通过对沥青路面的 坑槽产生机理 分析和 7 种修补技术和工艺的归纳,对坑槽修补工艺进行了深入探讨。文章结合陕西省干线公路养护经验,对坑槽修补技术进行寿命周期费用分析,表明:冷补法适用于应急性施工;但从经济效益和公路养护质量方面,热补工艺具有修补质量好、耐久性高、成本低的优势。养护中应两者兼备,有机结合。 <br/> The paper explores the potholes mends process by analyzing potholes growth mechanism and summarizing 7 repair technologies. Through life cycle cost analysis of various potholes repair technology and combining experience of Shaanxi Province trunk road maintenance, the articles shows that the cold patch method applies to the contingency construction. However, from the economic efficiency and the quality of road maintenance, hot-fill process has the advantage of good quality, high durability, and low cost. It is recommended to combine the cold-fill method with hot patch method in road maintenance.
随着我国经济发展,公路交通流量保持快速增长的态势,特别是逐步取消二级公路收费后,国省干线公路网的交通压力迅猛增长。养护资金短缺等因素,造成干线公路技术状况一直与高速公路有较大差距。路面破损类病害层出不穷,坑槽就是沥青路面最常见的一种病害。它是沥青路面裂缝、龟裂、松散等病害发展延续的结果。坑槽的出现严重影响路面的平整度和行车的舒适性,若不及时修补,造成养护费用的增加和通行安全隐患。
陕西省干线二级公路路面结构主要是3 cm AC- 13 + 4 cm AC-16 + 20 cm水稳碎石(砂砾) + 灰土底基层;三级公路路面结构主要是4 cm AC-13 + 20 cm水稳碎石(砂砾) + 灰土底基层;桥面结构主要为3~7 cm AC-13 + 桥面铺装。通过对省内多条干线公路的养护经历,发现沥青路面坑槽产生的位置随着路面结构的不同而有所差异,通过细致分析,其产生的机理也各不相同(见表1)。
从表1可以看出:水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏的普遍机理。在开始阶段,雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入,在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层的细料并逐渐形成灰浆,灰浆被行车荷载挤压,通过面层裂缝或面层混合料中的空隙唧到表面[
1) 恢复表面功能,保障行车的、平顺性和舒适性[
陕西地区坑槽修补通常有两个不利时期:一是冬季或初春修补,此时温度很低,基层材料都已冻胀,并且还有春天融雪之前的潮湿和冻融循环期。二是春季或晚秋修补,此时基层材料潮湿、柔软,很少有冻融循环情况。夏季是最适宜各种路面修补施工的季节。目前国外沥青路面坑槽修补技术主要有以下7类修方法和工艺[
表2里所汇集的7坑槽修补技术,从工艺上来说可分为冷料冷补、热料热补、热料冷补三种类别[
该施工工艺主要用于应急性修补,通常先要开槽成型,将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除,倒入冷补料。松铺系数为1.2~1.5,摊铺均匀,保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实(日常施工时通常采用平板夯,如遇特殊情况可直接使用夯锤),深度在6 cm以上的坑槽必须分层投料夯实。若密实度不足,经车辆碾压后,修补处会略有下沉,此时不必挖除坑内原填冷补材料,只需将更细一级的冷补料铺上压实即可。
随着养护设备的发展,逐渐采用加热设备进行路面的就地热修补,能较好地解决接缝的问题,并且热修补技术明显提高施工质量。市场上使用的设备如英达科技公司生产的“修路王”设备、河南高远养护公司生产的热修补设备以及西安公路研究院研发的沥青路面养护微波修补车等,先将沥青路面加热、耙松、喷洒乳化沥青,使沥青料再生,再加入热的新料,用自带的压路机将其压实,能够达到很好的修补效果。
表1. 沥青路面坑槽形成机理
表2. 坑槽修补方法比选一览表
热料冷补适合于雨天抢救性修复。通常路面在通车几年后,一场雨会引起全线路面出现几百、上千个坑槽。为了确保行车安全,可以利用热修补设备的加热仓保温热料,沿线填补坑槽。此时不用对原始坑槽进行处理,填满后直接压实,待好天后用加热墙对原修补坑槽接缝处进行加热处理。这样既达到了道路安全防范的应急处理,同时也不影响路面的修补质量,此措施越来越多地被高速公路养护单位在雨天施工时所采用。
这类材料一般有两种集料规格。第一种主要骨料粒径为8~10 mm,可用来修补深度在30 mm以上的坑槽:另一种主要骨料粒径为3~5 mm,可用来修补深度在30 mm以下的坑槽。无需加热或搅拌,无需特别工具,操作简单方便,可以在低温、酷暑等气候下实现对路面坑槽的24 h修补。修补完工可立即开放交通,解决了传统路面因受养护期、气候、材料最低购买量的制约,而使路面坑槽不能及时修补。
日常养护的热修补材料主要为各种规格的沥青混合料,由于一般的坑槽只有5 cm左右,为了保证修补处的压实度,不发生离析现象。根据实际经验,选择日常用的热料规格主要为AC-16或AC-13及添加改性剂的这类粒径较小的集料。
1) 冷修补技术
冷补材料修补坑槽,可以充分发挥施工方便、开放交通快的优点,但由于与原路面较薄弱的粘结性,在行车荷载和雨水的不断冲刷下其最终的修补寿命通常达到2个月左右即需要再次处理。这是一种应急性的修补措施。作为大面积的日常使用,相对来说价格偏高。
2) 热修补技术就地热修补技术通常需要配备较昂贵的修路设备,一次性投资较大,但是每次的原始材料成本非常低。通过对路面病害修补的合理安排、统筹规划,日常养护成本将可以降到最低。通常采用热修补技术修复的坑槽能达到1年以上才需要再次修补,而有的已达到了永久性修复的水平。对于具有独立养护职能的高速公路养护单位,采用大型热再生修路设备,无论从经济效益,还是公路养护质量,均具有明显的优势。
国内外修补坑槽方法及修补材料比较多,但都有其各自的优缺点,公路养护单位应根据具体情况选择恰当的修补方法和修补材料。沥青路面坑槽的修补质量除与修补材料的性能有很大关系外,还在很大程度上取决于坑槽修补的工艺方法。
1) 如果在夏季大面积修补坑槽,可用热拌沥青混合料来修补,虽然需要大量的人工和机械,但养护材料价格低,修补效果好。
2) 如在初春或晚秋时修补路面,可用低温修补法,即采用冷拌冷补沥青混合料。因为其在常温下具有一定的施工和易性,同时施工工艺简单,需要的人力、物力少,而且修补后半个小时即可开放交通,从而防止交通堵塞,社会效益比较好。
3) 冷料冷补作为应急性修补具有很好的适用性;而热料冷补适合雨天大量的坑槽修补;热料热补尽管初期设备投资较大,但通过病害修补的合理安排,养护成本并不高,并且修补的质量明显优于其他工艺,是公路养护单位日常养护的首选工艺。若能两者兼备、有机结合,大规模热以补为主,小范围特殊气候下以冷补为辅,合理安排养护方案和资金,会有较好的成效。
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