养护论文高速公路养护管理论文

'摘要目前，我国高速公路的沥青混凝土路面最常见的早期病害现象有：裂缝、水破坏、松散、泛油、早期车辙等，这些病害基本上也是公路工程质量的通病，但对大广高速周口段出现最严重的是裂缝、水破坏、松散等，对此公路的正常使用形成了严重的威胁，对公路养护提出了更严峻的挑战。文章着重介绍了沥青路面中常见的一些病害，重点阐述了沥青路面产生病害的原因，并有针对性地提出了预防病害出现的相应措施，可供对沥青路面的设计和施工人员参考。    随着我国道路建设的迅速发展，沥青路面的施工得到了普遍推广应用。沥青路面具有表面平整，坚实、无接缝、施工工期短和养护简便等优点，使行车噪声低、平稳和舒适。但随着交通量的增长和重载超载车辆的增多，加上由于受到温度和湿度的变化以及冰冻作用、设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响，出现了多种沥青路面病害，如结构性破坏裂缝、沥青路面的裂缝、松散及水损害等等。根据长期对我区沥青路面的实际情况调查，谈谈沥青路面中常见的病害与出现的原因、预防措施、经济适用和养护方法。【关键词】高速公路：沥青路面；病害；水破坏：松散：车撤：预防：经济适用：养护措施 1大广高速简介1.1大广高速路线总简介大广高速公路是中华人民共和国国家高速公路“7918工程”规划网中从中国东北黑龙江省大庆市至中国南方广东省广州市的一条高速公路。大广高速，为《国家高速公路网规划》纵向的第五条线。大广高速公路系南北纵向线，自北至南经过的主要城市有：大庆——松原——双辽——通辽——赤峰——承德——北京——固安——霸州——任丘—衡水—邢台—邯郸——濮阳——开封——周口——麻城——黄石——吉安——泰和——赣州——龙南——全南——连平——新丰——广州。全长3550公里。大广高速公路河南段起自豫冀两省交界处，止于豫鄂两省交界地，河南段全长558.7公里，全程双向六车道，从南到北分别由大广高速公路新县段，光山段，息县段、息县光山段，平舆至正阳段，周口段，开封至通许段，开封黄河公路特大桥，新乡段，安阳段，濮阳段组成。经过濮阳、新乡、开封、周口、驻马店、信阳等6市18县　大广高速公路是连接东北、华北、华中与华南的交通大动脉，也是京、港、澳高速公路的重要的辅助通道，对改善路网布局将起到重要作用。大广高速公路的南北贯通对于加强东北、华北地区与南方省市之间的经济联系、加快河北省实施“一线两厢”区域经济发展的步伐将起重要的推动作用。对促进沿线经济的发展及产业调整、自然资源开发、特色产业升级都具有重大意义。广高速公路是国家高速公路规划网的重要组成部分，起自黑龙江省大庆市，沿线经黑龙江、吉林、内蒙古、北京、河北、河南、湖北、江西、广东等9省（市、自治区），全长3550公里。大广高速公路河南境起自豫冀两省交界处，止于豫鄂两省交界地，沿线途经濮阳、安阳、新乡、开封、周口、驻马店、信阳等7市所管辖地区，全长558.7公里。出口从北往南依次为：南乐、清丰、濮阳、濮阳南、滑县、滑县南、长垣、封丘、开封北、开封南、通许东、扶沟、西华、周口北、周口东、项城西、光山。1.2大广高速公路周口段简介大广高速公路周口段分扶沟至西华、西华至周口和周口至贾岭三个建设项目,起点位于周口市扶沟县大杨庄西北开封市通许县境内,终点位于贾岭乡扈庄西南,与平舆至正阳高速公路相接,路线共长14079km。全线路基填筑土方200576万m,挖方8425万m,路面3873051km;共设大桥180586m/6座,桥19654m/35座,分离式立交桥278908m/36座,通道桥91672m/18座,天桥25座,通道695655m/214道,涵洞316287m/96道。