一、概述
瀝青路面裂縫是較為普遍的早期破損現(xiàn)象,在我國半剛性基層瀝青路面中已有充分表現(xiàn),幾乎所有的半剛性瀝青路面在通車1~3年內(nèi)都會出現(xiàn)裂縫。裂縫一旦出現(xiàn),就應(yīng)及時處理,特別是基層斷裂的反射裂縫,隨著地表水的侵入,裂縫兩側(cè)便出現(xiàn)高差、沉陷,并伴有唧漿現(xiàn)象。
二、裂縫產(chǎn)生原因分析
瀝青路面出現(xiàn)裂縫損壞的原因很多,諸如半剛性基層裂縫引發(fā)的瀝青表層反射裂縫、溫度應(yīng)力超過材料強度引起的溫度裂縫、瀝青老化、交通荷載反復(fù)作用引起的疲勞裂縫等。
反射裂縫產(chǎn)生的機理:一般認為反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是由于基層開裂后,不能很好地傳遞應(yīng)力,當裂縫兩側(cè)基層發(fā)生水平或垂直方向的移動時,在裂縫頂面的瀝青面層中產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而引發(fā)反射裂縫。
在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中,由于半剛性基層材料的干燥收縮或溫度收縮導(dǎo)致基層結(jié)構(gòu)的開裂。基層的裂縫由于降溫而繼續(xù)拉開,開裂的基層水平位移對也在產(chǎn)生溫度收縮的面層內(nèi)產(chǎn)生較大的附加拉應(yīng)力,兩個拉應(yīng)力疊加,一旦超過瀝青混合料的抗拉強度,瀝青路面就會開裂。
在行車荷載駛經(jīng)瀝青面層較薄的基層裂縫過程中,首先是軸載駛近裂縫一側(cè),裂縫兩側(cè)產(chǎn)生較大的相對位移,在瀝青面層中產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力;當軸載位于裂縫上方時,裂縫兩側(cè)無相對位移,瀝青路面主要承受彎拉應(yīng)力作用;當軸載駛離裂縫時,瀝青面層中產(chǎn)生與第一次相反的剪應(yīng)力。在這個過程中瀝青路面承受兩次剪應(yīng)力和一次彎拉應(yīng)力作用,直接結(jié)果是引起反射裂縫的產(chǎn)生和擴展。
三、瀝青路面快速路裂縫產(chǎn)生唧漿、錯臺后的處理方案
瀝青路面裂縫處理重點應(yīng)該放在裂縫出現(xiàn)初期,做好封閉防水工作。
(一)、快速干道唧漿裂縫的特點
根據(jù)對上海外環(huán)線浦東段瀝青路面已出現(xiàn)唧漿裂縫的分析,唧漿裂縫病害存在以下幾個特點:地下水位高。浦東地下水位普遍偏高,在絕對高程在3米左右;外環(huán)線道路路面標高在4米左右,這樣道路路基位于地下水表面,長期處于飽和狀態(tài)。為降低地下水位設(shè)計方案中增設(shè)了盲溝。
道路路基多為填土路基。為保證道路路基強度,設(shè)計采用了30厘米厚的石灰土作為路基,替代了傳統(tǒng)采用的礫石砂墊層。
裂縫兩側(cè)基層軟化破損,結(jié)構(gòu)承載力下降,出現(xiàn)明顯沉陷特征。瀝青路面沿裂縫方向形成2米寬的不均勻沉降區(qū)域。
裂縫唧漿嚴重。在降雨時和降雨后,當車載行使過裂縫時,裂縫唧漿十分明顯,漿液呈發(fā)白的土黃色,初步分析為石灰土路基、三渣基層軟化溶解后的泥漿。證明裂縫貫穿到路基。另外,重載、密集的交通流加速了裂縫的發(fā)展。
(二)、瀝青路面快速路唧漿裂縫的處理方案
1 、針對地下水,采用排水、封閉相結(jié)合的處理方法,并采用石灰樁增加原有路基強度。
