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        淺談高速公路路面裂縫的處理措施

        日期: 2016-03-25  文章來源: 未知  作者:admin  瀏覽量:
        一、引言
          我國高速公路建設近年來取得了巨大的進步,但隨之也出現了許多病害,如破損、裂縫、沉降等,其中裂縫是最常見,也是危害最大的一種。裂縫不僅影響路面美觀、降低平整度,而且會影響整個道路的使用壽命,特別是當路面開裂后,雨水就會通過裂縫滲到路面基層、底基層甚至路基,這樣會腐蝕混凝土路基,削弱基層、土基的強度,加速道路的破壞,縮短路面的使用壽命。因此,筆者認為很有必要及時對高速公路路面裂縫進行適當的處理。
         二、常見的裂縫類型及防治措施
          1. 常見的裂縫類型
          (1)橫向裂縫。橫縫是高速公路瀝青路面最常見的一種裂縫。橫縫大多數屬于半剛性基層開裂引起的路面反射裂縫,但也包括溫縮裂縫,當雨水沿這些裂縫滲入路面結構層內部,會縮短路面使用壽命。
          (2)縱向裂縫。分為自上而下的表面裂縫和自下而上的疲勞裂縫。此類裂縫主要是由于路基的不沉降而引起的,當路基施工過程中壓實不均勻,就會存在局部壓實不足的現象,通車后,在車輛荷載的長期作用下,路基進一步壓實固結,從而導致縱向裂縫的形成。
          (3)網裂。當基層局部強度不足,如膠結料偏少,集料離析,壓實度不足等,還有路基和面層的強度不足,如變形、下沉、孔隙率過大等,一旦受到重車的作用面層就會拉斷成裂縫,變形成為網裂。
          2. 高速公路路面裂縫產生的原因
          高速公路路面裂縫的產生主要受以下幾個因素的影響:路面材料的性能和路基的填料,施工工藝,氣候條件,車輛載荷等。
          (1)路面材料及路基填料。高速公路路面基層通常采用“水泥穩定碎石層+二灰碎石+石灰土底基層”結構,這種無機結合料是由固相、液相和氣相組成,固液氣三相在降溫過程中相互作用,使無機結合料穩定材料產生體積收縮。這其中水是此類材料溫度收縮的主要影響因素,水對無機結合料的影響主要通過毛細管張力、擴張作用和冰凍作用實現。當毛細水蒸發完后,半剛性基層材料的吸附水也會開始蒸發,顆粒表面水膜就會變薄,使得顆粒間距變小,分子力增大,導致整個路面層體積進一步收縮,吸附水引起的收縮量要比毛細管作用的影響大得多,當吸附水膜減薄到一定程度后,就會停止收縮。由于壓實后水泥的密度不足,土質不均勻,其中的水分蒸發使水泥穩定基層水分不斷減少,基層發生體積收縮,形成基層收縮裂縫,并導致裂縫頂端產生應力集中,裂縫向面層擴展,最終到達路表,形成反射裂縫。
          (2)氣候溫度條件。高速公路上瀝青面層上的非荷載裂縫主要是溫度裂縫,而裂縫的數量及分布密度與溫度下降幅度關系密切,隨著低溫持續時間增長,裂縫也會不斷增多和加密,同一條裂縫寬度也會逐漸加寬。當溫度較高的條件下,瀝青材料的良好的應力松弛性能使得溫度升降產生的變形不致產生過大的溫度應力,但當氣溫下降時,瀝青材料就會逐漸發硬并開始收縮,瀝青面層中產生的收縮拉應力如果超過了瀝青混合料的抗拉強度,瀝青面層就會開裂。尤其在日夜溫差大的地區,在瀝青面層中會產生較大的溫度應力,長期的溫度反復升降會導致瀝青面層溫度應力疲勞,減小瀝青混合料的極限拉伸應變,加上瀝青的老化使瀝青應力松弛性能降低,最終達到極限抗拉強度,使路面產生裂縫。
          (3)車輛載荷作用。在高速公路路面裂縫的各分車道的分布規律調查中,唧漿、裂縫的分布主要以行車道為主,路面橫縱裂縫交錯,甚至產生網裂,這充分說明重載車輛對路面裂縫的影響非常大,甚至使道路發生結構性破壞。調查表明,瀝青路面破壞往往集中在春秋多雨季節,當瀝青路面透水嚴重或排水不暢時,雨水通過瀝青面層空隙或縫隙,浸濕各結構層材料甚至路基土,使其變形增加,強度下降,承載力降低,使用壽命縮短。尤其是在行車荷載的作用下,進入路面結構層之間的空隙中的水分,會成為高孔隙水壓力和高流速的水流,沖刷層面材料,促使瀝青面層出現剝落、松散等病害,進而破壞整個路面結構的使用性能。