全线设互通式立交8处(其中一处预留),2处为枢纽互通式立交;设服务区3处,停车区2处,养护工区3处,监控分中心1处,收费站5处。 1.3设计标准该段按照六车道高速公路标准进行设计，其主要技术标准如下：周口段计算行车速度：120km/h路基宽度：28.5米大中桥荷载：汽超-20，挂-120小桥涵荷载：汽-20，挂-120路线全长140.79ｋｍ，共设平曲线51个，平曲线占路线长度的67.83，平曲线半径采用值一般不小于5500，不设超高。当地形受到限制时，采用适应地形等自然条件的曲线半径和与之协调的缓和曲线。最小平曲线半径为3000ｍ，最大平曲线半径为1000。纵断面设计根据地形、地物情况，共设变坡点238个，最大纵坡为1.56，最小坡长400ｍ，平均每公里纵坡变更次数1.69，最小竖曲线半径：凸形为20000ｍ。1.4路面上面层:4cm细粒式改性沥青混凝土(AC-13C);中面层:6cm中粒式改性沥青混凝土AC-20C);下面层:8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C);基层:36cm水泥稳定碎石;底基层:16cm低剂量水泥稳定碎石。1.5充分结合当地的自然条件,选择安全、经济适用的工程方案路线布设应尽量避开不良地质区域;防护工程根据沿线水文情况,工程地质条件及筑路材料来源,选用经济合理而又美观实用的工程措施;路面设计结合沿线地形、土质、水文、气候等自然件,进行路面综合设计,并遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则,使设计达到技先进、经济合式根据本地区的自然条件、材料来源、地质情况、施工特点和使用要求进行设计,同时注意桥型美观,与周围理、安全适用的标准景观协调。通道、涵洞设计按就地取材原则选择形式。1.6沿线自然地理特征1.6.1地理概况 项目位于周口境内,所经地段为黄河冲积平原颖河冲积、沙河泛流沼泽平原及洪河冲、湖积平原,组成岩性为浅黄、褐黄色亚粘土、亚砂土、粉土。地势由北西向东南倾斜,组成冲湖积平原的岩性主要为全新统及上更新统的灰黑色粘性土,局部夹有砂姜。地震动峰值加速度为005g、地震动反应谱特征周期为035s。1.6.2气象大广高速公路跨越中国大陆两大气候区，大致以淮河为界，北部为温带季风气候区，南部亚热带季风气候年平均气温13.7℃～15.4℃,绝对最低气温-16.7℃,绝对最高气温40.1℃,平均年降水量1005～1134mm，集中在5、7、8、9四个月。去年无霜期212～227天。本区年平均降水量为567.9～716.1毫米，在年内降水量分布不均，夏季6、8、9三个月降水多而集中，占全年总降水量的63.1～68%。年际变化相当不均，历史最大降水量为1342.6毫米，最少降水量为298.8毫米。1.6.3地质该路区地质情况良好，基本上没有特殊地层，华岩状况也很好。1.6.4地震据《中国地震烈度区划图（1990）》，路线区烈度特别小。1.6.5筑路材料这段高速公路日常养护工程所需材料基本上有当地市县购买。水泥可由上街水泥厂和确山水泥厂购买。生石灰由确山县独山石料场采购；各等次的石料从独山和南湾两石料场购买；1.6.5主要工程数量路面保洁273840m2，桥涵维修7488米，护栏维修517000米，中分带绿化268000m2。 2高速公路病害及其预防2.1　公路路面害现象常见的公路路面病害有以下几种，下面就不同种类分别进行分析处理：(1)沥青路面横向裂缝。