(1)、采用開溝排水的方法排除路基中的積水,同時增設(shè)盲溝降低地下水位。在道路路基兩側(cè)沿道路方向開挖排水明溝,將裂縫處土路基中地下水位降低。開溝位置設(shè)在裂縫端頭(靠集水口一側(cè))緊貼三渣基層,寬度60厘米,長度與準備開挖邊線平齊,溝底標高距墊層下表面40厘米。將排水溝與已有或路面排水系統(tǒng)連通,使?jié)B出水分可以自由排除。將排水溝用土工布包裹的碎石(5~40mm)填至防水卷材高度。然后采用原土回填溝槽,夯實后恢復(fù)原狀。
(2)、土路基采用石灰樁加固處理
a、樁體材料:采用生石灰黃砂混拌材料。生石灰要求采用磨細生石灰,有效cao含量不低于55%;石灰同中粗砂以7:3(質(zhì)量比)混合干拌均勻。
b、樁體規(guī)格為:直徑10厘米、高50厘米圓柱體。樁位為單排樁,各樁間距50厘米。
c、路床整平后,確定排樁線,排樁線位于原裂縫主線上,用直徑10厘米鋼管按照從兩側(cè)向中央的順序人工打孔,并灌注石灰水泥混合材料,搗實。
(3)、 原來石灰土路基的基礎(chǔ)上增加15厘米礫石砂或碎石作為墊層。并使墊層同(1)中盲溝連通。
2、采用密集配粗粒式瀝青砼(ac-30)作為道路基層,防滑瀝青砼ak—13作為道路面層。根據(jù)不同的破損情況確定不同的維修策略。
挖寬度確定的原則:
(1)、修補面為矩形;
(2)、修補長度為此處路面寬度;
(3)、修補寬度,同時滿足以下幾點:
a、 邊線距裂縫最小距離為40厘米;
b、 裂縫兩側(cè)沉陷變形部分在修補邊線之間;
c、 為保證壓實,土路基部分最小開挖寬度為80厘米
開挖截面采用梯形開挖,根據(jù)破損程度分為兩種情況:
a、三渣基層斷裂的情況,見開挖示意圖(一) (略)
b、三渣基層未破損的情況,見開挖示意圖(二)(略)
對同一裂縫不同車道損壞程度不同的情況,將以上兩種開挖方式相結(jié)合,注意保證防水卷材的連續(xù)性。
3、其他注意事項
a、關(guān)于碾壓。為確保修復(fù)質(zhì)量,壓實后達到驗收標志要求,采用修路王攜帶的便攜式振動壓路機,此壓路機寬度為67厘米。壓實采用先靜壓兩遍,再振動壓實,碾壓不到的邊角,采用沖擊夯處理。粗粒式瀝青砼壓實度不低于95%。
b、 粗粒式(ac-30)瀝青砼,按每層10厘米松鋪厚度人工攤鋪,并采用修路王攜帶的振動式小型壓路機碾壓。碾壓前溫度不低于120攝氏度,碾壓終止溫度不低于70攝氏度,碾壓后瀝青砼層厚小于8厘米。
c、 設(shè)防水卷材。17厘米厚的瀝青砼面層攤鋪前,在加寬臺階處增設(shè)自粘式防水卷材,和自粘式玻璃纖維格柵網(wǎng)片。然后繼續(xù)同b的要求分層攤鋪碾壓至上面層底部。
a) 在上面層底部加寬處鋪設(shè)自粘式玻璃纖維格柵網(wǎng)片。玻璃格柵橫向搭接寬度10厘米。
b) 上面層采用ak-13瀝青砼。修復(fù)段采用中心拋高1厘米攤鋪。振動碾壓,使其密實度達到98%后,用修路王對新老接縫處進行加熱處理,加熱后用壓路機再次壓實。
d、 當天氣氣溫較低,應(yīng)采用瀝青保溫車保證瀝青砼的溫度;粗粒式瀝青砼攤鋪45厘米,難免在通車中出現(xiàn)沉降,所以采用粗粒式一次性攤鋪到路面標高,開放交通,待兩周后沉降穩(wěn)定后再銑刨攤鋪上面層。
四、唧漿裂縫處理實例
由于05年冬季持續(xù)低溫多雨,道路交通流量一直處于飽和狀態(tài),加之車輛超載現(xiàn)象嚴重,致使a20路面部分裂縫出現(xiàn)局部“翻漿”現(xiàn)象,并伴隨裂縫兩側(cè)出現(xiàn)沉降。經(jīng)過對病害情況進行分析,制定了施工方案。
4月份氣溫開始回升,下旬雨水減少,給施工創(chuàng)造了天然的條件。經(jīng)過各方面精心準備,20日夜,在外環(huán)線北側(cè)車道40k+300處進行了嘗試性施工。 設(shè)為首頁
