宜春原油投资协会

【施工技术】公路路基路面常见病害+解决方法

工程3652018-12-05 12:44:24

转载是一种动力 分享是一种美德

 



一、公路路基路面病害处置的相关问题


1.1 公路路基路面处置的基本原则


1.1.1 准确分析病害成因



1.1.2 基于病害成因的路基路面处置方案的确定  

路基路面的病害处置,必须从病害成因入手,遵循有的放矢的针对性原则。 

路基路面病害处置是一个系列工程,往往具有综合治理的特点。在分析路面病害成因、制订处置方案时,要考虑有无路基因素;要考虑路面各层次的影响。对于水损坏引起的病害,往往具有综合性病害的特点,必须采取彻底的防治水根治措施。  


1.1.3 确定病害处置方案,还应与病害处置者的资源配置相协调。


1.2 公路路基的基本要求



公路路基不满足上述任何一种要求,就可能产生路基病害。


1.3 公路路面的基本要求



路面不满足前述两项基本要求,则可能产生病害。对于路面平整度和抗滑性能,应采取相应措施加以改善和提高,以提供给顾客安全、通畅、舒适的行车条件。


1.4 公路路面的结构型式与病害类型  

公路路面按结构型式,分为沥青路面与水泥混凝土路面两大类。

沥青路面又称黑色路面,行车舒适性好

沥青路面病害(损坏)分为裂缝类、变形类、松散类、其他类四种。

水泥混凝土路面亦称白色路面,行车舒适性不及沥青路面。其力学性能好、抗水破坏能力强,具有造价低、刚度大、强度高、使用耐久和养护工作量小的优点。


水泥混凝土路面主要病害包括断板、脱空唧泥、表面裂缝、起皮、坑洞和平整度差等。


二、公路路基常见病害与处置对策


2.1 路基翻浆

概念:季节性冰冻地区,春融时路基或路面基层含水率过大,强度急剧降低,在行车作用下造成路基湿软弹簧、路面破裂、冒出泥浆等的现象。

路基土质不良、 公路经过湿地,或路基坡脚存有积水的路段容易出现翻浆病害,盐渍土和沼泽地是翻浆病害的重灾区。


路基翻浆的过程大致如下:


秋季(聚水)——冬季(冻结)——春融(含水量增加)——强度降低、因行车荷载翻浆


非春融的雨季,如果路面密水性差,导致降水浸入路基,造成路基或路面基层含水率过大,也可能造成翻浆。翻浆时沉降与隆起并存,路基路面倒置,结构混淆。


2.1.1 路基翻浆的成因分析


水损坏(水破坏)是翻浆的根本成因。根据导致翻浆的水类来源的不同,可将翻浆分为五个类型,即地下水类、地面水类、土体水类、气体水类和混合水类。



2.1.2 路基翻浆的处置对策


⑴ 春融时的翻浆处置。这种翻浆基本上都存在补给水,宜采用如下处置对策。



采用这样的处置方案,效果明显,处置彻底,喜为二级及以下等级公路所采用。


高速公路和一级公路在不影响车辆通行的情况下,也可以采用这种方法处置翻浆。


对于高速公路和一级公路,一般可采用如下处置方案:




⑵ 由于地表水的渗入产生的翻浆病害,若处置妥善后基本上无补给水,可选用以下两种方法。即:



⑶ 土工合成材料隔离处置法:采用土工布或土工膜隔离(沼泽地等需要先采用透水性材料换填)。


优点:造价经济、施工方便。优点:造价经济、施工方便


缺点:需要一定的处置高度,对含水率高的地段还需要一定的沉降固结期。

这种方法对过湿地段的处置很有成效。对此类地段处理时,不应扰动原状土。


⑷ 直填骨架材料、沉降固结处置法这样的处置方法需要一定的沉降固结期。路基填筑时应预留沉降高度,在沉降期加载预压,待路基稳定后再清除预压材料。预压材料一般采用筑路材料,如路基填料、路面材料等等,预压完成后可以继续使用。


