王宏崗

(壺關(guān)縣交通運(yùn)輸局,山西 長(zhǎng)治 047300)

1 路面情況

1.1 某國(guó)道現(xiàn)場(chǎng)路面狀況

路面服務(wù)一段時(shí)間后,難免會(huì)產(chǎn)生損害狀況,不論是南下或北上車(chē)道,路面破壞的位置大多出現(xiàn)在第3車(chē)道,第3車(chē)道是重載車(chē)輛行駛的車(chē)道,破壞狀況多為疲勞龜裂、車(chē)轍和粒料松脫,上述路面破壞情形都可能讓路面產(chǎn)生弱面,下雨時(shí)經(jīng)車(chē)輛行駛后,容易產(chǎn)生坑洞[2]。

1.2 坑洞與修補(bǔ)

該國(guó)道路面約8年前的坑洞破壞和補(bǔ)修情形,坑洞以單一或連續(xù)方式產(chǎn)生,施工人員往往只能短暫封閉車(chē)道,進(jìn)行緊急補(bǔ)修。由于緊臨交通,工作危險(xiǎn),為減少維修次數(shù)與提升材料耐久性,從工法調(diào)整和選擇更好材料方向思考,經(jīng)過(guò)8年來(lái)通過(guò)不斷調(diào)整防治對(duì)策,坑洞頻率和嚴(yán)重性,已大幅度降低。

2 坑洞修復(fù)的材料提升

2.1 改性瀝青取代傳統(tǒng)瀝青

管養(yǎng)單位現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示坑洞產(chǎn)生前,路面的破壞情形以龜裂、車(chē)轍和粒料松脫為多[3]。2014年以前,國(guó)道路面使用針入度60/70的瀝青為主,黏度大約在200 Pa·s左右,較難抵抗重車(chē)所造成上述路面破壞狀況。管養(yǎng)單位2014年后,開(kāi)始采用改性瀝青,改性瀝青在該國(guó)道路面的使用效果顯著,有效降低車(chē)轍、減少龜裂和防止粒料松散,改性瀝青黏度在800 Pa·s以上,為傳統(tǒng)瀝青黏度的4倍以上,具有抵抗重車(chē)荷載,延長(zhǎng)路面性能,減少坑洞產(chǎn)生機(jī)會(huì)[4]。

2.2 水泥取代石粉

瀝青混凝土一般存在5%的填充料,填充料就是通過(guò)200號(hào)篩的細(xì)粉。由于粗粒料和細(xì)粒料也都有少量的細(xì)粉,因此,實(shí)際上,大都添加2%～3%的石粉做為填充料,瀝青拌合廠(chǎng)往往以回收粉塵措施石粉,質(zhì)量不穩(wěn)[5]。水泥為良好的抗剝脫劑,添加2%～3%的水泥在瀝青混凝土中取代石粉,管養(yǎng)單位在2014年后,全面要求瀝青拌和廠(chǎng)設(shè)置水泥桶,不斷提升抗水侵害,對(duì)在降低粒料分離具有實(shí)質(zhì)幫助,減少坑洞發(fā)生頻率。

2.3 多孔隙瀝青混凝土

公路管養(yǎng)單位鋪設(shè)多孔隙瀝青混凝土路面的路段,優(yōu)先選擇車(chē)輛高速行駛的區(qū)域、需減噪路段、具備側(cè)向排水邊溝及雨天容易發(fā)生肇事的路段。鋪筑多孔隙瀝青混凝土路面前,先鋪設(shè)適當(dāng)厚度的密級(jí)配調(diào)整層,增加平整性,消除刨除面積水機(jī)率;并控制縱向和橫向坡度以利排水,調(diào)整層與多孔隙瀝青混凝土緊密接合,防止水分侵入基底層或路基,保固路面結(jié)構(gòu)承載力[5]。

2.4 爐渣多孔隙瀝青混凝土

該國(guó)道K35+000～K36+200間的北上路段,以爐渣替代粗粒料,在2016年鋪設(shè)改質(zhì)爐渣多孔隙瀝青混凝土[6]、傳統(tǒng)材料多孔隙瀝青混凝土和開(kāi)放級(jí)配瀝青混凝土,進(jìn)行路面性能評(píng)估。爐渣多孔隙瀝青混凝土路面至今性能良好,傳統(tǒng)材料多孔隙瀝青混凝土和開(kāi)放級(jí)配瀝青混凝土,2021年刨除重鋪。國(guó)道管養(yǎng)單位持續(xù)評(píng)估新材料鋪筑情形,應(yīng)用在坑洞路面,以減少坑洞發(fā)生頻率。

