了重视,作为公路路面预防性养护的一个重点来研究。
4.4.2 预防性养护的主要措施
预防性养护主要采取以下措施:
(1)阳离子乳化沥青稀浆封层 预防路面龟(网)裂病害,防止路面病害的进一步扩大。在路面整体强度较好,路面平整度较好的路段,采用阳离子乳化沥青稀浆封层预防路面初期病害,封层类型按照路况、交通量等因素进行选择,对交通量较大路段采用粗封层,厚度控
制在 9-11mm,对交通量较小的主要路线采用中封层,中封层厚度控制在 6-8mm,对交通量较小的支线路段采用细封层或中封层,细封层厚度控制在 3-5mm。2005 年在省道 202 线实施的 7 公里多阳离子乳化沥青稀浆封层[13],通过近一年的使用,效果比较明显,突出的一个特点是封闭路面裂缝、阻止了路面水渗入路面基层路基。在实施稀浆封层前原路面龟(网)裂十分严重,裂缝宽度平均在 2-3mm,局部龟(网)裂裂缝宽达 4mm 以上,2005 年春季该路翻浆面积达 5.6 万平方米,2006 年 3 月底该线仅出现不到 400 平方米的公路翻浆,效果明显。另一个特点乳化沥青稀浆封层,节约能源,环保,污染少。总段在 2003 年购置一台阳离子乳化沥青生产线的基础上,2004 年以来在静宁段沥青储油库和崇信段沥青储油库又建了两处阳离子乳化沥青生产线,现在基本能满足养护需要,通过实践采用乳化沥青稀浆封层防止路面水下渗路面路基效果明显。
(2)沥青碎石(石屑)薄层封面 对于路面龟(网)裂路段采用沥青碎石(石屑)
薄层封面也是预防路面病害进一步发展的一个主要方法,也适合平凉市公路养护实际。沥青碎石薄层封面厚度控制在 8-10mm,沥青采用 140-180#沥青,用量控制在 1.0-1.5kg/㎡,石料主要采用开采的小碎石(石屑),用量 10-15m3/1000m2,在夏季高温季节施工效果好,过养护形成后,对于处理路面轻微龟(网)裂效果明显[1]。自 2003 年以来,每年结合路况变化,安排沥青碎石(石屑)薄层封面 20 公里左右,每公里费用 3 万元;2005 年总段购置了一台西安达刚公司生产的碎石撒布车,提高了工作效率和工作质量,克服了人工撒铺矿料不均匀的问题,缺点采用热沥青需在气温较高情况下施工效果较好。
(3)层铺法罩面 在养护资金有限的情况下,采用层铺法罩面进行预防性养护十分必要。合于平凉市养护的所有路线,在处治龟(网)裂方面作用十分明显[4]。无论是对路面轻微龟(网)裂还是严重的龟(网)裂都适用,对于轻微的裂缝和缝宽较小的龟(网)裂采用单层层铺法,厚度控制在 15mm 以内,材料采用石屑或粗砂选择气温较高时实施罩面,并加强养护使其早日成型。对于较严重的龟(网)裂采用双层式或三层式层铺法进行罩面,为确保质量,下层在均匀撒铺沥青后采用石屑或中粗砂封面,用压路机及时进行碾压,加强养护成型后再根据路面病害处治效果进行第二层或第三层层铺法罩面。对原路面存在的严重龟网裂等病害,通过多层层铺罩面,处治后原路面龟网裂等病害二次反射较少,主要是层铺法罩面通过分层罩面养护,部分沥青混合料较好地嵌挤于裂缝处,较好的封
闭了原有路面的裂缝。层铺法罩面在处治公路路面龟(网)裂方面优于热拌热铺
沥青混合料罩面,在三级公路上采用 15mm-30mm 厚的拌铺罩面一年后特别是在经过一个冬季后,出现的龟(网)裂较多,平均占到原路面龟(网)裂的 5%-10%,个别路段反射上来的裂缝达到 15%,第二年以后更多,主要原因是原三级公路路基强度较弱,热拌热铺沥青碎石路面面层薄适应变形能力差,在行车反复作用下出现新的龟(网)裂和反射裂缝。通过多年的实践和应用,层铺法罩面在总段养护的三级公路上使用比较适合,能较好的处理路面龟(网)裂等病害,且造价低,层铺法罩面三级公路每公里造价在 5-8 万元
[27],能有效地进行公路路面的预防性养护。乳化沥青稀浆封层通过近一两年的应用在已改造的二级以上公路进行预防性养护或基础较好的三级公路实施效果较好,封层在封水上优于层铺法罩面。