2.1.3 路基路面翻浆处置的有关要求与注意事项  


⑴ 翻浆防治的基本途径是防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部,可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在透水性好的路面结构层中;改善土基及路面结构;采用综合措施防治。


⑵ 正确的分析翻浆成因是处置翻浆的前提。翻浆是因水而生,要准确分析水损坏类型,分清地表水与地下水、临时性浸水(如水管爆裂)还是长期补给水,由此决定处置方案。


⑶ 和修补坑槽一样,翻浆的处置亦宜采用矩形修补,且各边分别垂直或平行于路线中线,用以增强界面结合。


⑷ 处置方案的选择应充分考虑经济性、可行性及技术资源配置等方面的因素。


2.2 路基沉陷


概念:路基(涉及和连同路面)近似于垂直状态的下沉,称作路基沉陷。



2.2.2 路基沉陷的处置对策



2.2.3 桥涵台背和挡土墙墙背(俗称“三背”)的沉陷处理


桥涵台背产生沉陷是不可避免的。预防桥头跳车的根本就是要提高台背填料的强度和刚度,减少工后沉降,控制桥头跳车。


⑴ 对于桥涵台背的沉陷的处理:挖除不合格与压实度不足的填料重新填筑合格填料,并从选择合格填料、填筑厚度、填筑范围、压实度等方面进行控制。


⑵ 挡土墙背沉陷处理:挡土墙背因填料不适宜、压实不足等原因,也可能产生沉陷、填料与原状土体间形成裂缝等等病害。对挡土墙墙背的沉陷,除“填筑范围” 要求有所不同外,其它处理措施与桥涵台背相同。需要强调以下两个方面。


① 靠墙背50cm范围回填应颗粒材料,预防墙背片石类材料压实困难产生盲区。


② 必须将填挖界修整成直线,修整小折线和弯月线,避免压实盲区;修整时应尽可能不扰动原状土,且挖方界面成微仰,使填料竖直压实,避免“挤压”。


2.3 路基滑坡  


概念:滑坡是高陡斜坡上岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿带或面滑动的现象。滑坡是路基上边坡或路基局部自上而下的滑移,具明显的滑动界面。滑坡是滑动界面抗剪应力小于滑动应力而引起滑动体产生位移。


2.3.1 路基滑坡的成因分析

⑴ 底层岩性是滑坡产生的重要地质基础。

⑵ 地质构造是产生滑坡的另一物质基础。

⑶ 不合理开挖是滑坡的重要诱因。

⑷ 水是滑坡产生的另一重要诱因和催化剂。


2.3.2路基滑坡的处置与预防对策  


路基滑坡属于地震灾害的范畴,处理措施有多种选择,需要进行详细地现场调查,必要时还应该进行地质勘探,查明滑动面及其它相关资料,对症下药地予以处置。无论采用何种技术措施与方法,其处置的基本方法不外乎采用抗滑桩、削坡减载、反压坡脚、排泄地表(地下)水、护坡及生态防护等措施,或采用其中的几种措施作为综合治理方案。


(1)抗滑桩


抗滑桩与一般桩基类似,但主要是承担水平荷载,目前在边坡工程中常用的多为钢筋混凝土桩。它是抗拒滑坡的有效方法。

抗滑桩设计一般应满足以下要求:

1) 抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性;

2) 抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性;

3)桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内;

4)抗滑桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当,安全可靠,施工可行、方便,造价较经济。



(2)消除或减轻水对滑坡的危害


水是促使滑坡发生和发展的重要因素,治理滑坡要先治水。其方法有: 截水、排水、填水。


(3)削方减载与填土反压


削方减载措施特别适用于上陡(重)下缓(轻)的推动式,且滑坡后缘及两侧有明显的边界,或者有岩体出露而不易受到牵引变形的滑坡治理,对改善滑坡的稳定性,提高安全系数有着非常明显的效果。


