張海軍

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210017)

1 工程概況

阿岱至李家峽公路位于青海省東南部的海東地區(qū)化隆回族自治縣及黃南藏族自治州尖扎縣境內(nèi)，起點(diǎn)接平阿高速公路終點(diǎn)K39+000處，終點(diǎn)位于李家峽鎮(zhèn)K69+035，工程建設(shè)時(shí)分為A合同段和B合同段，其中A合同段和B合同段的高速公路長(zhǎng)度分別為11.591 km和4.869 km，B合同段還包含10.435 km的二級(jí)公路和3.140 km的立交互通段。由于該路段交通量較大，尤其阿岱至牙什尕段高速公路下行方向(右幅)尤為明顯，貨車比例較高，且重車超載現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致阿岱至牙什尕段高速公路長(zhǎng)大下坡方向的多個(gè)橋梁瀝青混凝土路面產(chǎn)生推移、壅包及車轍等病害，橋梁通行能力受到限制，而且對(duì)車輛的安全行駛造成嚴(yán)重威脅，有必要對(duì)橋梁鋪裝層瀝青混凝土路面的病害原因進(jìn)行深入調(diào)查，分析橋面鋪裝病害的產(chǎn)生原因，從而制定有針對(duì)性的病害處治方案。

2 橋面瀝青混凝土病害及原因

2.1 橋面瀝青混凝土的病害情況

根據(jù)橋面現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況可知，阿岱至牙什尕段高速公路路面病害主要以橋面推移壅包、唧漿為主(見(jiàn)圖1～2)，部分橋面出現(xiàn)輕度車轍。

圖1 橋面瀝青混凝土路面壅包

圖2 橋面瀝青混凝土路面唧漿

從路面病害的分布及發(fā)展來(lái)看，橋面瀝青混凝土鋪裝層發(fā)生較為嚴(yán)重的推移、壅包現(xiàn)象、致使橋面標(biāo)線已經(jīng)變形，主要集中在阿岱至牙什尕段高速公路下行(右幅)方向行車道；唧漿病害主要發(fā)生在橋面行車道處，尤其阿岱至牙什尕段高速公路上行方向(左幅)較下行方向(右幅)唧漿病害表現(xiàn)突出；部分橋面的行車道處出現(xiàn)輕度車轍，車轍深度集中在10～15 mm。

2.2 橋面推移、壅包病害原因

全線橋面推移、壅包病害相對(duì)比較集中，主要分布在下行方向(阿岱至牙什尕段右幅)橋面行車道處，包括浪龍河大橋0.488 km、黑城河特大橋1.418 km，爬爾溝大橋0.332 km、完干灘3號(hào)大橋0.278 km，共2.516 km。

從現(xiàn)場(chǎng)推移、壅包界面及病害處取芯可以看出，瀝青層與橋面板粘結(jié)較差，橋面板比較光滑，說(shuō)明瀝青層與橋面板鋪裝層已失去粘結(jié)，防水粘結(jié)層未起到有效的粘結(jié)作用。從現(xiàn)場(chǎng)考察可以看出，下行方向(阿岱至牙什尕段右幅)多處于長(zhǎng)大下坡，在重車的作用下，層間的剪應(yīng)力增大，進(jìn)而導(dǎo)致界面推移。從現(xiàn)場(chǎng)推移、壅包界面及病害處取芯可以看出，瀝青上下面層之間粘結(jié)較差。橋面出現(xiàn)推移壅包病害多集中在長(zhǎng)大縱坡且彎道處，從路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的角度考慮，車輛行駛在此類路段時(shí)，習(xí)慣性采取剎車措施以降低行駛速度，對(duì)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生水平向剪切力；此外，超載重車在彎道處行駛還將對(duì)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生橫向離心剪切力，兩種剪切力的綜合作用將對(duì)橋面鋪裝層產(chǎn)生較大的剪切破壞力，尤其在橋面與瀝青鋪裝層的界面處理不佳的情況下，很容易出現(xiàn)橋面推移壅包等病害[1]。因此，總體來(lái)看，引起橋面推移壅包病害的主要原因有橋面板粗糙度處理不夠、長(zhǎng)大下坡較多、瀝青面層間粘結(jié)效果不佳和重車彎道行車等。