首先,施工前一周,在裂縫橫端頭處的綠化帶中開挖長2米、寬0.6米、深度1.2米集水坑,并將坑與近處的雨水井相連,將坑頂覆蓋,以防止雨水進入。經(jīng)觀察,靠裂縫側(cè)坑壁有泥漿水滲出,在坑底聚集。證明裂縫處路基中的水已經(jīng)達到超飽和狀態(tài)。
施工在4月20夜8點半開始。在開挖路槽的過程中發(fā)現(xiàn)三渣基層已經(jīng)軟化破損,失去強度,而且在路槽兩側(cè)的三渣斷面中還有泥漿滲出。石灰土路基已經(jīng)積水、松軟。
在清理排干路槽中積水以后,在路槽中心打入間距50厘米石灰樁14只,并在樁頂做好封閉處理。然后在路槽中鋪設(shè)15厘米厚的碎石墊層,在集水溝中也填滿碎石,并使地層與集水溝相連。采用便攜式震動壓路機碾壓碎石致密實。
在距路面標高約16厘米處鋪設(shè)土工布防水卷材。為了使土工布起到良好的防水作用,必須保證2%左右的橫坡,并使土工布與集水溝相連,這就要求在控制基層標高時提早考慮。通過對每次攤鋪厚度的嚴格限制,并且每一層都做的認真碾壓,使此次施工的瀝青砼壓實度達到了97%。
為了防止施工后由于壓實度、土基強度等原因可能造成的路槽沉降,此次施工采用粗粒式一次攤鋪到路面標高。果然,三天后此處沉降4厘米左右,第二次用粗粒式攤鋪平整,一周后,再次下沉3厘米并再次修復(fù),兩周后下沉趨于穩(wěn)定。5月中旬,按照原方案%考試大%銑刨后增設(shè)玻璃纖維格柵,并攤鋪防滑瀝青砼ak—13作為道路面層。
從施工結(jié)束,攤鋪上面層到現(xiàn)在經(jīng)過了兩個半月的時間,此處病害未見發(fā)展。唧漿裂縫得到了很好的處理。
五、結(jié)束語
維修快速路唧漿裂縫必須采用排水、封閉、土基加固相結(jié)合的策略。同時為保證快速開放交通,可以采用粗粒式瀝青砼作為道路基層,但施工中必須嚴格控制分層攤鋪厚度,以保證壓實度。針對粗粒式瀝青砼基層、軟化土路基可能產(chǎn)生的沉降,應(yīng)采用分期施工的策略。
瀝青路面裂縫是較為普遍的早期破損現(xiàn)象,在我國半剛性基層瀝青路面中已有充分表現(xiàn),幾乎所有的半剛性瀝青路面在通車1~3年內(nèi)都會出現(xiàn)裂縫。裂縫一旦出現(xiàn),就應(yīng)及時處理,特別是基層斷裂的反射裂縫,隨著地表水的侵入,裂縫兩側(cè)便出現(xiàn)高差、沉陷,并伴有唧漿現(xiàn)象。
二、裂縫產(chǎn)生原因分析
瀝青路面出現(xiàn)裂縫損壞的原因很多,諸如半剛性基層裂縫引發(fā)的瀝青表層反射裂縫、溫度應(yīng)力超過材料強度引起的溫度裂縫、瀝青老化、交通荷載反復(fù)作用引起的疲勞裂縫等。
反射裂縫產(chǎn)生的機理:一般認為反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展是由于基層開裂后,不能很好地傳遞應(yīng)力,當裂縫兩側(cè)基層發(fā)生水平或垂直方向的移動時,在裂縫頂面的瀝青面層中產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而引發(fā)反射裂縫。
在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中,由于半剛性基層材料的干燥收縮或溫度收縮導(dǎo)致基層結(jié)構(gòu)的開裂。基層的裂縫由于降溫而繼續(xù)拉開,開裂的基層水平位移對也在產(chǎn)生溫度收縮的面層內(nèi)產(chǎn)生較大的附加拉應(yīng)力,兩個拉應(yīng)力疊加,一旦超過瀝青混合料的抗拉強度,瀝青路面就會開裂。
