楊洪镅
(山西誠信市政建設有限公司,山西 太原 030024)
瀝青路面有表面平整、無接縫、行車平穩(wěn)、舒適、噪音小、易修補等優(yōu)點,成為城市道路最主要的路面結構形式。然而,瀝青混合料是一種粘彈性材料,瀝青路面結構本身存在著溫度穩(wěn)定性差、易老化、易變形等種種缺陷,再加上氣候條件復雜、超載運營嚴重及設計、施工、管理中存在缺陷等諸多因素,致使我國已建的瀝青路面的早期損壞的現(xiàn)象較為嚴重,主要表現(xiàn)形式有:車轍、坑槽、波浪、剝落、龜裂、松散、沉陷、凍脹和泛漿、泛油等,嚴重影響道路的使用性能和使用壽命。
與公路相比,城市道路瀝青路面的設計、施工和運營條件有其特點,瀝青路面早期損壞的成因與防治重點也有不同。因此,深入分析影響城市道路瀝青路面質量的各種因素,針對性地尋求提高城市道路瀝青路面質量的各種對策,對延長城市道路瀝青路面的使用壽命、降低城市道路建設成本、方便城市居民的出行具有重要的意義。
城市道路瀝青路面病害形式多,產(chǎn)生原因紛繁復雜,歸納起來主要有以下幾類。
車轍是在高溫條件下,瀝青混合料的強度和模量急劇下降,車輪反復碾壓作用,荷載應力超過瀝青混合料的穩(wěn)定度極限時,使流動變形不斷積累形成車轍,這種車轍即為瀝青混合料的流動性車轍或失穩(wěn)性車轍。
車轍對車輛行駛的舒適和安全均產(chǎn)生較大影響。根據(jù)統(tǒng)計資料,夏季高溫地區(qū)、大型車輛及重載和超載車行駛較多的路段,車轍已成為瀝青路面主要破壞形式。
裂縫是瀝青路面最常見的病害之一。瀝青路面的裂縫包括:橫向裂縫和縱向裂縫。不同類型裂縫產(chǎn)生的原因有所不同。
溫縮裂縫是橫向裂縫的主要形式。在冬季氣溫驟降時,瀝青混合料的應力松馳趕不上溫度應力的增長,同時勁度急劇增大,超過混合料的極限強度或極限拉伸應變,便會產(chǎn)生開裂。除一次性降溫造成的溫度收縮裂縫外,另一種情況是溫度反復升降導致的溫度疲勞裂縫。
另一類橫向裂縫是反射性裂縫,反射源包括瀝青路面以下的水泥混凝土路面接縫、舊路面的原有裂縫,以及水泥、石灰等無機結合料穩(wěn)定材料的半剛性基層的收縮裂縫,這些裂縫在交通荷載或溫度作用下,由下層逐漸反射到表面。
縱向裂縫大多是由于路基差異沉降或路面施工裂縫引起,當老路拓寬時新舊路基連接不牢固,半填半挖路基的不均勻沉降,基層施工與面層施工時縱向接縫的接茬未能妥善處理,均可引起路面縱向裂縫。
瀝青路面的水損害破壞,是指在瀝青路面內(nèi)部存在水的條件下,經(jīng)受反復交通荷載和溫度脹縮的作用,一方面水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上,同時由于動力水的作用,瀝青膜逐漸從集料表面剝離,并導致集料之間的粘結喪失而使路面發(fā)生破壞。
目前在我國很多瀝青路面空隙率大,透水和蓄水情況較普遍,水損害破壞問題相當嚴重,在多雨及季節(jié)性凍脹地區(qū),雨季或春融季節(jié)路面唧漿、松散、坑槽成為最嚴重的破壞形式。
瀝青路面的主要表面功能是平整度和抗滑性能,要求表面不僅平整,而且要粗糙,即較大的宏觀粗糙度和微觀粗糙度。其中微觀粗糙度取決于粗集料的耐磨光性能,宏觀粗糙度取決于路面構造深度,這些均與瀝青混合料的材料和級配直接相關。
很多瀝青路面由于礦料級配不良,面層空隙率大,路面透水及瀝青老化快,從而導致抗滑性能不足和耐久性差。
城市道路的特點,決定了瀝青路面使用壽命受多種因素的影響,主要包括如下幾個方面。
隨著我國經(jīng)濟快速增長,交通量迅速增長,加上我國城市現(xiàn)有路網(wǎng)密度小,結構不合理,城市道路交通擁擠成為常態(tài),交通量荷載繁重,另外城市道路交叉口多,車速低,車輛在交叉口范圍頻繁加減速對路面損傷較大,加劇了城市道路早期損壞的程度。重載、超載、低速和交通渠化的交通特點,使車轍成為城市道路瀝青路面最為主要的路面早期損害形式。
另一方面,為方便市民出行,城市道路路面施工一般不中斷交通,邊通行邊施工。為給行人提供方便,還往往在夜間施工。這在方便人們出行的同時,卻給路面的施工質量留下了許多隱患。
各地區(qū)城市的氣候環(huán)境不同,各路段的環(huán)境不同,造成瀝青路面的早期破壞也不相同。如高溫地區(qū)夏季造成路面的軟化泛油、車轍,溫差較大的寒冷地區(qū)冬季造成的低溫開裂和凍融開裂,降雨量大、地下水位高、排水處理不當造成的路基下沉、翻漿及水侵害,城市污水、污染直接作用路面的破壞等都影響著路面的使用壽命。
不同于公路道路,城市道路路下給水排水管線和構筑物縱橫交錯,給施工造成了很大困難,路基質量也受到影響。另外,各種窖井容易造成地表水下滲,引起路基塌陷。部分工程由于規(guī)劃、部分協(xié)調不到位,二次、多次施工對路面質量影響很大。