(2)沥青路面出现拥包。(3)沥青路面出现车辙、平整度衰减。(4)沥青路面脱落、推移、(5)路面沉陷、(6)沥青路面早期破坏2.1.1　关于路面横向裂缝问题公路路面横向裂缝在公路建设与养护中是经常见到的，大都属于基层反射裂缝，一般缝距在20～50米不等。严重者在10米左右。从事公路建设与养护的工程技术人员曾从多个方面，多种情况进行分析补救，情况虽有所好转，但至今仍没有完全杜绝。究其原因，它与工程建设中所使用的材料(包括土质、粒料、水分)、养护条件、气候(空气的潮湿程度)等诸因素有很大关系。因此，如何杜绝裂缝或将裂缝减少到最低限度，是广大公路工程技术人员努力的方向。造成路面裂缝的原因有以下几个方面：2.1.1.1　施工用土质塑性指数高施工用土质塑性指数一般在20～30之间。尤其是一级公路以下的公路工程，由于工程造价问题，公路施工用土只能在两侧就地取用，虽然工程技术人员在施工中考虑了这一问题，也采取了一定的措施，但难以达到理想的效果。一般公路工程施工季节3～10月之间进行，其中很长一段时间在炎热的夏季，基层或底基层施工成型后，由于天气原因，水分流失过快，强度迅速提高，加之施工用土塑指过大，造成基层裂缝反射至面层。2.1.1.2　施工中各工序衔接过紧由于工期所限，施工进度较快，在路面基层施工中，尤其是路基与灰土之间，灰土与灰土之间，一般在底层工序施工完后即刻封盖，进行下一工序的施工，水分没有充分流失，灰土没有达到足够的强度，致使再经过一段时间(竣工后)，达到了足够的强度，加之其他原因造成灰土开裂，反射至面层。 2.1.1.3　二灰碎石细粒料偏多，其混合料塑指超限作为基层的二灰碎石，其混合料塑指过大，含泥量超限，所用材料超出级配范围，细粒料偏多，成型后含水量大，加之气候原因，水分流失过快，强度增长迅速，也是造成裂缝的原因之一。2.1.1.4　机理分析半刚性基层材料的缩裂分为因温度变化而造成的温缩与因含水量变化而造成的干缩两种。水是影响此类材料温缩的最主要因素，特别是在非饱水状态时影响较大，实验表明，当温度在T＝0～-10℃时，在最佳含水量附近总出现最大的温缩系数。干缩的基本原理是由于水的蒸发而发生的毛细管作用，吸附作用及分子间的作用和材料矿物品体或凝胶体间水的作用，碳化收缩作用等而引起的整体宏观体积变化。集料龄期增加，强度提高可是干缩降低，可见初期养生不良或含水量太大必将导致很大干缩，特别是二灰碎石7天后干缩才趋于稳定。2.1.2　路面拥包沥青面层粒料级配不合理，粒料偏细；油石比过大；沥青含蜡量高；沥青软化点低；沥青混合料稳定度差等，造成拥包。2.1.3　路面车辙、平整度衰减面层基层压实度不够；渠化交通，粒料级配不合理后形成二次密实造成车辙、平整度衰减。2.1.4　路面脱落、推移面层沥青沥青含蜡量高，路面施工离析透水、路面表面内部排水不畅积水、路边缘石阻水行成积水槽造成冻胀；基层面层温差变化不一致，造成脱落。面层沥青粘滞度差，基层表面强度不足与面层粘接力不够，造成沥青面层与基层脱节，进而产生推移。2.1.5　路面沉陷路基填筑不合理，压实度不够；地基承载力达不到要求，造成沉降不均匀行成沉陷。2.1.6　路面早期破坏 设计时对远景交通考虑不周；超重车辆超限行驶；施工不均衡性，造成路面早期破坏。2.2　处理或预防措施2.2.1　路面的横向裂缝问题2.2.1.1　改变底基层施工用土的塑性指数(1)在工程造价允许的条件下，更换施工用土，选用符合施工规范要求的土质用于施工：在施工用土中掺加其他原料，以达到降低土的塑性指数符合施工规范要求的目的。