在行車荷載駛經(jīng)瀝青面層較薄的基層裂縫過程中,首先是軸載駛近裂縫一側(cè),裂縫兩側(cè)產(chǎn)生較大的相對位移,在瀝青面層中產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力;當軸載位于裂縫上方時,裂縫兩側(cè)無相對位移,瀝青路面主要承受彎拉應(yīng)力作用;當軸載駛離裂縫時,瀝青面層中產(chǎn)生與第一次相反的剪應(yīng)力。在這個過程中瀝青路面承受兩次剪應(yīng)力和一次彎拉應(yīng)力作用,直接結(jié)果是引起反射裂縫的產(chǎn)生和擴展。
三、瀝青路面快速路裂縫產(chǎn)生唧漿、錯臺后的處理方案
瀝青路面裂縫處理重點應(yīng)該放在裂縫出現(xiàn)初期,做好封閉防水工作。
(一)、快速干道唧漿裂縫的特點
根據(jù)對上海外環(huán)線浦東段瀝青路面已出現(xiàn)唧漿裂縫的分析,唧漿裂縫病害存在以下幾個特點:地下水位高。浦東地下水位普遍偏高,在絕對高程在3米左右;外環(huán)線道路路面標高在4米左右,這樣道路路基位于地下水表面,長期處于飽和狀態(tài)。為降低地下水位設(shè)計方案中增設(shè)了盲溝。
道路路基多為填土路基。為保證道路路基強度,設(shè)計采用了30厘米厚的石灰土作為路基,替代了傳統(tǒng)采用的礫石砂墊層。
裂縫兩側(cè)基層軟化破損,結(jié)構(gòu)承載力下降,出現(xiàn)明顯沉陷特征。瀝青路面沿裂縫方向形成2米寬的不均勻沉降區(qū)域。
裂縫唧漿嚴重。在降雨時和降雨后,當車載行使過裂縫時,裂縫唧漿十分明顯,漿液呈發(fā)白的土黃色,初步分析為石灰土路基、三渣基層軟化溶解后的泥漿。證明裂縫貫穿到路基。另外,重載、密集的交通流加速了裂縫的發(fā)展。
(二)、瀝青路面快速路唧漿裂縫的處理方案
1 、針對地下水,采用排水、封閉相結(jié)合的處理方法,并采用石灰樁增加原有路基強度。
(1)、采用開溝排水的方法排除路基中的積水,同時增設(shè)盲溝降低地下水位。在道路路基兩側(cè)沿道路方向開挖排水明溝,將裂縫處土路基中地下水位降低。開溝位置設(shè)在裂縫端頭(靠集水口一側(cè))緊貼三渣基層,寬度60厘米,長度與準備開挖邊線平齊,溝底標高距墊層下表面40厘米。將排水溝與已有或路面排水系統(tǒng)連通,使?jié)B出水分可以自由排除。將排水溝用土工布包裹的碎石(5~40mm)填至防水卷材高度。然后采用原土回填溝槽,夯實后恢復(fù)原狀。
(2)、土路基采用石灰樁加固處理
a、樁體材料:采用生石灰黃砂混拌材料。生石灰要求采用磨細生石灰,有效cao含量不低于55%;石灰同中粗砂以7:3(質(zhì)量比)混合干拌均勻。
b、樁體規(guī)格為:直徑10厘米、高50厘米圓柱體。樁位為單排樁,各樁間距50厘米。
c、路床整平后,確定排樁線,排樁線位于原裂縫主線上,用直徑10厘米鋼管按照從兩側(cè)向中央的順序人工打孔,并灌注石灰水泥混合材料,搗實。
(3)、 原來石灰土路基的基礎(chǔ)上增加15厘米礫石砂或碎石作為墊層。并使墊層同(1)中盲溝連通。
2、采用密集配粗粒式瀝青砼(ac-30)作為道路基層,防滑瀝青砼ak—13作為道路面層。根據(jù)不同的破損情況確定不同的維修策略。
挖寬度確定的原則:
(1)、修補面為矩形;
(2)、修補長度為此處路面寬度;
(3)、修補寬度,同時滿足以下幾點:
a、 邊線距裂縫最小距離為40厘米;
b、 裂縫兩側(cè)沉陷變形部分在修補邊線之間;
c、 為保證壓實,土路基部分最小開挖寬度為80厘米
開挖截面采用梯形開挖,根據(jù)破損程度分為兩種情況:
a、三渣基層斷裂的情況,見開挖示意圖(一) (略)
b、三渣基層未破損的情況,見開挖示意圖(二)(略)
對同一裂縫不同車道損壞程度不同的情況,將以上兩種開挖方式相結(jié)合,注意保證防水卷材的連續(xù)性。
3、其他注意事項