(4)生态防护


生态防护可采用植草和栽植根系发育的灌木和亚乔树种,固结表土,减少降水浸入。必要时,可结合框架锚索方案,在坡面网格培土植草。


2.3.3 公路滑坡处置的有关问题


⑴ 滑坡治理工程量大,资金费用多,制定处置方案应慎之又慎。大体积滑坡的治理应进行勘察钻探,找出滑动面,采集相关数据资料,作为确定处置方案的重要依据。


⑵应注重采用工程防护与生态防护相结合的处置方案。


①工程防护在稳定滑体方面具明显作用,是生态防护的重要条件好前提。


③工程防护与生态防护相辅相成,在重视工程防护的同时,应结合项目区的环境特点,选用抗性强的乔灌草,优化工程成果,预防滑坡的再发生。


2.4 挡土墙损坏  


概念:挡土墙损坏是指挡土墙上倾、鼓肚、裂缝以及浸水挡土基底部被掏空等病害2.4.1挡土墙的病害成因分析:


⑴ 水破坏:水的浸入使挡土墙墙背填料湿软、凝聚力下降,增大了对挡土墙的主动土压力致其产生病害。这类病害多发生于细粒土填料的下挡土墙和支挡上边坡坡积层类破碎土体的上挡土墙。


⑵设计断面尺寸不足,不能抗拒墙背主动土压力。这类病害的发生是因为或则设计计算主动土压力考虑欠周全而断面不足,或则施工过程中人为地扩大了填方断面,增加了主动土压力。


⑶ 浸水挡土墙基底埋深不足,由于洪水冲刷致挡基底部被掏空或局部悬空。


2.4.2 挡土墙损坏的处置——修复或工程加固


挡土墙损坏最彻底的加固方法就是拆除重修。而拆除重建不利于资源利用和环保;工程费用大,经济性差;施工工期长,对交通造成严重影响;施工关键环节多,弄不好又可能产生新的病害。鉴于此,在可能的情况下,一般选用修复与加固技术恢复挡土墙功能。



2.4.3 挡土墙损坏的处置的有关问题  


⑴ 无论挡土墙修复或加固,都应注重新旧挡土墙或挡土墙与加固体的连接。特别是涉及到砌体连接时,应逐渐拆除旧砌体,“跳槽施工”,与新砌体错茬咬合连接,增强挡土墙的整体性。


⑵ 在挡土墙修复或加固时,应分析旧挡土墙产生病害的原因,进行针对性预防,以避免同类病害的再发生。


⑶ 为增强挡土墙的耐久性,修复砌体宜采用不低于M10的砂浆进行砌筑和勾缝;浸水挡土墙尽可能采用水泥混凝土或片石混凝土浇筑。混凝土强度等级不宜低于C20。


2.5 涎流冰  



概念:涎流冰是由挖方路段上边坡裂隙水(空隙水)冰冻而成的。这些裂隙水(空隙水)在天气暖和时以液体流出,而在冬季时则因渗水流速小,在流动过程中冰冻而成为涎流冰。涎流冰是北方寒冷地区公路路基的一种主要病害。轻者堵塞水沟与覆盖部分路基路面,重者可漫延整个路幅,长可达数十米乃至百余米,危及行车安全。



2.5.2 涎流冰的处置对策  


根据涎流冰发生的因素和病害状况,公路工程界采用两种基本方法进行处置。


⑴ 蓄冰法——主要用于低等级公路且涎流冰体积小的路段。


蓄冰法是在涎流冰发生路段根据涎流冰每年产生体积建蓄冰池、蓄冰涵洞、蓄冰沟渠之类的蓄冰构筑物,在寒冷季节不使涎流冰“上路”,待来年春暖花开、涎流冰融化后以液态水排出。这种方法节省资金,在二级及二级以下公路多有应用。