3 施工管理

3.1 施工監(jiān)督機(jī)制

公路管養(yǎng)單位為提升2014年度路面施工質(zhì)量,成立現(xiàn)場(chǎng)考核小組,成員為5位資深路面專(zhuān)家。在各段進(jìn)行路面整修工程期間,請(qǐng)監(jiān)理單位提報(bào)“修補(bǔ)計(jì)劃書(shū)”,小組委員在各段整修工程進(jìn)行時(shí),不定期至現(xiàn)場(chǎng)及拌和廠(chǎng)考核施作注意事項(xiàng)及流程等。另請(qǐng)資深路面專(zhuān)家考核后,以段為單位提報(bào)1份施工考核情形紀(jì)錄送發(fā)監(jiān)理單位及施工單位,并請(qǐng)監(jiān)理單位將缺失改善情形,在當(dāng)季路面分組會(huì)議報(bào)告。

3.2 落實(shí)駐廠(chǎng)機(jī)制

瀝青混凝土拌和廠(chǎng)完成驗(yàn)廠(chǎng)程序及相關(guān)設(shè)備調(diào)整后,為控管瀝青混凝土混合料質(zhì)量,落實(shí)駐廠(chǎng)機(jī)制,注意重要事項(xiàng)如下。

駐廠(chǎng)人員到廠(chǎng)應(yīng)先查看瀝青儲(chǔ)存桶溫度,傳統(tǒng)瀝青應(yīng)保持在145～150 ℃,不得太高,改性瀝青則是175～180 ℃為宜,以免瀝青提早老化。查看輸送回收料的馬達(dá)是否切除供電或煉條,斷絕回收料進(jìn)入拌和鼓的可能性。生產(chǎn)混合料前,先排放2～3盤(pán)干料,因?yàn)榍岸思?jí)配偏粗且粒料溫度不穩(wěn),可利用這些材料來(lái)熱機(jī)[7]。上、下午需各作一次熱料篩分析,至少運(yùn)轉(zhuǎn)20 min后才取熱斗篩分析,篩分析完成,視需要調(diào)整配合比。當(dāng)料濕或濕度偏低需降產(chǎn)能時(shí),應(yīng)了解熱斗篩分析狀況。一般級(jí)配會(huì)變粗,嚴(yán)重時(shí),應(yīng)適度調(diào)整熱斗比例。管控瀝青用量為混合料總重4.8%以上,足夠?yàn)r青包裹粒料,以減少坑洞。管控水泥用量,確認(rèn)水泥進(jìn)貨單數(shù)量,提升路面抗剝脫能力。

3.3 不等厚度刨鋪-調(diào)整縱坡和橫坡高程

傳統(tǒng)等厚度維修觀點(diǎn),僅注重修復(fù)厚度是否與設(shè)計(jì)相符,而忽略路面不平現(xiàn)象系屬不均勻分布?？v使加鋪后,路面仍然可能不平整。進(jìn)而遇雨天時(shí),可能造成積水現(xiàn)象,再加上重車(chē)反復(fù)作用下,形成弱點(diǎn)產(chǎn)生坑洞。利用直接水平測(cè)量,選擇適縱-橫坡度設(shè)計(jì)高程,將原路面與設(shè)計(jì)面高程差,不等厚度刨鋪調(diào)整平順,控制高程,使雨水得以順利迅速排除,公路管養(yǎng)單位在合同中規(guī)定施工單位刨除機(jī)需具備6點(diǎn)自動(dòng)縱橫坡調(diào)整高程,除了提升行車(chē)的平穩(wěn)與舒適性,同時(shí)降低積水在路面上造成可能發(fā)生坑洞的誘發(fā)因子。