2.3 唧漿病害原因

唧漿病害相對(duì)比較集中，主要分布在橋面的行車道處，其中下行方向(阿岱至牙什尕段右幅)路段共2.559 km，上行方向(阿岱至牙什尕左幅)路段共2.832 km，且上行方向唧漿病害較下行方向嚴(yán)重，具體病害見(jiàn)表1。

表1 橋面唧漿里程統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，唧漿主要發(fā)生在A合同段的橋面行車道處，對(duì)唧漿路段進(jìn)行了鉆芯取芯和室內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)一步結(jié)合施工時(shí)氣候特點(diǎn)以及原路面施工情況進(jìn)行病害原因分析。A合同段瀝青混合料中選用的粗集料為花崗巖，與瀝青膠結(jié)料的黏附性較差，盡管A合同段添加抗剝落劑后瀝青混凝土抗水損害能力僅勉強(qiáng)滿足規(guī)范要求的最低值，但從后期瀝青路面反映出來(lái)的唧漿現(xiàn)象來(lái)看，A合同段瀝青混凝土長(zhǎng)期水穩(wěn)定性存在隱患。阿岱至李家峽高速公路瀝青路面鋪筑于2012年底，正處于冬季施工，施工期間環(huán)境溫度低于規(guī)范要求的最低施工溫度，瀝青混合料成型過(guò)程中，降溫速率快，攤鋪后的瀝青混合料難以壓實(shí)，導(dǎo)致瀝青混凝土空隙率較大，路表水滲入路面后無(wú)法及時(shí)排除，出現(xiàn)冬天凍脹、夏天唧漿和坑槽現(xiàn)象[2]。冬季路面施工時(shí)措施不到位，瀝青混合料運(yùn)輸距離過(guò)遠(yuǎn)，保溫措施不到位。橋面、路基路拱施工欠佳，降水后無(wú)法及時(shí)排出，過(guò)往車輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)水壓力反復(fù)作用于路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，導(dǎo)致面層出現(xiàn)唧漿現(xiàn)象，若唧漿未能及時(shí)處理，后期將形成坑槽等病害。因此，總體來(lái)看，引起橋面行車道唧漿的主要原因是集料黏附性較差、壓實(shí)度不足、排水不暢。

2.4 車轍病害原因

橋面車轍病害深度在10～15 mm，下行方向橋面車轍病害路段長(zhǎng)度共2.74 km，上行方向橋面車轍病害路段長(zhǎng)度共2.456 km，下行方向比上行方向車轍病害略微嚴(yán)重。為分析橋面車轍病害產(chǎn)生的原因，從橋面車轍處鉆取芯樣，對(duì)芯樣進(jìn)行抽提試驗(yàn)、穩(wěn)定度試驗(yàn)測(cè)試。

全線車轍主要發(fā)生在行車道，位于瀝青的上面層，基本屬于壓密型車轍。阿岱至牙什尕段高速公路瀝青路面鋪筑于2012年底，正處于冬季施工，施工期間環(huán)境溫度低于規(guī)范要求的最低施工溫度，瀝青混合料成型過(guò)程中，降溫速率快，攤鋪后的瀝青混合料難以壓實(shí)，導(dǎo)致瀝青混凝土空隙率較大，壓實(shí)度不足，在行車荷載作用下容易生產(chǎn)壓密型車轍。從芯樣壓實(shí)度的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，不合格率較多，且離散性較大；從混合料抽提結(jié)果看，上面層和下面層瀝青混合料級(jí)配偏粗，尤其下面層瀝青混合料級(jí)配均超出《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40—2004)》中控制要求；從芯樣穩(wěn)定度和流值試驗(yàn)來(lái)看，上面層和下面層瀝青混合料穩(wěn)定度和流值合格率較低，穩(wěn)定度普遍較低、流值普遍較高，且離散性較大；以上檢測(cè)結(jié)果側(cè)面反映了上面層和下面層瀝青混合料的施工均勻性較差，導(dǎo)致部分段落級(jí)配不良、抗高溫穩(wěn)定性較差，很容易形成壓密型車轍[3]。從現(xiàn)場(chǎng)交通量觀測(cè)分析可知，全線交通量較大，尤其阿岱至牙什尕段高速公路下行方向(右幅)尤為明顯，且車轍調(diào)查數(shù)據(jù)是基于修補(bǔ)后的路面，貨車比例較高，還存在一定程度的超載現(xiàn)象，對(duì)路面整體結(jié)構(gòu)承載力帶來(lái)較大挑戰(zhàn)。因此，總體來(lái)看，引起橋面行車道車轍病害的主要原因是橋面瀝青混合料冬季施工、橋面瀝青混合料施工均勻性較差、車輛超重等。

