【内容摘要】本文对养护的宁夏区运煤专线山岭重丘区公路的路面病害原因,进行分析总结,提出养管改建的措施和建议,在日常养护和大、中修改造中如何加以防范,减少养护维修的次数,降低养护费用。供从事养护的工程技术人员参考。
【关键词】路面;病害;原因;养护;对策
一 概述
姚(伏)汝(萁沟)公路(X207线)是宁夏重要的运煤专线,承担着宁夏汝萁沟煤矿和白芨沟矿的运煤任务。其中的汝萁沟(K31+000~K52+000)段,位于贺兰山内,路线基本由沿溪线和山腰线组成。因此,陡坡、急弯和回头曲线较多。1986年由原来的三级砂砾路面改建为渣油路面。2003年再次改建为山岭重丘区二级公路,路面结构上面层为4cm的AK-16中粒式沥青混凝土,下面层为6cmAC-25粗粒式沥青混凝土路面,基层为20cm厚水泥稳定砂砾,通车后的第二年春季,就程度不同发生网裂、龟裂、拥包、推移和松散等路面病害。就此养护单位每年花费一定量的资金,分春融和秋季进行修补,保证了运煤专线的畅通,但是从根本上也解决不了改路段的病害,部分路段甚至在4月春融进行修补,高温的6、7月份进行二次修补。2006年6月,随着对汝萁沟口收费站计重收费的计划实施,迫使对汝萁沟内的路面进行大修,在对路面病害调查的基础上,拟定6种不同结构进行修补,总结哪一种结构更适合于这种交通流、气候、地质情况。笔者参与了这项工作。从病害的调查情况和修补后的效果对比,从以下几个方面总结和分析。
- 推移和拥包产生的原因
1.1 沥青混合料配合比设计不当,级配设计不合理。上面层AK-16的关键筛孔2.36mm的通过率超过38%,设计的混合料形成了“悬浮密实”结构,高温稳定性差。
1.2 沥青混合料的油石比偏高,细料偏多,粉胶比偏大,造成沥青混合料的热稳定性不足。
1.3 使用的粗集料为石英岩或砂岩,母岩为酸性石料,与沥青的粘附性较差。且针片状含量较大。
1.4 基层表面因一边施工,一边通车,车轮携带的泥土与基层粘结,摊铺面层时,清除不彻底,形成夹层,在面层和基层间因下雨面层透水,形成滑动层。
1.5? 洒铺的透层油,用油量不足或渗透的深度不满足要求,透层油没有发挥层间联结的作用,基层与面层为“两张皮”。在陡坡、急弯处水平力较大的地段,产生推移和拥包。
1.6? 下山车辆因坡大,不断的踩刹车,刹车鼓发热,在加水点喷水降温或自带降温水箱,水渗透到面层与基层之间。
1.7沥青混合料在拌和、装车、运输过程中,有温度离析现象,造成压实不到位,强度不足,发生变形位移。 沥青混合料摊铺时,有粗细料集中的离析现象。
1.8 平整度较差路段或陡坡、急弯路段,因超载,水平力较大,造成推移和拥包。
2.松散产生的原因。路面结合料失去粘结力,集料松动或散失,严重的地段出现坑糟。主要是由于以下原因:
2.1沥青混合料的集料使用母岩为酸性的石英岩加工的碎石,尽管使用了抗剥落剂,长期效果如何不知,造成石料与沥青的粘附性较差。
2.2 沥青混合料拌和温度过高,即沥青老化,其结合料失去了粘结力。
2.3 沥青混合料摊铺时,摊铺和碾压温度过低,沥青混合料没有碾压形成。
2.4 基层强度不足,其上摊铺的沥青混合料在行车荷载的作用下,形成网裂和龟裂,水侵蚀后形成松散。
- 5沥青混合料的级配设计不合理,空隙率较大,水进入面层后,不能排出,在行车荷载的作用下,形成动水压力,不断侵蚀沥青混合料,造成松散。
3.沉陷。主要是由于路基的原因和基层的原因造成。
3.1 路基压实度不足。部分山腰线半填半挖路段,未能按挖台阶处理,分层碾压;其次是因填方与挖方的结合部位路基压实不足;第三是桥台台背填土压实不足。未能按规范的范围和填土厚度很好地进行压实。
3.2 基层的拌和不均匀或结合料的剂量不准造成基层强度不足。
3.3 由于受地形的限制,埋设在路基范围内的供水管道,时间过久,管道锈蚀出现渗漏,水侵入路基,路基发软。
3.5 靠近山体的一侧,由于设置了边沟,部分路段因地形的限制路基宽度较小,大量的超载车辆行驶靠近边沟,边沟使用浆砌片石,抵抗侧向力的能力较弱,路基整体发生侧向位移形成坑槽或沉陷。
3.6 设计时地质勘探不详细,一侧山间有裂隙水,没有设计盲沟或暗沟、渗井排除层间水,造成水侵入路基,路基沉陷。
4.网裂和龟裂
4.1 沥青混合料配合比设计不合理,空隙率较大,面层透水严重。
4.2 改建施工时,因半边通车半边施工,轮胎携带泥土与基层结合为一体,沥青混合料摊铺时,没有及时清理或清理不彻底,造成基层和面层有软弱夹层。
