路面加筋网在沥青路面病害治理中的应用

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路面加筋网在沥青路面病害治理中的应用

山东茂隆新材料 2023-03-03 2918


路面性能评价是对路面状况进行调查并测量其性能指标数据,根据调查情况和实测数据对路面性能满足使用要求的程度做出判断。能否对路面性能做出正确评价直接影响到路面养护维修计划的制定和投资决策,是路面养护系统中最为重要的一环,对分析沥青路面病害的成因,改进道路建设质量有重要指导意义。

湖南长沙县开元东路东延线为二级公路,设计速度60km/h,路基宽15.0m,路面宽13.5m,双向两车道,沥青混凝土路面。路线全长4.475km,于2010年12月下旬开放交通。

项目在进行路面施工时温度较低,为了能在规定时间通车,路面水稳基层在摊铺养生方面没有做到位,再加上通车后交通量较大,道路通车不到1年即出现大面积路面破损。经委托,长沙理工大公路工程试验检测中心对该项目路面进行了试验、检测。初次检测内容包括:路况调查、弯沉测试、承载板试验、路面渗水检测、钻芯取样检测等,结论如下:

(1)通过对调查、检测资料的分析,目前该路段主要病害为:龟裂、沉陷、车辙和修补等,其他病害数量较少,但各个调查单元路面损坏情况不一。

(2)该路面设计弯沉为31,而根据弯沉检测结果,全线5个调查单元的弯沉代表值均大于设计容许弯沉,说明路面结构整体承载能力已经不能满足设计要求。

(3)根据承载板试验结果,所抽查的位置上基层顶面的综合回弹模量全部比面层顶面大,沥青面层产生了横向蠕变以及向下的不能恢复的变形,说明沥青面层空隙率较大,不密实。

(4)渗水系数合格率低,说明沥青路面空隙率大,施工过程中压实度不够和沥青混合料不均匀。

(5)根据钻芯检测结果得知:沥青路面上面层厚度和总厚度的合格率均相对偏低。并且K1+156~K1+856段上面层厚度和总厚度评定均不合格。

路面基层厚度均满足设计要求,但部分路段,基层芯样松散,松散颗粒中存在超粒径碎石,取不出完整钻件(芯样)。说明这些路段路面结构已经破坏,基层整体强度不足,难以对沥青面层形成较好的支撑。

(6)油石比实测值普遍较低,大部分段落的油石比均超出规范允许偏差。

综上所述:长沙县开元东路东延线原沥青路面部分路段厚度达不到规范要求,且沥青路面实测油石比偏低、压实度不足,材料不均匀,空隙率大,部分路段下面层级配偏粗,细料较少,导致路面渗水严重,以致出现各种病害甚至造成了部分路段路面结构破坏。

施工方根据该分析结果对路面出现的各种病害均进行了修复,但是路面依然存在少量沉陷、车辙等病害。2011年8月中旬,湖南中大设计院有限公司接受委托再次对该段路面进行中桩高程测量及路况进行调查,并由中南大学土木工程试验检测中心进行二次路面弯沉检测。

此次共布置1632个弯沉检测点。检测结果表明:较上一次检测结果,弯沉代表值有所降低,但大部分路段仍达不到设计弯沉要求。

路面灾害原因调查

油石比偏低、级配不良

长沙县开元东路东延线沥青路面面层设计为4cm厚细粒式沥青混凝土(AC-13C)+6cm厚中粒式沥青混凝土。但根据检测试验结果,施工单位在施工过程中,未进行生产配合比设计和生产配合比验证,也未完全按照目标配合比进行拌和生产,油石比偏低,且部分段落的下面层级配偏粗,细料较少,胶结差,甚至取不出完整的芯样。

沥青路面厚度不足

部分路段如Kl+156~Kl+856段,沥青路面上面层厚度和面层总厚度的偏差超过规范要求,面层厚度不足,导致沥青面层不能满足设计的轴载作用要求,抵抗交通荷载作用能力明显不足,从而导致路面产生结构性破坏。

压实度不足,沥青路面空隙率大

压实度不足,沥青路面空隙率大,导致路面水分不断下渗,而沥青结构层内水分无法尽快蒸发出来,导致整个路面结构层长期处于富水状态,随着交通量的增大和轴重的增加,经受交通荷载和温度胀缩的反复作用,一方面水分逐步侵入沥青与集料的界面上;另一方面由于动水压力不断冲刷作用,沥青膜渐渐地从集料表面剥离,导致集料间的粘结力丧失而发生路面破坏。