          3. 常見的裂縫防治措施。
          (1)貼縫帶貼縫處置法。首先清除裂縫污物,再根據裂縫大小,裁割好貼縫帶尺寸,一般為2cm寬,還要注意避免貼縫帶貼面受污染。用噴火槍烘烤貼縫帶,當縫面出現油點而貼縫帶粘貼面變油滑時,貼縫帶便可粘貼在縫面上。在貼縫縫膠收尾部分,烘烤時間應稍長一些。
          (2)機械灌縫。主要采用開槽機,灌縫機,空壓機等進行灌縫處理。包括開槽,清縫,灌縫,冷卻等工藝流程。是目前使用較多的一種灌縫處理方法。
          (3)普通灌縫法。即采用人工在現場對瀝青進行加熱,用鐵壺或專用器具進行灌縫,一般需澆灌2-3遍,待瀝青冷卻即可。此法簡便易行,費用較低,但處理效果較差,需每年重復施工,不提倡使用。
        三、京津塘高速公路裂縫處理措施
          京津塘高速公路是連接北京、天津和塘沽的高速公路,全長142.69公里,其中北京段35公里。
          京津塘高速公路北京段自1990年亞運會開通以來,已連續運營超過18年,路面老化、破損嚴重,而瀝青路面產生裂縫就是其中最主要的集中破壞之一。京津塘高速公路北京段路面裂縫較多,而且有的裂縫較寬較深,工作量大,因此采用機械灌縫。
          1.材料和設備的選用。
          (1)灌縫材料。灌縫材料采用從新加坡引進的的一種新型灌縫材料-高彈密封膏,此材料粘附性和抗老化能力強。
          (2)灌縫設備。美國科來福公司是世界上最大的一家生產公路養護設備的公司,本工程均引進該公司的設備。開槽機采用美國科來福公司的Model-200開槽機;清理機采用該公司生產的熱空氣槍進行清縫處理;灌縫機采用該公司的SS-125DC進行灌縫。
          2.灌縫工藝過程。
          (1)開槽。首先啟動開槽機,將發動機轉速調整至最大,然后抬起T型離合器手柄,搬動刀頭升降開關將裂縫跟蹤指示器對準裂縫,向后拉動開槽機,便可自動沿裂縫軌跡進行開槽作業。對于細縫可畫線作標記。
          (2)清縫。利用熱空氣槍產生的高壓空氣對開槽的裂縫進行清理,尤其是積水潮濕的裂縫,使用熱空氣槍既能清除塵土和殘渣,又能對裂縫進行烘干和一定程度的加熱,這樣能加強填縫材料與裂縫的粘合作業。
          (3)灌縫。啟動灌縫機,向加料倉中加入高彈密封膏,然后在控制箱上設定灌縫材料溫度,打開控制箱上燃燒器開關,加熱45分鐘左右,材料即可達到設定溫度,再將加熱軟管卸下,扣動噴槍上的扳機,就可以向裂縫中進行灌料,出料速度可以根據實際情況來調整。最后用密封膠在槽口左右各貼出30mm左右。
          (4)冷卻。灌縫后,讓密封膠冷卻20分鐘即可放行通車。
          3.應用效果。
          對裂縫灌縫處理半年之后,對該路段進行了檢測,檢測結果如下。
          (1) 對灌縫處進行滲水試驗,發現封水效果良好,路面的積水很難滲到地基層。
             (2)從抽芯和開挖情況看,漿液只進入了裂縫空隙,并沒有進入完好的瀝青層,說明取得了預期效果。
             (3)從彎沉檢測看,注漿后彎沉值明顯比注漿前減小,且與完好路段的彎沉值較接近,說明灌漿補縫確實起到了補強作用,且基層頂面反應模量也得到了提高。
         四、結束語
          從本工程的測試效果來看,說明機械灌縫不僅施工方便,而且對裂縫修復效果良好,今后的道路養護中應該更多的采用先進技術和設備,努力提高我國高速公路養護水平。
         

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