2.2.1.2　合理安排工序衔接确保各结构层的养护时间及符合要求的养护条件，一般情况下养护时间不小于7天，塑指较大的路段养护时间不小于15天，让其在合理的养护条件下达到足够的强度，然后再进行下一工序的施工，减少反射裂缝。此种方法经施工验证是可行的，效果非常明显。2.2.1.3　改变基层的粒料结构为了解决好二灰碎石基层的裂缝问题，工程技术人员曾进行了多方面的探讨与研究，比较有效的方法是：(1)改变用料结构，将原二灰碎石所用粒料，由混合料改为级配碎石，保证80％粒料比例不变，0.8MPa无侧限抗压强度不变，集料连续级配不变；控制5mm以下粒料用量；提高2mm以上粒料用量。这样以嵌挤型代替胶结型，减少收缩；增大粗粒料用量，减少对水的敏感程度；减少整体材料的孔隙率、比表面和含水量，大幅度降低干燥收缩：以适当级配代替单一级配，减少缺乏连接面以造成离析和平整度差等缺点。(2)施工中严格控制碾压含水量。(3)改用水泥稳定碎石施工。随着国民经济的不断发展，各条路线交通量迅速增长，同时对公路的等级要求也在不断提高。近两年来，在沧州区域内所修建的二级公路以上的公路工程，其基层结构均采用了水泥稳定碎石结构(粒料为级配碎石)，经观察效果良好。2.2.1.4　改善养护条件养护条件对于防止二灰碎石基层裂缝是非常重要的，特别是在炎热的夏季，水分流失特别快，要随时观察，加大养护用水量，确保二灰碎石有一个理想的养护环境。 2.2.2　路面拥包科学选择面层粒料级配，特别是控制细料用量；要选用高标号沥青，尤其是沥青含蜡量、软化点一定要控制在标准要求的范围内。2.2.3　路面脱落、推移严格控制沥青的各项指标；控制基层的施工工艺、碾压方法及遍数：严禁出现唧浆现象，使表面有足够得强度；控制施工期行车；对表层松动的粒料彻底清除；面层基层间增设粘层、防水层；面层基层间增设封层，面层采用不透水的结构层，杜绝积水、渗水现象的发生。2.2.4　路面车辙、平整度差面层级料的级配合理，压实要充分；合理安排沥青面层的施工季节；开放交通的时间尽量长些，并要注意控制渠化交通。2.2.5　路面沉陷重点处理高填方段、软土地基段的施工，分层填筑，严格控制填筑厚度及压实度，准确调查地质资料，计算地基承载力，有必要时增加地基处理，采用粉喷桩、搅拌桩，增加地基承载力。2.2.6　路面早期破坏设计充分考虑路线的远期规划、地理位置、车流的流向、运输的主要性质、重车特种车的行驶概率，开放交通早期避免洒漏油品及造成路面燃烧高温。总之，公路路面病害类型很多，因区域不同，环境不同，出现的情况各异，只要我们精心施工，科学养护，采取一些针对性的行之有效的措施，定能达到事半功倍令人满意的效果，为社会提供一种安全、舒适的通行环境。3高速公路养护措施3.1裂缝处理    半刚性沥青路面出现裂缝时。应及时采取灌缝处理措施，以防路表水通过裂缝下渗。传统的裂缝处理方法直接将重交石油沥青加热后灌入裂缝中，这种方法虽然可以防止雨水对路面基层的渗透。缓解裂缝进一步的发展；但由于密封材料灌得不够深，且沥青材料与沥青混凝土粘结不好，在气温高时会软化，易被车轮带走，很难达到持久的效果。通过反复研究，采用开槽压力灌缝处理方法，可将密封材料灌到裂缝的深层，灌缝效果较好，能延长路面的使用寿命，提高行驶车辆的安全性与舒适性。根据灌缝材料不同，可分为热补和冷补两种。3.1.1灌缝材料热补所用灌缝料可采用科来福温带型灌缝胶和鞍山森远改进型热带灌缝胶，前者要求加热至193。C，稠度大，凝固快，但无法加工形成表面封膜；后者要求加热至165℃，流淌性好，凝固后与沥青混凝土粘结性更强。