无有效的下封层,基层与面层之间有软弱夹层

沥青面层在车辆的竖向荷载和横向冲击力作用下,面层将产生相对于基层的位移趋势。如果面层本身的内部摩阻力和粘结力以及面层底部弯拉应力抵抗不了这种应力时,面层将出现波浪拥包、车辙甚至松散、剥落等病害,必须有一个力来阻止这种层间的移动。采用下封层后,层间就产生了阻止移动的摩阻力与粘结力,承担了与半刚性基层之间的粘结、过渡任务,使面层与基层、垫层和土基一起抵抗荷载作用,从而达到提高路面整体强度的目的,并且还可以防止路面水下渗造成基层顶面的软化进而引起沥青路面的开裂和坑槽。

按照《公路路面基层施工技术规范》,基层施工完成后应及时进行养生。通常应养生7d,待其达到一定强度后再开始下一道工序。在进行下封层施工前,应扫除基层表面的松散颗粒和尘土然后按照施工图设计,设置0.6cm厚乳化沥青稀浆封层。但从钻芯检测结果以及开挖、修补的坑槽来看,基层与面层之间有软弱夹层(泥砂甚至还有基层养护使用的土工布),未发现下封层或有效的下封层。经分析,原因如下:①基层施工后未及时进行封闭养护,未实施有效的交通管制,致使基层特别是基层顶面初步形成的强度彻底破坏,无法形成板体,从而导致基层顶面松散,形成一层泥砂层;②因为早期开放了交通,运输车辆带来了大量的尘土与基层顶面松散层形成一层泥砂层。在进行面层施工前,施工单位未对基层顶面的泥砂层进行清理扫除,也未对基层整体强度不足处予以补强,致使基层与面层之间形成软弱夹层,导致路面破坏。

部分基层级配

超标通过钻芯检测发现,部分路段基层中存在着大量的超粒径碎石,难以形成集料嵌挤,对基层整体强度及板体性均不利。同时由于沥青路面压实度不足,空隙率大,路面水下渗并长期积聚,造成基层顶面软化,加速了这些路段基层的破坏,直接导致沥青面层缺乏有效的支撑,从而导致弯沉测试时路表弯沉值普遍偏大,说明这些路段路面结构己经产生破坏,承载能力下降。

沥青混合料摊铺温度过低

施工温度是沥青路面施工的重要参数。通过路况调查发现,部分路段上面层松散,严重的己经形成坑槽,说明沥青混合料摊铺施工温度控制不严,未进行热拌沥青混合料最低施工温度控制。致使碾压时混合料温度过低,无法压实,从而导致路面细集料散失、脱皮、剥落等松散现象,甚至形成坑槽。

在检测过程中,通过走访调查得知热拌沥青混合料最低施工温度过低除了施工控制不严外,还有另外两个原因:①冬季施工,外界气温很低,碾压未及时跟上,导致沥青混合料温度下降太快;②运距太远,导致摊铺温度无法控制。

由于路基、基层、面层厚度及抗压模量均达不到设计要求等原因,导致路表实际弯沉值大于设计值。

路面处治方案

完善排水设施,疏干路面内部积水

原设计全断面铺设15cm厚未筛分碎石垫层。路堤地段,路面内部积水通过垫层直接排出路基,路堑地段,一般在两侧边沟下设置0.6m×0.6m的碎石盲沟,与垫层共同作用排除路面内部积水,减少车辆荷载作用下的动水压力。由于公路两侧新建民居及接线较多,部分地段可能堵塞了盲沟出口,路堤坡面修整不当等导致垫层、盲沟排水不畅。应结合此次处治工作,进一步完善路基、路面排水设施,确保排水通畅。

加铺沥青混合料

由于路基、基层、面层厚度及抗压模量均达不到设计要求等原因,导致路表实际弯沉值大于设计值,经测算,当路表计算弯沉值分别为28、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200时。

对于实测弯沉值大于设计弯沉值的路段,考虑采取在原沥青路面加铺细粒式~中粒式沥青混合料的措施,经测算,在满足设计弯沉的前提下。

结果表明:为了满足设计弯沉,当实测路表弯沉为40时,加铺层厚度为8.3cm,当实测路表弯沉为50时,加铺层厚度为16.0cm,当实测路表弯沉为60时,加铺层厚度为20.2cm。因此,仅仅依靠加铺沥青层不能解决全部问题。

当加铺时,拟采取在加铺的中粒式沥青混凝土上加铺一层MACCAFERRI路面加筋网时。

经类比分析,当实测弯沉值为50时,加筋后中粒式沥青混凝土计算模量由1200MPa,调整为4000MPa,加铺层为4cm厚细粒式沥青混凝土+7cm厚中粒式沥青混凝土或者4cm厚细粒式沥青混凝土+12cm厚中粒式沥青混凝土,经过经济比较,加筋方案比不加筋方案可节省造价约30元/m2,所以推荐采用加筋方案。