(4)路基预防性养护 加大路基预防性养护力度,稳定路基,从而减少路面病害的发生。平凉市大部分公路修筑于黄土区,黄土遇水急易发生冲刷,主要表现为溶洞、陷穴、路基塌陷等病害,由于路基病害造成路面出现沉陷等病害;为确保路面完好,在养护中特别是在汛期加强黄土地区公路路基养护,完善公路排水设施,减少或防止水流对公路路基的冲刷,稳定路基,一是对公路路基边坡坡面面积较大的黄土边坡栽种根系发达的洋槐树(在平凉市易于成活)稳定公路边坡[8],如县道 044 线白崇公路 16 公里处一土桥边坡坡面种植洋槐树后,几年时间洋槐树布满公路边坡,稳定了公路边坡,1996年和 2003 年平凉市遭遇百年不遇的强降雨,但该处公路边坡稳定无冲刷,保护了路面,效果十分明显,在生态养护上起到了示范作用。二是结合平凉市适合种植根系发达的苜蓿等草类,在公路边坡上种植苜蓿,既绿化了公路边坡又稳定了路基路面。X079 线崇大公路赤城至新窑段,为 1999 年改造的新路基,填方段公路边坡坡面面积大,坡面雨季冲刷严重;2003 年在坡面面积较大路段的边坡上种植苜蓿,经过两年的对比,效果很好,苜蓿由当地农民种植,农民收割,但不许挖除苜蓿根,稳定了路基。2004 年,2005 年在国道 312 线静宁司界段、省道 202 线华灵公路、省道 218 线静庄公路、县道44 线崇白公路、县道 049 线平华公路等路段坡面面积大的路段种植苜蓿、洋槐等根系发达的植物进行边坡防护,花钱少,养护效果也比较明显。三是对于易冲刷的高边坡、挖方路堑及公路纵坡较大段,不宜采用植物防护的路段;采用增设排水设施、减速设施,减少水流对公路路基路面的冲刷,稳定路基,保护路面;对坡度较陡的急流槽、边沟沟底每隔 5 米左右设置减速坎,对坡度较陡的土质边沟采用旧油皮或圬工(片石、混凝土等)铺底、并每隔 50-100 米设置一处减速门坎减少水流的冲刷。增设截水沟、排水沟等设施及时排除路面及边沟水流;通过加强路基预防性养护,减少路面病害的发生。
(5)结合公路超限运输的治理,预防公路路面病害的发生 近年来随着公路运输市场的变化,大型和超载车辆的增多,对公路路面的损坏十分严重,2004 年随着全国治超以来,大型车辆为绕避国道超限检测站向省道、县道、乡道绕行,对平凉市养护的一般公路造成严重的影响,加速了这些路段路面的破损。针对这种新情况,在预防公路破损上,把一般公路的治超也作为一个重要手段,通过治超以减少大型和超载车辆对养护的三级公路路面的损坏。一是根据超限车辆的流向及时加强一般公路的治超力度。二是综合防治,对一般公路超重车辆可能行使的路段提前介入,防止超限车辆的运行。三是联合执法,公路路政与当地政府公安交警等部门联合行动,治理超限,减少超限车辆对正常养护路线路面的破坏,
防止路面破损的进一步发生。
4.5 积极实施养护维修工程,提高路面服务质量
4.5.1 处理公路路面病害的养护工程措施
路面养护工程措施主要有:路面病害集中挖补、油路罩面、油路重铺工程等。其依据主要根据路况调查情况,结合路段交通量、公路等级、养护费用按照轻重缓急、优先保证主要路线的养护质量等确定养护维修工程的类型。
(1)路面病害集中挖补与整段重铺 对于路面病害较集中的零星路段(长度在 100米以内)或沿路线纵向分布较窄(2 米左右)的路面病害,采用集中挖补,其他路段较好没有必要进行整段重铺的路段,采用路面病害集中挖补[2];挖补时结合病害集中路段的路面病害成因、当地地质条件、筑路材料、结合交通量变化确定挖补段路面类型,实施路面病害集中处理。省道 304 线华亭段秋叶庙梁段 10 公里三级路段,从华亭到安口方向的一车道出现宽度 1-3 米的纵向沉陷,深度达 15-20cm,产生的主要原因是该项车道主要为运煤重车道,加之该半幅路基位于半填半挖路段的内侧,边沟排水不良,当地土质为粘性土,根据实际情况,采用纵向挖补平均宽度 2-3 米,平均挖深 0.8 米,从下到上依次采用厚 30cm 的粗砾石铺砌, 垫层采用厚 20cm 的天然砂砾,基层采用厚 25cm的石灰砂砾、面层采用厚 5cm 的沥青碎石,同时挖深内侧公路边沟,完善边沟排水设施,经过集中挖补处理,内侧车道使用 3 年未出现路面沉陷等大的病害。