3.4 縱向接縫切割

公路管養(yǎng)單位為增加施工效率及提升施工質(zhì)量,在K37+600～K39+000采用路面?zhèn)冗吳懈罟し?。在?cè)邊切割處進(jìn)行取樣進(jìn)行輪跡試驗(yàn),動(dòng)穩(wěn)定值從傳統(tǒng)工法的2 953回/mm,提升至側(cè)邊切割工法的4 933回/mm,效果顯著,降低縱向接縫發(fā)生剝脫坑洞機(jī)率。除此的外,加強(qiáng)滾壓溫度與時(shí)間管控,同時(shí)避免新舊斷面出現(xiàn)段差等不連續(xù)面,控制縱向和橫向坡度的一致性,避免水滯留在路面上。

4 維護(hù)管理

4.1 維修時(shí)機(jī)決定─刨鋪前裂縫深度確認(rèn)

從現(xiàn)場(chǎng)觀察得知,疲勞龜裂處往往是后期產(chǎn)生坑洞的位置,當(dāng)裂縫變成嚴(yán)重狀況前,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行一般養(yǎng)護(hù)或大型養(yǎng)護(hù)[8]。刨鋪前應(yīng)仔細(xì)確認(rèn)路面裂縫深度,刨除厚度至少要大于在裂縫深度,才能有效消除危害因子存在,降低原有裂縫再次發(fā)生的機(jī)率,減少坑洞數(shù)目。鉆心位置應(yīng)在整體裂縫前端、中心和后端,前后的鉆心可以明確裂縫成長(zhǎng)方向,中心處鉆心可以判斷裂縫深度。

4.2 定期檢查及不定期檢查

由各轄區(qū)管養(yǎng)單位針對(duì)路面坑洞、破裂、跳動(dòng)、伸縮縫損壞及其他缺失等項(xiàng)目,統(tǒng)計(jì)填報(bào)路面巡查成果,期望通過(guò)調(diào)查資料以加強(qiáng)坑洞修復(fù)時(shí)效及控管路面巡查資料,由各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)作綜合分析后,選擇最適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)工法,排定一般養(yǎng)護(hù)與大型養(yǎng)護(hù)最佳地點(diǎn)與時(shí)間。

4.3 路面承載力評(píng)估

瀝青混凝土路面受到材料、交通、施工、氣候環(huán)境等影響,路面狀況會(huì)逐漸改變,路面承載力可能與剛完工階段差異頗大,路面一旦損壞則需維修,建立維修及鋪筑策略應(yīng)探討長(zhǎng)期策略。公路管養(yǎng)單位為了解路面的結(jié)構(gòu)能力以落錘式撓度儀建立路面評(píng)估方式,在評(píng)估路面結(jié)構(gòu)成效上,由于不同點(diǎn)位的撓度值對(duì)路面、基底層及路基的反應(yīng)具有相對(duì)性,措施推估路面壽命和養(yǎng)護(hù)方式的參考。

4.4 超載車(chē)防制措施

2010年～2019年,某國(guó)道車(chē)輛分布情形車(chē)次如表1所示,交通量為通過(guò)該地磅路段南北向車(chē)流量總和,包含小型車(chē)、大車(chē)等,比較表列各收費(fèi)站車(chē)流量明顯可見(jiàn)2018年及2019年總過(guò)站車(chē)次明顯較2010年多,其客貨車(chē)和聯(lián)結(jié)車(chē)比例2019年比2010年約成長(zhǎng)10.56%,同時(shí)南下及北上的車(chē)流量皆有明顯增加的趨勢(shì)。

表1 近年某國(guó)道地磅路段車(chē)流量

公路管養(yǎng)單位建置主線(xiàn)篩選式動(dòng)態(tài)地磅,車(chē)輛通過(guò)時(shí),執(zhí)法照相機(jī)與動(dòng)態(tài)地磅系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng),辨識(shí)車(chē)輛車(chē)號(hào)并偵測(cè)車(chē)輛總重,透過(guò)可變標(biāo)志告知,可直接檢測(cè)地磅站車(chē)輛的車(chē)號(hào),告知駕駛?cè)耸欠駸o(wú)需入磅,入磅車(chē)輛精確量測(cè)總重,搭配執(zhí)法照相機(jī),超載車(chē)輛徑行拍照取締,屬監(jiān)測(cè)取締系統(tǒng)防止須過(guò)磅車(chē)輛直接通過(guò)發(fā)生逃磅行為。