4.3 沥青混合料拌和机设备陈旧,计量不准确,混合料拌和不均匀。
4.4 沥青混合料拌和后,装车不注意,造成混合料粗细料离析。运输过程中,有温度离析现象。
4.5 沥青混合料摊铺设备陈旧,摊铺后的沥青混合料有粗细料离析现象
4.6 车辆自带降温水袋或沿线有30多处加水点,给下山重车刹车和轮胎降温,轮胎将水携带到路面上。
5.桥面铺装层病害
5.1 预制梁(板)的预拱度掌握不好,预拱度偏大,桥面铺装层薄,在行车荷载的作用下,发生破坏。
5.2 设计的桥面铺装层厚度较薄,不能抵抗各种荷载的作用。
5.3 沥青混凝土桥面铺装层的厚度与采用的混凝土类型不匹配。
5.4 桥面连续混凝土和伸缩缝混凝土的设计标号太低,施工质量不好,在行车荷载作用和振动下,桥面铺装层发生病害。
5.5 桥面铺装水泥混凝土与沥青混凝土间结合不好,粘层油施工有漏洒现象。水泥混凝土表面“光滑”,不粗糙,层间结合不好。
6.汝萁沟路段路面病害的总结分析
纵览汝萁沟路段的上述病害的发生,笔者分析可以归纳为:
- 1设计方面的原因。水文地质勘察不细。沥青混合料的级配类型选择不当。最大公称粒径16的,最小厚度50MM。
- 2材料组成设计不周。虽然遵循了就地取材的原则,但必须在满足结构使用寿命的前提下,造成这种陡坡、急弯和大量超载超限车辆作用下,结构的使用寿命缩短。
6.3结构组合设计不能一哄而上。要根据路线所处的环境、地形、水文地质、气候、荷载的具体情况选择。八十年代中期,面层结构基本为上拌下贯式路面。九十年代中期,不论路线等级高低,均采用高级的沥青混凝土路面。
6.4施工控制不严格。沥青混凝土施工配合比和生产配合比控制不严,细集料采用当地的山砂,集料级配曲线在0.3~0.6mm筛孔处出现“驼峰”曲线,热稳定性不足。沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压的施工工艺不精细。
7.养护大中修应采取的对策和措施
姚汝公路汝萁沟段是宁夏的一条经济大动脉,要保证畅通,只有20多公里的路段,养护单位每年都投入上百万元的资金,进行修补,效果不够明显。2006年7月发生50年不遇洪水,十多处路基、路面和防护、支挡工程水毁,养护单位投资300多万元进行水毁恢复。就路面修补恢复达25000m2,修补取得明显的效果。随着汝萁沟口收费站计重收费的开通,为给道路使用者提供安全、畅通的道路运输环境,笔者认为应采取以下措施加以改善:
7.1 集中有限的资金,针对病害严重的路段,分段进行大中修,一次投入,减小每年的养护投入。
7.2 汝萁沟主要交通量为运煤车辆,陡坡、急弯比较多,采用水泥混凝土路面比较适宜。由于交通量比较大,又为运煤唯一的一条最便捷的公路通道,改建时无法中断交通,部分路段受地形的限制,路基宽度比较窄,可以考虑采用碾压式混凝土路面,因碾压式混凝土路面具有节约水泥、收缩小、施工速度快、强度高、开放交通早等技术经济的优势。
7.3 完善防排水设施,山体的层间裂隙水通过设置盲沟、渗井的方式排除。路肩边沟和路缘石连为一体设计,并采用混凝土结构,抵抗侧向力。
7.4 从煤矿的源头打击超限超载的行为。与交警部门联合打击汽车自带降温水箱的现象。规范固定汽车降温加水点的设施。
7.5 缓坡和直线路段,采用上拌下贯沥青路面结构。重视路面面层的结构组合设计和材料组成设计。路面基层要重视混合料的级配。基层完成后,使用乳化沥青做下封层,保证面层与基层的层间结合,形成连续的结构。
7.6 重视上拌层沥青混凝土的配合比设计,按照原路面设计的面层厚度10cm,采用上拌层4cm的AC-13沥青混凝土,下贯层为6cm。集料的母岩均选择石灰岩的碱性材料。沥青混凝土集料级配设计为“S”曲线,设计的混合料现场剩余空隙率不大于7%,不小于3%的“骨架密实结构”。
7.7 上拌层沥青混凝土施工,注意拌和、运输、摊铺过程中的离析现象。压实注重压路机的数量和组合,做到“紧跟慢压”,“高频低振”。使用理论最大密度控制压实度,做到压实到位,现场空隙率“不大不小”,避免压密型车辙和推移、拥包的发生。
8.结束语
本文是笔者从事公路养护工作对汝萁沟段所思所想点滴的个人见解,难免有不妥之处,敬请各位专家和同行批评指正。
敬告:转载本文时请注明出处为“中国公路网”,必须保留网站名称、网址、作者等信息,不得随意删改文章任何内容,中国公路网将保留法律追究权利。 Http://www.chinahighway.com