冷补所用灌缝料为ERA-C和HR路面再生剂，两种材料渗透性好，可直接通过压力灌缝机灌人裂缝中，经较短的固化时间，即可开放交通。3.1.2施工工艺开槽压力灌缝的操作程序为：准备工作→备料→开槽f沿裂缝走向)→清缝(用吹风枪或森林灭火器吹)→灌缝(压力灌缝机)→观察→二次补灌→人工刮平形成封膜→固化→开放交通。3.1.3注意事项为保证灌缝胶与槽口良好的粘结。应注意：①槽口的深度应大于宽度，一般以宽：深接近1：2为宜，切缝深度一般为10-20mm，宽度为5-10mm，宽缝切深可>30mm；②施工时应保证路面干燥，路面、槽口内不能存在自由水，否则要用喷灯烘干槽口；③开槽后应把槽口清理干净，不能让粉尘留在槽口内，并注意清理槽口处松散的石子(可用钢丝刷)；④对槽口内灌注密封胶后，应用刮板将缝口刮平，以形成路表的封膜，并避免因密封胶流动而产生的凹凸不平现象。3.2路面强化剂涂覆 3.2.1粘结力 对于路面局部出现轻微网裂、松散、麻面等病害时，可直接采用特殊的路面强化剂进行表面涂覆处理一路面强化剂能渗入到沥青路面中，对沥青路面及其表面部分起到密封和保护作用。防止水分渗入路面结构内部，以免降低沥青和集料的粘结力。3.2.2施工工艺局部应用时可采用人工涂刷方法。具体操作程序为：清扫路面→测量施工路面面积→确定材料最佳用量→准备材料→用毛刷或T型木推涂刷均匀→养护→开放交通。3.2.3注意事项①路面必须清扫干净，并保证处于干燥状态：②严格控制材料用量，特别是大范围应用时必须通过试验确定合适的用量，用量过少效果不明显，用量过多会使路面的抗滑能力下降。甚至会导致沥青软化，产生拥包、车辙等病害：③如大范围应用，必须先对应用范围内的路面结构性病害进行彻底处理，且应考虑采用机械化施工工艺，保证喷洒均匀，外观整齐、美观。3.3修路热补   对于路面局部轻微的网裂、松散、麻面、车辙、泛油、浅坑等病害，可采用修路王热补处理。3.3.1热补与冷补的差异加热板是修路王的关键部分，通过高强度辐射式加热板可对沥青路面进行间歇性热辐射加热(加热过程由程序控制)，在较短的时间内让热量均匀渗透到沥青路面的结构中，熟练控制下路面不会被氧化或烧焦。与传统开挖冷补工艺相比，应用修路王热补具有以下几点好处：①因采用加热板加热，新旧材料接合面粘结得更紧密，消除了传统冷补方法开挖形成的弱接缝，避免了路表水透过接缝下渗；②通过现场热再生，旧料可再生利用，既节约，又环保；③因修路王为综合修补设备，不需过多的配套车辆和设备，且修补速度快，作业人员较少。3.3.2施工工艺修路王热补操作程序为：准备工作一确定路面维修范围→调整加热板平面位置和高度→间歇式加热路面→耙松并铲除大料一喷洒乳化沥青→添加新料→ 梳拌均匀→碾压密实→冷却→开放交通。3.3.3注意事项①修路王有效加热深度一般为5—6cm，因此，处理表层病害时可单独使用，对深层次病害必须配合采用其他设备和方法：②修路王热补技术含量较高，操作人员应经系统培训，确保在不同现场条件下灵活操作，保证施工质量。3.4微表处   微表处是以聚合物改性乳化沥青为粘结料密级配快凝型冷拌沥青罩面层，具有良好的防水、抗滑、耐磨和填充作用，可显著改善路面的使用性能，延长路面使用寿命。它很适于处理路面早期出现的抗滑能力不足、轻微的网裂、松散、麻面和车辙病害，避免病害的进一步发展，起到预防性养护和美化路面的作用。3.4.1提高了材料的弹性和高低温性能具有更好的抗磨耗性能和更高的早期强度；缩短了开放交通的时间。因而微表处适用于普通稀浆封层所不适用的高等级和重交通路面。3.4.2施工工艺微表处的施工程序为：施工准备(路面病害预处理、设备标定)→封闭交通→清扫路面→放样→摊铺机就位→摊铺→早期养护→开放交通。