根据计算结果,对于实测弯沉值小于50的路段,拟采取加铺两层沥青层的方法处治。其中,实测弯沉值为31~40的路段,采用加铺5cm厚中粒式沥青混凝土及4cm厚细粒式沥青混凝土的措施进行处治,实测弯沉值为40~50的路段,采用加铺7cm厚中粒式沥青混凝土及4cm厚细粒式沥青混凝土的措施进行处治,且在中粒式沥青混凝土中加铺MACCAFERRI路面加筋网。MACCAFERRI路面加筋网是一种铺设于路面结构层中的三维结构,它通过连续的网面结构使路面结为整体,可大幅度地提高路面结构的承载能力。

挖除重建

对于实测弯沉值大于5的路段,表明既有路面过于软弱,不宜采用加铺措施。拟全部采用挖除既有路面面层及基层,重新铺筑路面结构的方案。在铺筑路面前,应检测底基层是否满足设计要求,如底基层已损坏,则挖除基底层,必要时,应对路床进行换填处理。换填后具体的重铺厚度,根据实测弯沉值的不同,分别采用不同的底基层厚度。

硬路肩的处理

此次对硬路肩也进行了弯沉检测,根据弯沉检测结果,结合现场路面表观状况,分别采取不同的处理方式。当硬路肩弯沉值大于31或表观有裂纹及沉陷等病害的路段,采取挖除重铺的方案,且重铺的结构层厚度,与行车道保持一致,其余不挖除重铺路段,统一在原沥青路面上再加铺一层4cm厚细粒式沥青混凝土。

施工注意事项

(1)施工过程中,纵断面的控制,挖除重铺路段,基本与原设计路面保持一致,加铺路段,在路段两端往外延伸20m,使加铺的9~11cm沥青面层高差消除在这20m距离范围内,相对纵坡0.5%左右。

(2)在进行重铺的过程中,为使行车道标高与硬路肩标高保持一致,需通过重铺路面结构层厚度,来反算开挖深度,使路面标高比原来高出4cm,保证与加铺后的硬路肩高程一致。

(3)开挖后的基层水泥稳定碎石及底基层水泥稳定砂砾,捣碎后,回填到路基上路床,级配比较好的,还可以在清理干净后,利用掺入规定比例水泥后,作为新铺路段的底基层。

(4)挖除重铺路段,每开挖完一层,必须检测下一层的压实度、弯沉等指标,如不满足设计要求,需继续挖除,直到下铺层满足要求。如果路基压实度、弯沉达不到设计及规范要求的,应对路基采用粗粒土换填,重新压实处理,直至满足要求。

(5)加铺路段,在进行加铺施工前,必须对原路面清理干净,应对原路面表观病害按规范事先进行处理,浇洒粘层沥青,然后再加铺沥青层。加铺路段路面加筋网的规格,钢丝材料,必须符合设计图纸要求,施工过程中,必要时须请专业技术人员指导。

(6)沥青混合料均采用密级配沥青混合料,粗型级配。 

(7)沥青混合料必须进行目标配合比和生产配合比设计,严格按照设计的油石比、矿料级配进行拌和施工,严格控制拌和温度和路面压实温度,铺筑厚度必须满足设计要求。

(8)其他施工过程中的质量控制及材料要求,按原设计文件执行。

施工完成后,应对处治后的路面进行全面检测。对于加铺沥青混合料及挖除重建的路段,则按新铺路面进行质量检验与评定。

路面治理结论

施工完成后,应对处治后的路面进行全面检测。对于加铺沥青混合料及挖除重建的路段,则按新铺路面进行质量检验与评定。经过严密的质量监测,认为开元东路东延线采用加铺MACCAFERRI路面加筋网治理之后可以达到通车要求,并得出以下结论:

(1)对既有沥青路面进行病害处治之前,应对既有道路的路基路面情况进行细致的系统调查,同时对既有路的各项指标进行综合检测及分析。

(2)路面实测弯沉数据是确定路面改造方案的重要依据,应根据实测数据的不同制定不同的路面处治措施。

(3)通过项目实践,对既有沥青路面采用加铺MACCAFERRI路面加筋网治理的方法进行了验证,能以较少的投资满足路面承载能力要求。

以上就是今天的内容,感谢大家的阅读和观看,希望对大家有帮助,如果您有什么不懂的,欢迎联系我们的工作人员,我们将竭诚为您服务,期待我们以后的合作。



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