(2)油路罩面 主要结合路面状况及路面使用年限确定实施罩面的类型。路况评定为中等路况,路面病害主要为龟(网)裂等病害,路面使用年限超过 3-5 年没有实施罩面等工程,路面抗滑能力降低,路面使用质量降低的路段实施油路罩面工程[15]。根据路面的具体情况确定罩面的类型,是采取稀浆封层、沥青碎石薄层封面、层铺法罩面、还是拌铺法罩面,是起磨耗作用还是起封水作用等。挖补罩面,对于路面破损面积在 15%以内,路面整体强度基本能满足交通要求的路段,采取挖补罩面,先处治路面病害,如坑槽、翻浆、松散、沉陷等病害后再整体罩面,恢复路况。罩面厚度的确定主要根据路段的交通量、公路等级、路面状况、使用功能等综合因素确定,当路面状况指数、行驶质量在中等以上,且路面病害仅为轻微的龟(网)裂时,在交通量较小的路段,采用较薄的罩面层(10-25mm)。当路面破损较大、原路面平整度较差及二级以上公路采用较厚的罩面层(25mm 以上)。选择封层时对于交通量较大、重型车辆较多的路段采用粗封层(厚度控制在 10mm),对交通量较小、平整度较好的路段采用中、细封层(厚度控制在3-8mm)。
(3)油路重铺工程 对于路面强度不足,路面病害十分严重,破损面积在 20%以上的路段,实施重铺工程,结合平凉市路面实际状况,确定重铺段最小长度为 500 米。路面结构以旧路补强设计的形式进行设计,同时要考虑交通量的变化、当地砂石材料、施工、养护工程费用等因素。在处理完旧路路基病害后,尽量利用旧路路面基层进行补强设计,考虑到大多三级公路路基较低,排水困难,因此尽量不用挖路槽的形式重铺路面,相反,还要根据旧路路基高度边沟排水情况,对路基低洼、排水不畅的路段通过适当提高路基高度,增加纵向排水边沟,横向涵洞等进一步完善公路排水系统,做到三级公路重铺段重铺后 5 年内路面
使用功能不降低。在路面结构的选择上对交通量较小的三级公路,且交通量增长
较慢、重型车较小的路段,在旧路病害处治后,根据测定的路面湾沉、交通量等采用厚 15cm-25cm 的天然砂砾垫层,厚 20cm-28cm 的石灰砂砾基层,面层采取厚 3cm+2cm 沥青碎石,其中上面层采用密实结构[3],平均造价在 25-40 万元之间。
对于交通量较大路段、重型车辆较多的路段,把重型车辆对路面结构的影响作为主要因素,宁可初期投入大一些,也要确保路面使用质量,对于华亭、平凉煤运线按照重载交通进行设计,路面结构中设置底基层,底基层采用水泥石灰类,厚度 20cm 左右;基层采用水泥稳定碎石(砾石、砂砾)厚度 20cm-26cm,面层采用 4cm+3cm 或 4cm+5cm 的沥青混凝土面层造价在 50-80 万元之间。对于交通量介于两者之间的路段,路面结构采用15cm-25cm 的砂砾垫层、基层采用水泥稳定砂砾 20cm-25cm 或水泥石灰稳定碎砾石(石灰稳定砂砾)20cm-28cm,面层采用 2cm+3cm(或 3cm+4cm)的沥青碎石面层,其中上面层为密实结构造价在 40-60 万元之间。通过近年来的使用,水泥稳定类基层初期强度高,重铺后路面很少出现公路翻浆,整体效果好;缺点是路面使用一段时间后出现反射裂缝。
石灰土类基层初期强度低,若地下水位较高,基层铺筑较薄,质量较差时,重铺几年之后会出现公路翻浆,但易于修补;在地下水位较高、阴湿路段,边沟排水不畅段使用灰土基层易出现公路翻浆。对这些路段应认真做好公路排水降低地下水位后再作灰土类基层。在公路路面重铺时,对于路面宽度不足 6 米的路段结合公路沿线交通情况适时进行加宽,对通行大车较多的路段加宽至 7 米以减少路面过窄造成的公路路面啃边等病害。对于二级公路半幅路面较宽 4.5 米左右,施工干扰较小,且一个方向主要为重载车辆通行的,可以按照重载交通的要求进行设计,以满足重载车辆的通行。如平凉的华亭县养护的道路出口向均为煤炭外运的重型车辆,公路养护中重型车道路面病害集中,多为沉陷、甚至于压成纵向车辙、凹槽等;如华亭连接平凉的为平凉火电厂运煤的省道平大公路,重车方向路面沉陷、变形、破损、推移等病害明显比平凉至华亭方向的车道严重。
