路均 有不同程度的产生 在一些高填方和半填半挖路段 碾压机械往往很难达 到需要碾压的位置而使填方路堤的下部实际上无法压实 虽然路堤的上部 在碾压机械能驶上工作时 就开始分层填筑和压实到路堤顶面 但实际上 未经压实的填土往往占整个填土的相当大一部分 10 泛油 沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面 而在冷天 时又不存在逆过程 因而沥青积聚在路面表面 形成一层有光泽的沥青膜 的现象即为泛油 11 磨光 磨光是路面在行车作用下集料棱角被磨成圆滑或平滑状 路面表面 纹理丧失 导致路面抗滑能力下降 由于沈海高速是福州和厦门的大动脉 其交通量在我省内是最大的 磨光出现的比其他两条高速公路更为严重 给养护带来不小的麻烦 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 4 2 产生裂缝等破坏的原因及分析 2 1 沥青混合料方面 沥青混合料的性质是影响沥青路面温度收缩性裂缝的主要原因 一方面沥青 混合料低温劲度是决定是否开裂的根本因素 沥青劲度又是决定沥青混合料劲度 的关键 沥青老化越严重 劲度越大 裂缝出现越早 另一方面沥青的温度敏感 性也影响裂缝的产生 感温性大的沥青易开裂 一般情况下 含蜡量高使沥青的 拉伸应变减小 脆性增加 温度敏感性变大 裂缝就易产生 2 2 矿料级配 级配矿料组成级配也与开裂有一定关系 因为在拌和场中粗细集料混放 以 及拌和摊铺中粗细料离析等原因 导致混合料不不符合级配 细集料过多 使得 面层抗剪强度差 路面容易产生各种剪切变形 形成波浪和油包等病害 粗集料 过多 导致渗水 容易产生网裂 松散等病害 2 3 土基和基层 一般而言 沥青混凝土路面 70 以上的弯沉是由路基产生 所以为了减小路 面弯沉 提高土基的压实质量是最好的办法 但是施工不重视土基的压实质量 运行后则会导致路面结构层沉降 产生裂缝 半刚性基层较之级配碎石 沥青稳 定碎石等柔性基层 热容量小 与沥青表面层的附着粘结性能差 尤其是本身收 缩的附加影响 使面层的横向裂缝要多些 特别是由于我国高速公路分期修建 施工较快 有相当部分的半刚性基层养生不足 修筑不久后就开裂了 这些裂缝 在荷载和温度的作用下 由下层逐渐反射到表面 2 4 油石比 由于特殊原因 如拌和机的拌和 人为因素 使得油石比不合理 油石比 偏大容易形成波浪 油包 偏小则容易引起渗水 裂缝 网裂和松散等 2 5 沥青混合料类型 由于在设计或施工中 选择的沥青混合料类型不符合实际需要 同样也可导 致路面损害 2 6 路面路层厚度 沥青面层厚度增加 裂缝就减少 这是指用同一种沥青混合料时 厚度大 的比薄的裂缝率要小 但采用质量好的沥青即使铺筑较薄的路面其横向裂缝也可 能少于沥青质量差但厚度大的路面 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 5 2 7 面层碾压 沥青混凝土路面摊铺过程中 若对面层碾压不密实 则会使得油面渗水 造 成松散 坑槽 而且因为其抗弯拉强度 抗剪强度差 导致波浪 油包和网裂等 病害的发生 2 8 施工因素 雨季施工 又未采取有效的保护措施 低温度季节施工 又不能及时成型稳定 导致了沥青路面产生裂缝 优良的施工质量 特别是各结构层的压实度达到规范 要求 稳定性优良 排水性能好 面层接缝处理完善等是保证不出现裂缝特别是 纵向裂缝和龟裂 网裂的前提 2 9 行车与自然因素 1 沥青混凝土路面建成之后是否长期承受着超荷载使用 这是导致沥青混凝 土路面被破坏的主要因素 2 沥青混凝土路面长期积水 导致积水渗入路面结构层 而在有裂缝处积水 危害更大 将造成沉陷产生陷坑 3 在行车与自然因素影响下 沥青路面边缘不断缺损 参差不齐 路面宽度 减小 这种现象称为啃边 产生原因是路面过窄 行车压到路面边缘 边缘强度 不足 路肩过高或太低 雨水冲刷路面边缘也会造成啃边 2 10 交通条件 随着经济的迅速发展 交通量增长很快 特别是有些运输实体只看眼前利益 拼命超载 到了令人无法想象的程度 据初步调查 一辆额定载重 1 吨的车可 拉到 10 吨 一辆标定为 5 吨的可拉到 50 吨 一辆额定 30 吨的 拉到 100 吨 这与设计时考虑的标准已大相径庭 因此对路面造成了严重的破坏 而 高速公路的渠化交通 更加剧了破坏的程度 一辆超载一倍的车相当于 18 辆 标准车的破坏 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 