浅析高速公路沥青混凝土路面早期坑槽破坏.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅析高速公路沥青混凝土路面早期坑槽破坏.精品文档.浅析高速公路沥青混凝土路面早期坑槽破坏浅析高速公路沥青混凝土路面早期坑槽破坏沈元军杨秀峰(甬台温高速公路宁波二期管理处宁海收费管理所)(北京市公路局公路设计研究院)高速公路是国家的基础设施,是经济发展到一定阶段的必然产物,也是一个国家现代化水平的重要标志之一.我国高速公路从20世纪70年代开始研究规划,80年代开始建设.1988年我国第一条高速公路一沪嘉高速公路的建成通车,实现了高速公路零的突破,至1999年l0月31日,随着济泰高速公路的建成通车,我国高速公路的通车里程突破10000km,截

2、止2001年我国高速公路的通车里程达到19453km,跃居世界第二.高速公路的建设对我国政治,经济,文化的发展与交流起到了积极作用.在我国已通车的高速公路中,沥青混凝土路面约占75%左右,沥青面层的厚度多数为1516cm,一部分为912cm,少数为18cm以上.不管哪种厚度的沥青混凝土路面,随着时间的推移,路面的各种不同类型的破坏也日益显现于世人面前.以甬台温高速公路宁波二期段为例,笔者调查发现,通车一年来,已产生了程度不同的几种早期破坏:坑槽,麻面,松散掉渣,桥头(涵洞)跳车,搓板等,其中以坑槽破坏最为常见.下面一一讨论产生的原因及处理措施.一,产生原因分析1.水破坏自由水是沥青混凝土路面的

3、破坏因素中最普遍,最严重的因素,大多数类型破坏的产生过程中都有水破坏的催化作用.自由水导致坑槽产生过程,大致为:自由水渗透伴随冲刷导致唧泥,唧泥导致龟裂,龟裂导致松散,松散导致破碎,破碎导致坑槽.因沥青混合料生产的变异性大,摊铺过程中沥青混合料局部离析,路面压实度不够,路面不均匀沉陷,积水及沥青混凝土面层产生的细微裂缝,致使面层结构中存在空隙,这就导致自由水可以浸入并滞留在沥青混凝土面层,自由水使沥青与碎石的粘结力减弱,在大量行车荷载作用下,滞留在沥青混凝土面层下部的自由水使矿料(特别是粗粒矿料)表面覆裹的沥青膜逐渐剥落,使沥青混凝土的强度逐渐损失,直至完全松散.只要自由水浸入并滞留在沥青混凝

4、土的孔隙中,不管是传统纯沥青混凝土,还是改性沥青或抗剥落剂的SMA,在大量行车作用下,都会产生沥青剥落现象并产生坑槽.有些桥梁的沥青混凝土铺装层也会出现坑槽病害,主要是因为桥面泄水孔开口朝上,虽表面水能流人泄水孔而排出桥面,但桥面渗水无法进入泄水孔,也没有排水出路,桥面渗水长期滞留在桥梁水泥混凝土整平层与沥青混凝土铺装层间,如桥梁水泥混凝土整平层施工质量不好,长期浸水后极易成为软弱夹层,从而导致沥青混凝土铺装层破坏.这种破坏易发生在连续箱梁的顶面负弯矩区所对应的桥面铺装层处.当然自由水产生的破坏有好几个方面,坑槽破坏只是其中最典型的最严重的水破坏现象.2.基层施工质量差由于二灰碎石半刚性基层的

5、整体强度与材料,拌和,摊铺,养生等多种因素密切相关,任何一个环节出问题均可导致其不能形成均匀坚固的板体结构,从而因半刚性基层局部强度不足而引起沥青混凝土面层开裂,如雨水从裂缝浸入,并渗入到基层表面,使基层表面被水泡软,此时在汽车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步掏空,使沥青混凝土路面产生网13裂,沉陷,进而形成坑槽.也有是因在基层施工中,为保证基层的压实度,基层设计厚度较厚(>20cm,高速公路一般是高填土路基)时,就必须分层施工,在目前的所用基层材料条件下,就不可避免地出现层间结合薄弱环节,上下基层之间因不连续而出现层状结构,这就改变了基层结构的受

6、力状况.在上下基层分层的情况下,虽然下基层的弯拉应力(变)有不同程度下降,但上基层弯拉应力(变)有较大增幅,上下基层的弯拉应力(变)在数值上相差一个数量级,从而导致上基层因应力,应变过大而破坏.特别是当上下基层施工厚度分配不合理时,这种上基层破坏更是明显.3.沥青与石料粘结性差规范要求高速公路沥青混凝土路面沥青与石料的粘结力不小于4级,有的路段在试验时其粘结力是符合要求的,但在沥青混合料生产时,因石料的差异或沥青用量偏小,使得沥青与石料的粘结力不足,致使混合料逐步松散,进而形成坑槽.4.车辆油渍污染因车辆维修或翻车等原因,汽车用油渗入路面空隙,使沥青混合料松散并逐步使路面形成坑槽.这种原因形成

7、的坑槽往往较深,有的甚至达到整个沥青面层厚度.目前,大多数高速公路上超载现象非常普遍,据调查,在超载现象比较严重的高速公路上,往往油污是造成路面坑槽的主要原因.5.汽车超载的影响目前汽车超载现象非常突出,由于汽车超载,轴载换算系数明显增加.有关资料表明:超载30%时,换算系数为满载的3.131倍,超载60%时,换算系数为满载的7.725倍,超载100%时,换算系数为满载的20.393倍,使得累计标准轴次大大增加,使路面结构使用寿命明显缩短,同时,在重载作用下,路表弯沉及结构层应力明显增加.资料表明:重载(130kN)作用下的路面结构理论弯沉值与基层及底基层层底拉应力均比标准轴载(100kN)作