3 橋面病害處治對(duì)策

3.1 橋面推移壅包處治對(duì)策

阿岱至牙什尕段高速公路橋面鋪裝產(chǎn)生較為嚴(yán)重推移壅包最主要的原因是橋面鋪裝瀝青混凝土與橋面板的粘結(jié)不好和路線多處于長(zhǎng)大下坡。因此，橋面推移壅包處治對(duì)策主要從橋面防水粘結(jié)層和鋪裝層瀝青混合料兩方面入手。

目前，較為常用的水泥混凝土橋面防水粘結(jié)層有涂膜類、熱噴瀝青碎石封層、橡膠瀝青碎石封層、水性環(huán)氧防水粘結(jié)層等[4]。FYT是典型的橋面專用防水涂料，以往高速公路橋面防水層多采用此種類型，其具有較好的溫度適應(yīng)性，材料固化成膜快，成膜韌性好，但該產(chǎn)品對(duì)水泥混凝土橋面板的潔凈度要求較高，因此，若施工過(guò)程中混凝土板面處理不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致整體鋪裝層與橋面板出現(xiàn)滑移。鑒于在一些工程中出現(xiàn)FYT實(shí)施效果不良的案例，不建議采用這種防水層。熱噴瀝青碎石封層也是一種常見(jiàn)的橋面鋪裝防水粘結(jié)層，除了能夠起到防水作用外，而且能與水泥橋面板路面粘結(jié)良好，在上面鋪筑熱拌瀝青混合料時(shí)，碎石可以嵌入瀝青面層中與面層粘結(jié)更佳，可采用同步碎石封層進(jìn)行施工，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制較為容易。橡膠瀝青碎石封層具有較強(qiáng)的抗變形能力和良好的柔韌性，能夠增加層間的粘結(jié)，減少層間滑移，降低溫度變化引起的瀝青面層內(nèi)的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變。水性環(huán)氧防水粘結(jié)層具有優(yōu)良的粘結(jié)性能、抗剪切性能、防水性能和高滲透性能，但總體上造價(jià)比較高。考慮目前橋面出現(xiàn)較多推移壅包，而且原橋面防水粘結(jié)層與水泥混凝土橋面粘結(jié)較差，并綜合考慮在青海地區(qū)的應(yīng)用程度和總體經(jīng)濟(jì)性，建議采用熱噴90號(hào)道路石油瀝青碎石封層作為橋面防水粘結(jié)層，其施工工藝較為簡(jiǎn)單、可控，且采用與鋪裝面層相同的瀝青，減少施工復(fù)雜性。

橋面鋪裝瀝青混合料大都采用AC和SMA兩類，AC型橋面鋪裝在國(guó)內(nèi)的水泥混凝土橋面鋪裝中已經(jīng)應(yīng)用比較廣泛，根據(jù)不同地區(qū)氣候和交通量，瀝青膠結(jié)料類型選擇比較多元化，在青海地區(qū)應(yīng)用廣泛，施工技術(shù)相對(duì)成熟，成本相對(duì)較低。在國(guó)內(nèi)的水泥混凝土橋面鋪裝中，SMA瀝青混合料應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用效果較好。與一般瀝青路面不同，橋面鋪裝的的厚度較薄，上下面溫度相近，而且基底為完全剛性的混凝土，要求鋪裝材料應(yīng)具有良好的高溫抗變形能力和抗滑性能。SMA能夠滿足橋面鋪裝的基本要求，但SMA在青海地區(qū)應(yīng)用較少，施工技術(shù)不太成熟，而且SMA成本相對(duì)較高。阿岱至牙什尕段高速公路原橋面鋪裝層的結(jié)構(gòu)為4 cmAC-16+5 cmAC-20(瀝青均采用90號(hào)道路石油瀝青)，考慮SMA成本較高且在青海的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，而AC型具有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，施工難度較低，利于質(zhì)量控制，橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)建議采用4 cmAC-13+5 cmAC-20(瀝青均采用90號(hào)道路石油瀝青)，但在配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)其高溫性能的驗(yàn)證并適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)。與原設(shè)計(jì)AC16相比，AC13與層厚的匹配性更好，用于橋面鋪裝更容易壓實(shí)，有利于提高施工質(zhì)量。