6 3 采取的主要防治措施 3 1 选用适当选材 首先 要改善沥青结合料的性能 沥青面层的低温裂缝和温度疲劳裂缝 以 及在高温条件下和车辙深度 推挤 拥包等永久性变形与沥青有很大的关系 不 同的沥青裂缝率有很大的差别 其次 提高集料的质量 集料不好必然结果是混 合料的质量也差 要提高沥青混合料的性能 必要条件是保证集料的质量 然后 再考虑矿料级配的控制 集料的选择要符合下面两项要求 一是碎石表面微观粗 糙度大 且形状接近立方米 质地坚硬 二是使用人工砂 限制使用圆形颗粒的 天然砂 第三 要改善沥青与集料的粘结性 路面早期破坏 水损害是其中一个 重要原因 水损害的原因除了施工和配合比设计方面的原因以外 沥青结合与集 料表面的粘结力丧失而导致集料松散剥离是其中的主要原因 第四 要使用纤维 沥青混凝土 在沥青混凝土中掺加纤维 以改善沥青砼的性能 提高沥青砼的高 温稳定性 低温抗裂性 抗疲劳性 柔韧性 抗剥落性 抗磨耗性和水稳性 以 及抵抗反射裂缝等方面都有很好的功效 3 2 精心合理设计 合理的路面结构设计是保持沥青路面良好使用性能的基础 也是避免沥青路 面早期裂缝的保证 设计应从实际出发 对气候 水文 地质 材料 交通量 在中情况进行认真调查 综合各种因素 选择多种路面结构 材料 以及多种配 合比 结构层厚度进行试验 研究 比选 必要时应铺筑试验段 尽心选择路面 各结构层的类型 确定各层的合理层位与合理厚度 正确确定路面结构设计参数 如土基回弹模量 沥青混合料设计参数 基层垫层材料设计参数 合理进行各层 材料组合设计 加强沥青路面的防水 排水设计 提高沥青面层压实度 较小空 隙率 一是要采用半钢性和基层与底基层 半刚性基层具有高强度和较高的模量 可避免沥青路面荷载性裂缝的产生 二是合理确定路面厚度 作为柔性路面 根 据其道路等级 交通量 自然地基地质情况 道路基层情况和施工季节综合因素 计算其设计厚 三是重视沥青混合料的级配设计 采用密级配沥青混合料 四是 在路面结构层中设置各种类型的应力吸收层和设置某种土工织物 以消除应力集 中 五是使用粘层油 粘层油是指在封层之间或具有裂缝的路面层之间的涂刷层 它能有效地去除反射裂缝 六是设置专门的一层隔水层 减少路面水下渗 使路 面水沿路面纵坡 横坡排走 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 7 3 3 严格施工质量 施工作业质量控制 在提高路面使用性能方面是最为重要的 基本原因是 结构层设计 材料的选择等方面的因素 虽然对路面使用性的提高有影响 但是 设计和材料的选择一旦原则性的问题确定后 实施起来不容易有大的偏差 而施 工作业涉及到人的因素 又与机具的性能有很大的关系 施工又是露天作业 受 到气候和环境的影响 人的因素又与知识技能水平 甚至情绪的变化而有所不同 因此 可变因素多 在质量控制中 平整度和压实度的控制是最重要的 也是影 响使用性能的两个关键 3 4 沥青路面养护 预防沥青路面出现病害 工程竣工后加强养护 提高养护质量能有效地的防 止病害的发生和继续扩散 应随时掌握路面的使用状况 加强日常维修保养 及 时修补各种损坏 保持路面清洁完好 无杂物 无堆积物 疏通排水设施 避免 积水渗入路基 路面 影响路面的强度和稳定性 1 纵横向的施工缝是路面的薄弱环节 应加强初期养护 随时用 3m 直尺 量测平整度 经拉毛后 用混合料调平 压实 开放交通初期 应控制 车速不超过 20Km h 不得制动和掉头 如有损坏 要及时处理 2 沥青路面日常养护要保持路面平整 横坡适度 线性顺直 路容整洁 排水良好 要加强路况巡查 掌握路面情况 随时排除损害路面的各种 因素 及时发现病害 研究分析病害产生的原因 并有针对性的及时对 病害进行维修处理 把病害消灭在萌芽状态 提高路面的工作性能和使 用寿命 3 加大 四新 技术的推广应用 在吸收消化上下功夫 对于 四新 技术不 能采取观望和等待的态度 而要积极吸收消化 最后通过实践选择符合 我们自身特点的新材料 新工艺 新技术 新设备 4 加大裂缝处置专业技术人才的培养 在综合技能上下功夫 不论管理者 监理者 施工者包括材料供应商都要在新的技术 材料 结构方面进行 研究 而这些研究主要靠人才 这些人才不仅要对本专业很了解 还要 计算机管理系统很了解 在此基础上突出技术人员的综合性 从管理角 度讲 就是集管理技术 监理指标控制 施工关键工艺把握于一体 高速公路沥青路面破损类型及原因分析与对策研究 8 结束语 在沥青混凝土