对于这类路面一种情况全幅采用重型车辆重载交通进行设计,由于对于三级公路会车、
施工等因素两个车道干扰较多,这样设计比较安全。对于路面较宽的二级公路、会车错车与相向车道较少的,按车道进行设计,比较经济。
4.6 路面病害防治措施的新理念
4.6.1 积极应用公路养护新技术新工艺处治路面病害
在引进和应用科学先进的路面养护技术上主要是探索适合平凉市路面病害防治的新技术、工艺,通过应用这些新技术新工艺养好公路,减轻养护职工的劳动强度,提高公路养护质量和服务质量,以便更好地为当地经济社会服务。在路面养护新技术新工艺上结合平凉市沥青路面病害出现的情况,应用路面常温加热、路面快速修补、路面铣刨、路面清扫、小型压实、路面开挖及路面综合养护
等设备。
4.6.2 冬季路面病害维修的新技术新工艺
平凉市目前公路路面病害处治集中在夏秋两季,由于缺乏常温特别是冷补方面的技术和设备,使得冬季公路路面破损得不到及时处理,加上公路行车的影响使得路面破损进一步扩大,造成较为严重的经济损失和不良的社会影响。2003 年,总段天宇物资公司引进一套阳离子乳化沥青生产设备,目前主要是生产路面透层粘层用乳化沥青及稀浆封层用乳化沥青,下一步准备在三级公路上采用阳离子乳化沥青进行路面正常病害的修补,积累经验,做好常温路面病害的修补;积极引进路面冷补技术,做好冬季路面病害的修补工作,减少因冬季路面病害修补不及时造成的损失。在高级路面养护上购置灌缝机和综合养护车,以便快速修补路面裂缝和修补路面破损部分。对于目前高等级公路采用微波加热、就地热再生、就地冷再生等技术进行路面病害的快速修补上,通过学习,加深对利用微波加热等技术修补路面的认识;随着今后平凉市公路路面等级的提高,特别是将来 G312 线平凉段高速公路建成以后,平凉市高等级公路的增加,对公路养护质量会提出更高的要求,及时采用科学先进的养护技术,对养护好平凉市的高等级公路有着深远的现实意义。
4.6.3 重视路面材料质量的研究和应用
目前平凉市正常路面养护用沥青主要采用兰炼生产的沥青,其沥青含蜡量较高,加之基层单位对沥青加热等控制不严,使得沥青低温抗裂性能较差,高温稳定性较差。主要表现为冬季公路路面产生较为严重的龟(网)裂,夏季高温时易发生泛油、路面变软、产生油包等病害。在沥青改性方面加强新技术的应用和研究,提高沥青的路用性能;并应用于路面病害的处治上,提高路面病害处治的质量。在公路翻浆病害的防治、处理路面龟(网)裂等方面探索采用土工布等合成材料,减少路面龟网裂等病害的发生。
4.6.4 加大对旧路材料的应用和研究,节约公路养护成本
2003 年以来平凉部分路段进行路面大修改造,挖除的旧路面材料比较多,由于缺乏对旧路面材料的进一步粉碎和再生利用,旧路面材料只能被废弃,或被当地老百姓运去硬化院落村道,在公路路面病害修补上却无法应用起来,主要原因是旧路面难以破碎,再生方面缺乏技术支持。特别是自去年后半年以来,沥青材料价格上涨近一倍,大大增加了公路养护成
本,路面病害处治费用上涨了 50%。目前全社会在大力提倡资源节约型社会建设,如何在平凉市三级公路路面修补中加大应用旧路面材料,节约养护成本,减少废旧材料对环境的污染,在今后平凉市路面病害修补上也是一个值得研究和应用的课题。总段曾经在交通量较小的砂路段,采用旧油皮灭尘处理砂路取得了一定的效果但随着这些路段交通量的增大,路面相继出现破损推移油包等病害。2005 年在 G312 线实施路面养护维修工程,采用铣刨机洗除的松散的旧路面材料,在添加 2%左右的沥青重新拌合后铺筑于交通量较少的三级公路砂路上,试