3.4.3注意事项微表处技术不适用于已产生结构性破坏(如路基沉降引起的纵向裂缝、温缩引起的横向裂缝、基层唧浆等)的路面，处理该种路面时必须先行彻底处理后方可应用；微表处施工控制技术含量较高，操作人员应经系统培训，要熟练掌握不同气温、路面条件下的现场调整方法；要重视微表处早期养护，未开放交通前严禁车辆闯入。3.5薄层罩面   为研究对路面承载力较低或车辙较严重或病害较集中段的处治技术，养护部门已会同研究单位开展了Pc-13排水性路面、UTA-10沥青混凝土、UTA-10矿物纤维沥青混凝土和SMA-10沥青混凝土等多种类型薄层罩面技术研究，目前正在跟踪观察，待试验成功，适时推广应用。 4经济适用目前，养护工程技术要求上越来越更全面、更准确、更快捷、更实用，先进的技术在养护工作中越来越重要，地位也越来越突出。随着高速公路大量修建，养护工作任重而道远。对养护工作中出现的如早期路面病害问题、耐久性问题，以及养护检测与评价技术需求等多方面问题，都有了新的研究和总结。如加强沥青材料，路用新材料、结构方面、区域气候、土质、建材、检测评价等综合技术研究，不断总结、不断提高和创新，对全面提高高速公路沥青路面养护质量，防止路面早期破损，确保高速公路沥青路面实现更安全、更耐久、更舒适、更经济建设目标起到积极的作用。5新技术、新工艺的采用情况⑴采用三维模拟动画技术(模拟地形)检验总体设计效果。⑵推广应用GPS先进技术,成功地将GPS用于导线点和路线中线测量,实现中桩位置和高程由GPS一次测定的目标,并达到GPS数据与道路CAD系统的兼容,提高了测量精度和效率。⑶本项目桥型结构复杂,设计中分别采用了公路桥梁结构设计系统(GQJS)、桥梁博士和桥梁结构分析系统程序(BSAS)等。⑷桥头地基采用碎石桩或粉喷桩处理,台后填土采用石灰土或碎石土分层回填,搭板下设置枕梁和粉喷桩,减少路基沉降。⑸根据本项目区内的气候条件结合沿线车辆超载严重的情况,为减少沥青表面层温缩裂缝的开展,路面结构采用Superpave,沥青表面层中面层均采用SBS改性沥青;基层、底基层试件采用振动成型方法,提高击实标准,提高基层、底基层的抗裂性。结语  　（1）要经常保持路面清洁，无杂物和硬物存于沥青路面上。（2）要疏通排水系统，特别是雨季到来之前，以防积水渗入路基、路面，影响路面强度和稳定性。（3）沥青贯入式路面和沥青表面处治，要加强初期养护，通过行车反复碾压，促进油层稳定、成型。（4）要及时养护，把病害消灭在萌芽期。（5）要讲究养护方法，沥青砼、沥青碎石等路面的养护，要用拌和好的沥青混合料进行热铺、热压、及时开放交通，切勿采取喷油、撒料的层铺法养护。 《公路养护技术规范》明确提出：公路养护工作必须贯彻“预防为主，防治结合”的方针，而现实是高速公路养护管理不足，对病害处理不及时，预防性养护处理不到位；加上交通量增长迅速、早期施工缺陷、温度变化、水的影响等，造成多数高速公路未到设计年限，路面已严重破坏。大修提前高速公路实施路面预防性养护，能及时修复路面微小病害，不致产生严重损伤，从而减少铣刨、翻修次数，节省大修费用，并延长路面使用寿命，保持路面良好的服务状态。所以研究开发高速公路沥青路面预防性养护技术与管理模式，实施路面预防性养护管理是我国高速公路发展的迫切需要。　主要参考文献1、交通部行业标准．公路养护技术规范（JTJ073—96）．北京：人民交通出版社，1996。2、许永明主编．公路养护与管理．北京：人民交通出版社，1998。3、贾松涛刘洋．高速公路养护管理工作浅谈．辽宁交通科技'