根據(jù)交通部相關(guān)規(guī)程試驗(yàn)道路數(shù)據(jù)顯示,重車(chē)行走一次所造成的路面破壞是小型車(chē)走5 000次;尤其超載重車(chē)對(duì)路面的破壞,呈現(xiàn)4次級(jí)數(shù)的增加,換句話(huà)說(shuō),規(guī)定總重35 t的卡重,若重車(chē)超載至40 t,對(duì)路面的損壞將會(huì)增加(40/35)4=1.7倍,因此40 t重車(chē)走一次對(duì)路面的破壞,小型車(chē)大約要走10 000次才會(huì)有相同的路面破壞。而且重車(chē)大部分行走于第3車(chē)道,因此第3車(chē)道受到重車(chē)嚴(yán)厲的考驗(yàn),超載逃磅比例約20%,通過(guò)篩選機(jī)制,除減少回堵至主線(xiàn)機(jī)率,更可降低超載重車(chē)對(duì)國(guó)道造成得路面破壞。

5 近10年路面修復(fù)效果分析

表2為2010年～2019年坑洞數(shù)與該地區(qū)平均年雨量統(tǒng)計(jì)表,該地區(qū)2010年度平均年雨量1 970 mm,坑洞發(fā)生的數(shù)量為750個(gè),至2017年度平均年雨量2 912 mm,坑洞發(fā)生的數(shù)量降為61個(gè),坑洞產(chǎn)生機(jī)率大幅度降低,說(shuō)明該公路部分2010年～2019年度雨季產(chǎn)生的坑洞數(shù)明顯降低,但2019年度平均年雨量2 759 mm坑洞發(fā)生的數(shù)量較為提高,通過(guò)查閱本地氣象局相關(guān)數(shù)據(jù),2019年8月23日至29日7 d內(nèi)連續(xù)大雨,平均雨量累積約1 100 mm,對(duì)比2010年全年雨量,坑洞發(fā)生的數(shù)量仍大幅降低。

表2 坑洞數(shù)與平均年雨量統(tǒng)計(jì)表

2010年～2019年數(shù)據(jù)分析年雨量與坑洞數(shù)關(guān)系,如圖1所示,經(jīng)由線(xiàn)性回歸得判定系數(shù)R2為0.006 4,顯示雨量與坑洞數(shù)發(fā)生相關(guān)性較低,說(shuō)明只要材料質(zhì)量、施工質(zhì)量,和維護(hù)管理機(jī)制策略良好,縱然大雨來(lái)襲,可以有效防治坑洞產(chǎn)生,公路管養(yǎng)單位近年使用高性能常溫瀝青混凝土,配合2012年開(kāi)始持續(xù)的應(yīng)用各項(xiàng)坑洞防制對(duì)策,對(duì)比2010年使用常溫瀝青混凝土,于連續(xù)降雨日填補(bǔ)坑洞后,坑洞產(chǎn)生及延緩重復(fù)坑洞產(chǎn)生的效果顯著。

圖1 降雨量與坑洞數(shù)量關(guān)系圖

6 結(jié) 論

(1)材料提升。使用改性瀝青取代傳統(tǒng)瀝青,提升瀝青質(zhì)量,減少坑洞產(chǎn)生機(jī)率;采用水泥取代石粉措施防制劑,提高路面抗水侵害效果;以高性能常溫混凝土修補(bǔ)坑洞,延長(zhǎng)坑洞修補(bǔ)的耐久性。(2)施工管控。聯(lián)合高校及科研院所,研究路面材料和施工質(zhì)量的提升方法,不定期至現(xiàn)場(chǎng)及拌合場(chǎng)考核施作注意事項(xiàng)及流程等;加強(qiáng)滾壓溫度與時(shí)間管控,同時(shí)避免新舊斷面出現(xiàn)段差等不連續(xù)面,控制縱向和橫向坡度的一致性,避免水滯留在路面上;刨除機(jī)需具備6點(diǎn)自動(dòng)縱橫坡調(diào)整高程,以利排水并提升行車(chē)平穩(wěn)與舒適性。(3)維護(hù)管理。刨鋪前鉆心確認(rèn)路面裂縫深度,刨除厚度超過(guò)裂縫深度,消除危害因子存在,減少坑洞數(shù)目;利用落錘式撓度儀評(píng)估鋪面承載力,作為養(yǎng)護(hù)方式的參考;建設(shè)主線(xiàn)篩選式動(dòng)態(tài)地磅,防制超載車(chē),降低超載重車(chē)造成的路面破壞。