城市道路的路面上窨井的井蓋較多,嚴重影響了路面的平整度,在交通量日益增大的情況下,路面破壞的機率大大提高。
與公路相比,城市道路建設一般里程少,路面結構設計相對不受重視,設計路面結構往往千篇一律,缺少專題研究。此外,目前城市道路的瀝青路面設計規(guī)范相對較少,多采用公路規(guī)范,路面結構設計多未考慮城市道路的特點,這是目前造成瀝青路面早期破壞的重要原因之一。
在城市道路的施工中,不論是在路基中,還是在路面上,都要受到許多地下設施、交叉路口多等因素的影響,機械化施工程度相對較低,人工操作比重較大,加上部分施工隊伍素質不高,質量控制不嚴,管理水平低,使施工質量難以達到規(guī)范要求。
在城市道路的施工中,有許多項目為保證快速通車,甚至屬于“獻禮工程”,為了在追趕時間任務,不按規(guī)范要求進行施工,施工質量難以保證。
如上所述,影響城市道路瀝青路面使用壽命的因素是多方面的。因此,要延長城市道路瀝青路面使用壽命,必須從設計、施工和管理等各個環(huán)節(jié),都采取針對性的措施,消除每個環(huán)節(jié)存在的隱患,從總體上提高路面質量,延長路面使用壽命。
設計單位應重視路面結構設計,根據(jù)城市道路的氣候條件、交通狀況、車輛超載超限等實際深入調查分析,進行路面結構設計和厚度計算。路面設計應有針對性,避免千遍一律、照搬照抄。另外,路面設計應與路基設計綜合考慮,確保路基強度與穩(wěn)定,做好軟基路段、填挖交接處等特殊路段的路基設計,為確保路面質量提供保障。
針對車轍是城市道路瀝青路面主要的路面早期損害形式,在設計階段,可考慮采取措施減少路面車轍:
(1)根據(jù)工程所在地區(qū)的氣候條件選擇瀝青標號,對于夏季持續(xù)高溫的地區(qū),可以結合當?shù)氐脑O計經(jīng)驗,選用高質量、高粘度的重交通道路瀝青,并添加瀝青改性劑;對高等級道路、重交通道路建議瀝青路面上、中面層雙層改性。
(2)在城市道路交叉口、車站或大縱坡路段,瀝青路面考慮添加抗剝落劑。
(3)在混合料類型選擇時應該選擇偏粗的C型密集配瀝青混合料和SMA瀝青混合料。
3.2.1 路基施工
要嚴格控制路基壓實度,路下構筑物、管線施工質量控制,預防路面塌陷。窖井基礎密實,砌筑保證質量,內(nèi)抹灰達到防滲要求,井坑回填,分層夯實。注意井蓋和路面的高度和坡度,確保護圈混凝土標號。嚴格控制路下各類管線的回填質量,控制施工質量,確保路基穩(wěn)定,避免因路基強度不足、沉陷、開裂引起的路面早期損害。
3.2.2 路面施工
在城市道路瀝青路面的施工過程中,由于很多先進的設備和施工方法難以采用,人工攤鋪或人工配合機械施工非常普遍,給瀝青路面施工的平整度、壓實度控制增加了難度。應各自采取工程措施確保施工質量。
(1)路面結構施工要抓好路面結構試驗段的施工,只有在試驗段施工的各項工藝參數(shù)等可達到相應的質量標準要求,并獲得業(yè)主、設計、監(jiān)理的認可后,方可組織規(guī)模化施工。
(2)能采用攤鋪機施工的部分,應盡量采用攤鋪機;不能采用攤鋪機作業(yè)的部分,再采用人工攤鋪施工。
(3)保障良好的施工環(huán)境,瀝青面層施工盡量選在干燥無雨、溫度適宜、能見度高的時候攤鋪,盡量克服交通壓力,延緩交通開放時間,嚴格控制超載重車的進入。
(4)瀝青路面縱縫的搭接應盡量采用熱接縫,不能采用熱接縫時,在攤鋪另半幅之前,需將縱縫邊緣切齊并清掃干凈,涂上少量粘層瀝青。攤鋪時,與已攤鋪好的半幅重疊5~10 cm,并將攤鋪好的半幅上的混合料鏟除。
(5)與管線井相接處施工控制。攤鋪瀝青混合料前,先用磚將井座部分砌實,路面攤鋪、碾壓一次到位,以保證路面平整和碾壓密實。
城市道路建設項目的決策、管理者對工程質量的保證起著核心作用。行業(yè)主管單位、建設單位應,加強質量意識,提高管理水平。
為減少瀝青路面早期損壞的發(fā)生,在項目建設階段,應加強設計和施工質量監(jiān)督和管理,保證路面材料質量,加強部門協(xié)調,盡量避免地下管線二次、多次施工。另外,保證合理工期,綜合考慮近遠期利益而不隨意壓縮投資,是減少瀝青路面早期損壞的重要因素。在運營管理階段,應加強路面早期養(yǎng)護,治理超載超限車輛,通過合理交通手段,提高車輛運行速度。
城市道路瀝青路面的質量受到交通量大、車速低、地下管線多、工期緊各種因素的影響。要想提高路面的質量,盡量避免早期損害的發(fā)生就必須從設計、施工、管理等各個環(huán)節(jié)嚴格把關,只有這樣才能保證城市道路瀝青路面的使用壽命,節(jié)約成本,更好地起到交通服務作用。
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