8、用下增大约30%.因此汽车超载是造成路面破坏,尤其14是路面结构早期破坏的重要原因之一.6.人为破坏由于驾驶员缺乏高速公路意识和必要的形成知识,加上没有对驾驶员进行系统的培训和教育,如没有养成上高速公路前经常检查车辆性能的习惯,致使在高速公路上经常有驾驶员因为车辆故障而任意停车,因为涉及自身经济利益,一般情况下驾驶员不是请求急救中心帮助,而是自己就在高速公路上修车,这不仅易发生交通事故,而且因为千斤顶局部接触沥青混凝土路面,造成路面强制性破坏即坑洞.随着荷载的反复作用,小坑洞就变成了大问题,坑槽也就随之产生.特别是一些浅坑,无法当时处理,只能等它变大后修补,也就影响了高速公路的交通安全.据不完

9、全统计,这种因千斤顶局部抵压路面造成的坑槽破坏占总数的15%以上.二,处理措施1.水破坏处理措施水破坏产生的小坑洞经常是一个个孤立的,而且有的路段数量较多,有的路段数量较少等情况来看,实际摊铺的沥青混凝土常常是不均匀的.沥青混凝土的不均匀性愈大,沥青混凝土的压实度愈小,现场孔隙率愈大的地方愈易发生水破坏而产生坑洞.因此处理措施要分内外两个方面:内因是提高沥青混合料自身的抗渗透能力,因为实际情况是沥青混凝土面层中哪一层孔隙率大,一旦水进去,那一层就会产生水破坏.为提高沥青混凝土的抗水损坏能力,减少水的浸人,宜各层都采用密级配沥青混凝土(专门设计的排水层不包括在内).但这样一来沥青用量,细料用量也

10、相应增加,易产生高温病害.通过几年的实践来看,在沥青混合料配合比符合规范的前提下,提高粒径50mm矿料的用量,并控制在50%左右,空隙率控制在35%,油石比采用低限,控制在45%,从而在保证获得较大的抗高温病害能力的同时,其也获得较大的抗渗透能力.(下转第20页)s.2=47.8MPa<无需加固.稳定性验算稳定性最不利情况出现在墩身两侧加载完成时,由于设计时已验算通过,在此不再作墩身承受单侧梁体压力时的稳定性验算.3.下悬挂贝雷桁架的施工方法及注意事项(1)下悬挂贝雷桁架的施工方法在安装好140钢棒和吊环后,可以在地面上将每2列桁架拼装成一组,用2台3t卷扬机同步起吊安装,再行加固.支架

11、上槽钢及方木,模板等材料可以通过已现浇空心板梁部分以人力运送到位.按设计要求张拉完毕后,贝雷桁架采用人力配卷扬机单列拆除.(2)施工中注意事项为了使结构在预想状态下受力,施工中必须注意以下问题:预埋铁管位置要正确,上下水平,每两根成一组,预埋误差不得超过5mm,以免贝雷桁架组安装困难,并增加附加力.加工构件的尺寸以及质量要满足施工要求.140钢棒安装后,用铁条楔人钢棒顶上空隙使之固定,防止钢棒在灌注混凝土过程可能发生的上下挠动,并减轻钢棒对其下盖梁两侧混凝土的局部压力作用.安装贝雷桁架组时,要使两端吊环离开盖梁的距离大致相等,最大位置偏差不得超过2em,以保证每根钢棒受力位置相对均衡.四,结束

12、语根据施工结果证明该方案有以下优点:1.一次性消耗辅助材料用量较少,新加工构件数量较少,并且容易加工;2.拼装拆除不需要大型吊机,用人工和卷扬机作业即可,机械投入少;3.模板安装,钢筋绑扎,混凝土灌注的施工场地宽阔;4.混凝土灌注后桥面即可提供新的施工场地;5.平台刚度大,现浇混凝土时最大下沉量不足3em.(上接第14页)外因是提高13常养护能力.(1)13常养护中应经常检查疏通排水设施,确保排水通畅,降低水位.(2)修补坑槽等病害时严格操作规程,确保施工质量,减少地表水的渗透.建议采用以下工艺:铣刨坑槽,切缝机切割成方形,清除碎石,混凝土等杂物,喷洒粘层油,坑槽四周刷100#石油沥青,摊铺后

13、振动碾压,检查平整度,然后才放行.(3)在修补坑槽时,在可能的情况下采用热补法,尤其深坑槽必须采用热补法,应急时或浅坑槽才采用冷补法.2.沥青与矿料粘结性问题处理措施水一旦进入沥青混凝土中,在快速重载车辆作用下容易产生沥青剥落现象.为减轻沥青剥落现象,改善沥青混凝土的水稳定性和耐久性,需要增强沥青与矿料粘结力.对于用作20中面层和底面层的沥青混凝土,最好保证沥青与矿料的粘结力不小于4级,对于用作表层的沥青混凝土,最好保证沥青与矿料的粘结力不小于5级.为达到这一要求,一般都需要添加抗剥落剂.3.人为破坏处理措施解决人为破坏问题,涉及到很多方面,但是首先必须建立一个适合高速公路管理的管理体制,建立一个健全的法规体系,让高速公路管理有法可依,而不是依赖于行政干预和部门协调.根据公路法的有关规定,各级交通主管部门是公路工作的主管部门,即行使公路行业管理职责.但就以何种方式,如何行使以及行使哪些管理职责却缺乏相应法律,法规,导致交通主管部门与高速公路经营主体之间定位不清,关系不明.形成大家都在管,谁都不负责的扯皮现象.