3.2 唧漿處治對(duì)策

目前常用的唧漿病害處理措施主要有加鋪瀝青石屑上封層、噴灑乳化瀝青、加鋪面層等，加鋪瀝青石屑上封層具有施工簡(jiǎn)便、節(jié)省投資、收效良好的優(yōu)點(diǎn)，但施工階段的交通干擾大，存在路面抗滑能力降低的隱患。噴灑乳化瀝青用于孔隙率較大、滲水嚴(yán)重且僅出現(xiàn)輕微唧漿病害的路段具有一定的效果，但瀝青乳液不易填滿孔隙，路面仍會(huì)存在滲水問(wèn)題。加鋪面層是在已建成的路面上加鋪一層厚度約1.5～2.5 cm的細(xì)粒式瀝青混凝土面層，在不破壞路面的整體容貌的情況下可以起到封水的作用，主要用于唧漿嚴(yán)重、面積集中的較長(zhǎng)路段。考慮到阿岱至牙什尕段高速公路唧漿病害主要發(fā)生在橋面行車道處，且唧漿里程較短，建議對(duì)唧漿病害處的橋面鋪裝進(jìn)行銑刨2層面層，并重新加鋪4 cmAC-13+5 cmAC-20(瀝青均采用90號(hào)道路石油瀝青)。

3.3 車轍病害處治對(duì)策

結(jié)合工程項(xiàng)目沿線氣候特點(diǎn)以及施工水平，提出從低標(biāo)號(hào)瀝青、改性瀝青、抗車轍劑、高模量混合料、Superpave混合料、冷拌微表處填補(bǔ)車轍等措施中進(jìn)行選擇[5]。由于阿岱至牙什尕段高速公路貨車比例較高，且存在一定程度的超載現(xiàn)象，對(duì)于交通較重的情況，建議適當(dāng)增加瀝青膠結(jié)料高溫等級(jí)?？紤]高溫性能，同時(shí)兼顧高寒地區(qū)抗裂性能，建議調(diào)整路面結(jié)構(gòu)形式，下面層瀝青由90號(hào)瀝青調(diào)整為70號(hào)瀝青，上面層瀝青仍保持90號(hào)瀝青。目前改性瀝青混合料中，SBS改性瀝青具有較好的高溫、低溫性能，是最為常用的瀝青改性劑，但工程造價(jià)相對(duì)較高?？管囖H劑是指以預(yù)防瀝青路面車轍病害為主要應(yīng)用目的的瀝青改性劑，添加抗車轍劑對(duì)混合料的抗高溫性能有較大的提升。微表處可用于填充車轍，還可以改善路面抗滑性能及不平整、進(jìn)行路表密封、處理路面瀝青老化及路面松散等，一次處理可以填充深達(dá)40 mm的路面車轍。但微表處只能用于沒(méi)有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害的路面，即微表處不能增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)。與AC的瀝青混合料相比，Superpave路面在抗車轍性能、路面均勻性等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且并不增加造價(jià)?？紤]到阿岱至牙什尕段高速公路車轍主要是壓密型車轍，而且超載車輛較多，建議選擇抗高溫性能良好的材料，由于改性瀝青在加工、貯存和運(yùn)輸中的變異性和實(shí)施的難度，建議車轍病害處治可以采用低標(biāo)號(hào)瀝青混合料，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)，上面層采用90號(hào)道路石油瀝青AC-16，下面層采用70號(hào)道路石油瀝青Superpave-20。

4 結(jié) 論

1)針對(duì)引起橋面推移壅包病害的原因，結(jié)合青海地區(qū)橋面鋪裝施工技術(shù)水平，建議采用與層厚的匹配性更好的AC13面層，而且更容易壓實(shí)，有利于提高施工質(zhì)量，銑刨后的橋面采用4 cmAC-13+5 cmAC-20的鋪裝層。

2)阿岱至牙什尕段高速公路唧漿病害主要發(fā)生在橋面行車道處，且唧漿里程較短，建議對(duì)唧漿病害處的橋面鋪裝進(jìn)行銑刨2層面層，并重新加鋪4 cmAC-13+5 cmAC-20瀝青混合料面層。

3)阿岱至牙什尕段高速公路車轍主要是壓密型車轍，超載車輛較多，建議車轍病害處治可以采用低標(biāo)號(hào)瀝青混合料，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)，上面層采用90號(hào)道路石油瀝青AC-16，下面層采用70號(hào)道路石油瀝青Superpave-20。

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