 Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2013, 2, 154-157 http://dx.doi.org/10.12677/ojtt.2013.22028 Published Online May 2013 (http://www.hanspub.org/journal/ojtt.html) Potholes Repair Technologies for Asphalt Pavement of Main Country Highway Xuewen Feng1, Yan Zhao2*, Yufeng Xi3 1Baoji Highway Administration Bureau, Baoji 2Xi’an Highway Research Institute, Xi’an 3Xi’an City Branch, Shaanxi Transportation Construction Group, Xi’an Email: *freemyheart@126.com Received: Jan. 7th, 2013; revised: Feb. 6th, 2013; accepted: Feb. 15th, 2013 Copyright © 2013 Xuewen Feng et al. T his is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: The paper explores the potholes mends process by analyzing potholes growth mechanism and summarizing 7 rep a ir 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 rec- ommended to combine the cold-fill method with hot patch method in road maintenance. Keywords: Asph a lt Pavement; Potholes; Cold Patch; Hot Patch 国省干线公路沥青路面坑槽修补技术 冯学文 1，赵 岩2*，席玉峰 3 1陕西省宝鸡公路管理局，宝鸡 2西安公路研究院，西安 3陕西省交通建设集团公司西安绕城分公司，西安 Email: *freemyheart@126.com 收稿日期：2013 年1月7日；修回日期：2013 年2月6日；录用日期：2013 年2月15 日 摘 要：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。 关键词：沥青路面；坑槽；冷补；热补 1. 引言 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。 *通讯作者。 Copyright © 2013 Hanspub 154  国省干线公路沥青路面坑槽修补技术 2. 坑槽形成机理分析 2.1. 沥青路面坑槽的产生机理 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]。在产生唧浆的位置，沥青面层产生网裂，接着一 些碎裂的小块面层或基层材料被车轮带走，而逐步形 成坑洞，并不断的扩大，最后形成坑槽。 2.2. 沥青路面坑槽的维修目标 1) 恢复表面功能，保障行车的、平顺性和舒适性 [2]；2) 恢复路面的局部强度和承载能力；3) 路面补强 作用；4) 阻止或减缓破损的进一步破坏扩展。 3. 沥青路面坑槽修补技术 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[3](见表 2)。 4. 坑槽修补工艺 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[4]。 4.1. 冷料冷补工艺 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。 4.2. 热料热补工艺 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。 Table 1. The formation mechanism of asphalt pavement potholes 表1. 沥青路面坑槽形成机理 产生位置 坑槽深度 产生机理 表面层 2~5 cm 上面层混合料局部空隙率较大、沥青与石料问的粘附力不强，路表水进入并滞留其中， 在行车荷载产生的动水压力使表面层的沥青从石料表面剥落，出现局部松散破损。 散落的石料被车轮甩出，路面自上而下逐渐会形成坑槽。 表面层和中面层 3~7 cm 路表的自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。行车荷载的作用使得中、上面层内的沥 青剥落，沥青混合料失去粘结强度，导致路表面产生网裂、形变(局部沉陷)和向外侧推挤， 继而出现粒料分离。粒料被行车作用带离，最终形成坑槽。 底面层和基层间 大于 10 cm 在重载车辆作用下，自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。 在动水压力和孔隙水压力的反复作用下，使得整个面层范围内的基层粒料出现松散， 并反射到面层，形成恶性循环。最终会导致坑槽出现。 桥面铺装层 3~5 cm 水泥混凝土梁与沥青铺装层的材料差异较大，使得层间局部粘附性较差，并出现分层， 使得沥青铺装层在车辆荷载和水的共同作用下形成剥落和税皮，最终产生坑槽。 Copyright © 2013 Hanspub 155  国省干线公路沥青路面坑槽修补技术 Table 2. Methods for repairing potholes comparison & selection list 表2. 坑槽修补方法比选一览表 修补方法 修补工序 适宜工况 优点 缺点 1) 热补法 铲除旧路面，喷洒粘层油，填充 新料，摊平、压实。 坑槽面积较大，集中的情况。 不适用于潮湿、低温的环 境下施工。 修补质量好、耐久性 高，修补后的路面可以 承受重载交通。 对温度要求高，不适用 于分散、工程量小的路 面维修。 2) 喷补法 利用高压喷射方式，混合料均 匀、高速地喷洒到坑槽中。 日常修补和应急修补。能在 各种天气下施工。 无需碾压及拌合厂配 合，不受气候变化影 响。高效率、低成本。 需要专门设备。对施工 人员要求较高。 3) 热再生法 热辐射软化路面，耙松旧料，喷 洒乳化沥青和新料就地拌和、摊 平、碾压。 日常修补和应急修补。能在 各种天气下施工。适用于上 面层坑槽维修。 不用开槽，旧料现场再 生，环保节约。 新旧料的掺配比例不 准、拌合不均匀，很难 保证修补材料的性能与 质量，深度坑槽不适用。 4) 常温修补法 开槽，烘干，刷粘层油，摊铺， 分层铺筑压实。 日常修补和应急修补。能在 各种天气下施工。 不用加热，可以储存， 随用随取，方便快捷。 接缝质量不易控制。 5) 低温修补法 开槽，烘干，刷粘层油，摊铺， 碾压。 日常修补和应急修补。能在 各种天气下施工。 可用于冻土地区和季 冻地区。 材料价格高，不适宜大 范围的修补。 6) 预制块法 开槽，清理和干燥。 日常修补和应急修补。能在 各种天气下施工。 修补料的配比易控制， 密实度能得到保证。 对开槽尺寸有严格要 求。 7) 微波法 开槽，清理和干燥，涂黏结剂， 摊铺修补材料，压实，封边修整。 日常修补和应急修补。 效率高、均匀性好，混 合料的路用性质量好。 节约人力物力。 需要专门设备，不适宜 大面积修补。 4.3. 热料冷补工艺 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。 5. 坑槽修补材料选择 5.1. 坑槽冷修补材料 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 m m，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。 5.2. 坑槽热修补材料 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。 6. 修补工艺的寿命周期费用分析 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 Copyright © 2013 Hanspub 156  国省干线公路沥青路面坑槽修补技术 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。 7. 结论 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。 参考文献 (References) [1] 吴莉萍. 沥青路面坑槽破损类型和修补方法[J]. 中国市政工 程2010, 4: 11-13. [2] 潘宇峰. 沥青路面坑槽修补方法分析[J]. 民营科技, 2010, 10: 268. [3] 李亚军. 沥青路面坑槽修补工艺研究[J]. 交通标准化, 2010, 15: 180-182. [4] 周辉勇. 沥青路面坑槽原因分析及处治措施[J]. 现代公路, 2010, 13: 142-143. Copyright © 2013 Hanspub 157 |