⑵ 保温排水法——这种方法是在涎流冰发生路段,开槽保暖裂隙水(空隙水),然后以盲沟等地下水排除方式排出路外。这种方法适用于高速公路与一级公路。


这种方法的施工程序为:



2.5.3 涎流冰处置的有关问题


⑴ 涎流冰属季节性病害,处置的根本出发点在于涎流冰不“侵入”路面、影响行车安全。相应的亦应考虑保护环境和创造良好的行车条件,高等级公路更应优先考虑。


⑵ 在处置涎流冰前,宜在前一个冬季现场调查,划定冰蚀范围,测量涎流冰数量,尔后进行设计,在春融后、下一个冰冻前组织施工。


⑶ 在工程建设期若发现涎流冰苗头,应予以及时处置,为营运期提供安全的行车条件。



三、沥青路面常见病害与处置对策


3.1 沥青路面裂缝


概念:沥青路面在荷载和温度应力作用影响下产生线性开裂,被称作路面裂缝。路面基层开裂反射(影响)到沥青路面开裂,也叫做裂缝或反射裂缝。

沥青路面裂缝有纵向裂缝、横向裂缝、块状裂缝和不规则裂缝。纵向裂缝是与行车方向基本平行的裂缝。横向裂缝是与行车方向基本垂直的裂缝。块状裂缝是裂缝分别为纵向与横向,将沥青路面分割成近似方块状。不规则裂缝是排列无序的裂缝,其严重时近似于龟裂病害。



3.1.1 裂缝的成因分析


沥青路面开裂的主要原因可分为两大类:一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝。另一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝,一般称之为非荷载型裂缝。


另包括半刚性基层的温缩裂缝或/和干缩裂缝引起沥青面层产生反射裂缝或对应裂缝。


3.1.2沥青路面裂缝的处置对策


沥青路面在使用过程中,因荷载与环境因素而逐渐损坏,而沥青路面裂缝是沥青路面损坏最早和最常见的病害,应重视对其处置。


目前对沥青路面裂缝的处置主要采用灌缝、贴缝和封缝等几项处置措施,灌缝是最常使用的技术措施。


灌缝处置后,为改善路面状况指数,往往辅以罩面措施。裂缝维修的最佳时期为秋末深冬季节。


贴缝与封缝:贴缝适用于原路面基层和横断面良好,仅表面出现纵、横向裂缝,伴随裂缝处有较多细微的扩展裂缝;封缝适用于原路面仅仅表面出现沥青老化而引起的开裂、透水严重等病害路段。这两种处置措施的使用周期一般为2-3年,费用较高,施工较为困难。


3.1.3 路面裂缝处置的有关问题



3.2 龟裂与不规则裂缝


概念:沥青路面出现象乌龟壳一样交织成网状的裂缝。它是沥青路面的主要病害之一。


成因分析:


⑴ 龟裂和不规则裂缝产生的首要原因是由于路面路面材料、施工等原因造成沥青路面空隙率大,空隙中的自由水冲刷沥青,导致沥青剥落;或因沥青材料粘附性差而沥青剥落,产生裂缝且成网状交织。路面尘埃等杂物混入裂缝,加剧了裂缝的发展,在荷载作用下,形成路面龟裂和不规则裂缝病害


⑵ 路基或路面基层强度不足是龟裂和不规则裂缝产生的又一原因。路基翻浆、路面基层强度不足或半刚性路面基层反射裂缝都可能造成路面龟裂和不规则裂缝。



3.2.2 路面龟裂与不规则裂缝的处置对策  


路面龟裂和不规则裂缝的处置应视其成因而定。处置前应对路面取芯,分析成因与制订处置方案。由路基或路面基层破损造成的龟裂和不规则裂缝,应挖除路面。重做路基或基层补强后重做沥青面层。  


大面积龟裂和不规则裂缝的处置:


⑴ 裂缝较为发育路段,采用挖除(铣刨)龟裂部分后,重铺沥青混凝土面层。


⑵ 裂缝不甚发育的路段,采用同步沥青碎石封层、沥青微表处、乳化沥青稀浆封层或超薄罩面(罩面厚度﹤25mm)等维修方法进行处置 


⑶土工合成材料处置:


对于非路基与路面基层引起的龟裂和不规则裂缝的处置,可选用土工布或玻纤格栅,铺筑于原路面之上,再铺筑沥青混凝土。


小面积龟裂和不规则裂缝的处置


可采用单层沥青表处、同步碎石封层或微表处、稀浆封层等维修方法处置。


3.2.3 龟裂与不规则裂缝处置的相关问题


⑴ 处置龟裂与不规则裂缝需重铺罩面时,重铺不应铺在逐年加厚的软沥青层上,也不应铺在和原沥青路面结合不好、即将脱皮的沥青罩面薄层上。如存在上述情况,应将其铲除、整平后再进行铺筑。


⑵ 当气温低于10℃或路面潮湿时,不得浇洒粘层沥青,亦不得摊铺沥青面层。


3.3 路面坑槽


概念:坑槽是指在行车作用下,路面骨料局部脱落而产生的坑洼。沥青路面出现坑槽的主要原因有以下几个方面:


⑴ 沥青路面透水;


⑵ 路基强度不足或因轻微病害没有得到及时处理;


⑶ 车辆滴油漏油(柴油是沥青的溶剂)侵蚀沥青路面;


⑷ 沥青混凝土层与基层之间局部出现隔离(干扰)层。



3.3.2 路面坑槽的处置对策 ---- 修补


⑴坑槽修补的基本要求:


① 坑槽修补必须“圆洞方补”、“斜洞正补”。即坑槽应修补成矩形。


② 修补面积必须大于病害实际面积,修补范围应在病害面积范围以外各边至少多出5cm。


③ 修补范围的轮廓线应与路面中心线平行或垂直。



⑵坑槽修补的方法:


按照材料和修补环境温度的要求不同,现代的坑槽修补的方法大体可分为三种,即冷料冷补、热料热补和热料冷补。每种方法都有各自的特点,适应的情况也不同,施工人员要根据实际情况选择相应适当的方法。


施工工艺流程:



⑶ 桥面沥青铺装层脱落的处置


桥面沥青铺装层脱落属于坑槽的特殊情况。桥面铺装层等构造物产生坑槽是由于水泥混凝土与沥青铺装层的材料差异较大,层间粘结处的变形不一致,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脱皮,最终产生坑槽。



3.3.3 路面坑槽处置的有关问题


⑴ 如果坑槽较深,深度>6cm时,宜采用两层或两层以上分层修补。采用两层修补时,上层应采用细粒式(AC-13)沥青混凝土。下层厚度超过6cm时,可采用沥青稳定碎石(ATB)结构。分两层以上修补坑槽时,宜上一层比下一层多出15~20cm的搭接宽度,避免上下层接缝通缝。


⑵ 摊铺沥青混合料时,松铺系数可取1.25~1.3。


⑶ 在涂刷粘结沥青前,应采用喷灯等对槽壁进行加热。


⑷若因基层结构组成不良,如含泥多、含水率过大或基层局部强度不足等使基层破坏而形成坑槽,应先处治基层,再修复面层。可参照上述有关作法进行修补。


3.4 路面车辙


车辙是指渠化交通的道路上在行车荷载的作用下,路面发生的不可恢复的永久变形。


⑴ 车辙的分类


车辙的主要类型包括失稳型车辙、结构型车辙、压密型与磨耗型车辙。一般研究认为,车辙主要表现为前两种车辙类型。也有研究人员认为,压密型车辙在国内多为呈现。


⑵ 车辙产生的成因分析


主要成因包括外部因素与内部因素。车辙产生的外部因素包括高温、车辆荷载两大因素。内部因素主要有原材料(沥青混合料、集料)性能、沥青混合料级配和施工因素等等。



3.4.2 路面车辙的处置对策


在了解车辙形成机理的基础上,可根据车辙的病害严重程度决定不同的、行之有效的车辙处置对策。根据车辙的严重程度,可采用以下处置措施。


⑴ 微车辙处置


对于深度1cm左右的微车辙,可采用以下两种方法进行处置:


① 热再生


② 铣刨拉毛后采用稀浆封层或薄层罩面处置微车辙路段


⑵ 严重车辙路段的处置


对于深度大的严重车辙路段,宜采用铣刨重铺的方法进行处置。处置时先铣刨旧路的上面层或上面层与下面层,然后重新铺筑结构层。


3.4.3路面车辙处置的有关问题


⑴ 车辙处置宜在夏季高温季节进行。此时易于车辙调查,处理比较彻底,而且夏季沥青混凝土施工的环境温度良好,易于控制。


⑵ 应重视车辙的预防。自打沥青路面问世以来,防止水损坏与抗车辙的矛盾就始终存在。随着新材料的不断开发,特别是沥青质量的提高,公路界就一直围绕这对矛盾进行着不断地协调,力求达到完美统一。建设者应该重视协调这一矛盾的两方面,不可顾此失彼。在采购优良材料的同时,应该注重配合比的控制。现行规范关于沥青混凝土的设计空隙率为3~5%的要求,是完全可以防止降水浸入的。在这样的空隙率条件下,即使降水浸入沥青路面表层,因为水的张力仅能在沥青混凝土形成水膜,阻止水的继续下渗,因而没必要加大油石比而给车辙的产生创造条件。


⑶ 应注重旧路沥青混合料的再生利用。旧路沥青混合料是品质优良的可用材料,要注重回收铣刨混合料,在铺筑新的沥青混合料时予以利用。


四、水泥混凝土路面的常见病害与处置对策


4.0 水泥混凝土路面的病害类型


水泥混凝土路面的缺陷主要有:断板、表面裂缝、起皮、坑洞、板底脱空(唧泥)和平整度差等。其中平整度差是施工过程控制不严造成的,主要影响行车舒适性,一般不予处置。


水泥混凝土路面属刚性路面,除养护进行灌缝外,其它病害处置基本上都采用修复方法进行处置;应特别注重施工期间的病害预防。


4.1 断板


断板为水泥混凝土路面贯穿板全厚度的横向裂缝,造成板块断裂影响行车。同时,也包括角隅断裂类病害。这是水泥混凝土路面的最主要病害。



4.1.1断板的成因分析  


(1)因路基、路面基层不均匀沉降等原因造成断板


(2)由于车辆荷载引起的断板


(3)除上述原因引起的断板应进行针对性处置外,水泥混凝土路面断板多

因施工过程控制引起:

干缩裂缝;

冷缩裂缝;

切缝不及时;

其它原因:这里所说是其他原因,不包括路基路面强度不足、沉降和荷载原因。


4.1.2断板病害的处置对策



4.1.3 断板的成因分析与预防措施


⑴ 严格控制混合料组成配合比,严格把住材料关。


⑵水泥混凝土必须振捣均匀密实,并注重施工作业的连续性。


⑶施工中及时正确地切缝是预防断裂病害的有力措施。


⑷在基层施工中,使基层表面平整,也是预防混凝土路面断裂的有效措施。


⑸在施工中尽量避免产生较大的温差效应。


⑹正确地在纵坡变化处、平曲线及构造物结合部设置胀缝,是预防断板的有力措施。


⑺正确安装传力杆可以防止断板。


⑻在混凝土面板底面与基层顶面间设置滑动层,减少面板与基层间的摩阻力。


⑼加强养生和养护,严格控制开放交通时间。


⑽ 混凝土面板在切缝处埋置接缝板,并在接缝板位置上再行切缝。


4.2 表面裂缝



4.3 起皮(亦称脱皮)



4.4 坑洞



4.5 水泥混凝土路面的“白改黑”技术


长按识别二维码关注