a、關(guān)于碾壓。為確保修復(fù)質(zhì)量,壓實后達到驗收標志要求,采用修路王攜帶的便攜式振動壓路機,此壓路機寬度為67厘米。壓實采用先靜壓兩遍,再振動壓實,碾壓不到的邊角,采用沖擊夯處理。粗粒式瀝青砼壓實度不低于95%。
b、 粗粒式(ac-30)瀝青砼,按每層10厘米松鋪厚度人工攤鋪,并采用修路王攜帶的振動式小型壓路機碾壓。碾壓前溫度不低于120攝氏度,碾壓終止溫度不低于70攝氏度,碾壓后瀝青砼層厚小于8厘米。
c、 設(shè)防水卷材。17厘米厚的瀝青砼面層攤鋪前,在加寬臺階處增設(shè)自粘式防水卷材,和自粘式玻璃纖維格柵網(wǎng)片。然后繼續(xù)同b的要求分層攤鋪碾壓至上面層底部。
a) 在上面層底部加寬處鋪設(shè)自粘式玻璃纖維格柵網(wǎng)片。玻璃格柵橫向搭接寬度10厘米。
b) 上面層采用ak-13瀝青砼。修復(fù)段采用中心拋高1厘米攤鋪。振動碾壓,使其密實度達到98%后,用修路王對新老接縫處進行加熱處理,加熱后用壓路機再次壓實。
d、 當天氣氣溫較低,應(yīng)采用瀝青保溫車保證瀝青砼的溫度;粗粒式瀝青砼攤鋪45厘米,難免在通車中出現(xiàn)沉降,所以采用粗粒式一次性攤鋪到路面標高,開放交通,待兩周后沉降穩(wěn)定后再銑刨攤鋪上面層。
四、唧漿裂縫處理實例
由于05年冬季持續(xù)低溫多雨,道路交通流量一直處于飽和狀態(tài),加之車輛超載現(xiàn)象嚴重,致使a20路面部分裂縫出現(xiàn)局部“翻漿”現(xiàn)象,并伴隨裂縫兩側(cè)出現(xiàn)沉降。經(jīng)過對病害情況進行分析,制定了施工方案。
4月份氣溫開始回升,下旬雨水減少,給施工創(chuàng)造了天然的條件。經(jīng)過各方面精心準備,20日夜,在外環(huán)線北側(cè)車道40k+300處進行了嘗試性施工。 設(shè)為首頁
首先,施工前一周,在裂縫橫端頭處的綠化帶中開挖長2米、寬0.6米、深度1.2米集水坑,并將坑與近處的雨水井相連,將坑頂覆蓋,以防止雨水進入。經(jīng)觀察,靠裂縫側(cè)坑壁有泥漿水滲出,在坑底聚集。證明裂縫處路基中的水已經(jīng)達到超飽和狀態(tài)。
施工在4月20夜8點半開始。在開挖路槽的過程中發(fā)現(xiàn)三渣基層已經(jīng)軟化破損,失去強度,而且在路槽兩側(cè)的三渣斷面中還有泥漿滲出。石灰土路基已經(jīng)積水、松軟。
在清理排干路槽中積水以后,在路槽中心打入間距50厘米石灰樁14只,并在樁頂做好封閉處理。然后在路槽中鋪設(shè)15厘米厚的碎石墊層,在集水溝中也填滿碎石,并使地層與集水溝相連。采用便攜式震動壓路機碾壓碎石致密實。
在距路面標高約16厘米處鋪設(shè)土工布防水卷材。為了使土工布起到良好的防水作用,必須保證2%左右的橫坡,并使土工布與集水溝相連,這就要求在控制基層標高時提早考慮。通過對每次攤鋪厚度的嚴格限制,并且每一層都做的認真碾壓,使此次施工的瀝青砼壓實度達到了97%。
為了防止施工后由于壓實度、土基強度等原因可能造成的路槽沉降,此次施工采用粗粒式一次攤鋪到路面標高。果然,三天后此處沉降4厘米左右,第二次用粗粒式攤鋪平整,一周后,再次下沉3厘米并再次修復(fù),兩周后下沉趨于穩(wěn)定。5月中旬,按照原方案%考試大%銑刨后增設(shè)玻璃纖維格柵,并攤鋪防滑瀝青砼ak—13作為道路面層。
從施工結(jié)束,攤鋪上面層到現(xiàn)在經(jīng)過了兩個半月的時間,此處病害未見發(fā)展。唧漿裂縫得到了很好的處理。
五、結(jié)束語
維修快速路唧漿裂縫必須采用排水、封閉、土基加固相結(jié)合的策略。同時為保證快速開放交通,可以采用粗粒式瀝青砼作為道路基層,但施工中必須嚴格控制分層攤鋪厚度,以保證壓實度。針對粗粒式瀝青砼基層、軟化土路基可能產(chǎn)生的沉降,應(yīng)采用分期施工的策略。

