长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙病害成因分析及处治措施

长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙病害成因分析及处治措施【摘要】通过对吉林至黑河高速公路k177+050-k180+315长大纵坡路段上坡车道沥青混凝土路面车辙情况实地调查，分析长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙病害成因，从改善沥青混合料性能、施工过程质量控制、交通管制等方面，提出具体防止车辙病害的处治措施，减小长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙，提高沥青混凝土路面抗车辙能力，延长路面使用寿命，保证行车安全舒适。【关键词】沥青路面；长大纵坡；病害成因分析；车辙防治0.前言在高速公路运营中，沥青混凝土路面车辙病害已经成为主要病害类型之一，在重载、超载交通的作用下，车辙出现的速度和严重程度大大超出设计预期，特别在山区高速公路体现更为显著，长大纵坡高速公路沿线地形复杂,长陡坡路段多、坡度大,受超载、重载及慢速行车等因素影响,车辙病害尤为突出，在纵坡大、纵坡长的上坡路段,当持续高温时,车辙病害形成和发展的速度很快,使高速公路使用寿命严重缩短，养护、维修费用增加，经济损失大，并严重影响了行车安全。吉林至黑河高速公路北段孙吴至潮水段地处小兴安岭山地，属于原有202国道扩建工程，202国道原设计等级为二级公路，因考虑工程经济因素，k177+050-k180+315大纵坡、长上坡路段最大纵坡5%，连续上坡长度3265m，新建幅路基纵断与原设计相同，为上坡车道，仍处于大纵坡、长上坡状态，202国道因多年运营，上坡车道车辙十分严重，车辙深度在3-10cm，虽经养护部门多次维修，车辙病害无太大改观。在扩建过程中，在路线纵坡无法调整的情况下，只能从分析长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙病害成因入手，通过改善沥青混合料性能、加强施工过程质量控制、强化交通管制等因素控制，提出具体防治车辙病害的处治措施，减小长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙，提高沥青混凝土路面抗车辙能力，延长路面使用寿命，保证行车安全舒适。1.调查分析长大纵坡路段车辙病害成因对国道202上坡车道车辙情况进行调查，通行车辆超载、重载车辆多，但同一坡度下,车辙深度由坡底至坡顶逐渐增大，坡度越大、坡长越长、车辆行驶速度越低，路面车辙深度就越大，坡度大，车辆重载，车辆低速行驶，坡底行驶速度较快，到坡顶行驶速度十分缓慢，增加了荷载作用时间，车辆行驶表现为间歇的跳跃式前进，对路面产生一定的水平冲击力，对于沥青混合料这种粘弹性材料，车辆低速行驶相当于增加了荷载作用时间，轮胎与路面间摩擦产生摩擦热，沥青路面瞬间温度升高，沥青材料劲度模量降低，从而导致车辙迅速增加。2.处治措施通过长大纵坡路段车辙病害产生原因分析及施工实际情况，在设计纵坡无法调整情况下，从原材料入手，选用优质材料，优化调整施工配合比，改善沥青混合料性能；沥青路面上、中面层全部采用改性沥青；在中面层中掺加玄武岩纤维，提高抗车辙性能；控制下封层及粘层施工质量，细化施工过程控制，确保施工质量。2.1材料选择2.1.1集料选择优质母岩，采用反击破碎石设备生产的石料，石料要坚硬、粗糙、洁净、棱角性好，与沥青粘附性强的粗、细集料，细集料采用机制砂，石场加工设备应配置良好的除尘设施，0.075mm筛孔通过率不大于8%，集料运输至拌和场地后，要注意覆盖，防止二次污染。2.1.2沥青采用粘度大、针入度小、软化点高的沥青，采用90号沥青。中、上面层采用SBS改性沥青，提高混合料抵抗永久变形能力。2.1.3填料在矿粉中添加25%消石灰，增前沥青与集料间粘附性，提高抗车辙能力。2.1.4玄武岩纤维利用掺加纤维改善路面抗车辙性能，在中面层中掺加玄武岩纤维，掺加比例为混合料质量的0.35%，提高抗车辙能力。车辙试验：按最佳油石比成型混合料试件，在0.7Mpa、60℃的条件下进行车辙试验，以动稳定度来评价AC20沥青混合料的高温稳定性，试验结果见下表。2.2优化配合比设计矿料级配调整矿料级配是影响沥青路面性能的关键因素,调整施工配合比,采用粗型级配,提高路面抗车辙能力。2.3在中面层中掺加玄武岩纤维在AC20中粒式改性沥青混凝土中面层中掺加玄武岩纤维，掺量为混合料重量的0.35%，经车辙试验结果对比，掺加玄武岩改性沥青混凝土，动稳定度显著提高，加入纤维后，沥青混凝土的抗车辙性能改善。纤维吸附及稳定沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的“加筋”作用，使混合料具有较高强度，使混合料的抗车辙性能提高，纤维沥青混合料的整体性、抗剪性及抗车辙能力增强。2.4控制透层、下封层、粘层施工质量2.4.1透层施工要掌握好透层沥青洒布时间，保证渗透入基层深度。2.4.2为了增强半刚性基层与沥青层之间的联结，采用SBS改性热沥青同步碎石作下封层,洒布车采用智能型沥青、石料洒布车,严格控制沥青、碎石洒布量。碎石一般采用1-2cm石灰岩碎石。沥青洒布量控制在1.5-2.0kg／m2左右，碎石撒布量以沥青不粘轮为准。由于沥青洒布量大，因此，该层还起到封水和防止反射裂缝的作用。2.4.3杜绝层间污染，保证粘层沥青洒布量及洒布均匀性，确保沥青层间连接，最终保证沥青层之间、沥青层与基层间形成一个整体，提高抗车辙能力。2.5细化施工过程，确保施工质量2.5.1混合料拌和改性沥青混凝土拌和出场温度控制在170-180℃，保证碾压在高温条件下成型，纤维沥青混合料的施工工艺主要特点就是在混合料在拌合过程中掺加纤维。（1）玄武岩纤维添加纤维混合料施工中,需要2人以上在沥青混合料拌和站热仓口人工添加纤维。首先,按拌和混合料的数量,从大包纤维中准确称量出每次拌和混合料实际掺加纤维的份量并分成小包。拌和站开盘后,在集料干拌开始,沥青还未加入及湿拌未开始时,将称量好的小包纤维从热仓观察口投入拌和锅中,且应在湿拌开始前投入完毕并关闭热仓观察口的仓门,以保证随集料干拌将纤维充分搅拌、分散,以防止沥青及纤维从热仓观察口溢出损失及因纤维未搅拌均匀而与沥青结团,影响沥青混合料的均匀性。(2)纤维混合料拌和①干拌过程在集料充分拌和后,应加入纤维,加入纤维后与集料干拌时间为不小于20s。②湿拌过程纤维加入集料经干拌后,即加入沥青进行湿拌,拌和时间以拌匀为度,但也不宜太长。为了使纤维与混合料充分拌和,混合料总的拌和时间(干拌与湿拌)应不少于60-80s(从开始到卸料)。2.5.2混合料运输装车过程控制混合料的离析，运输过程中做好覆盖工作，减少温度散失。2.5.3混合料摊铺摊铺过程严格贯彻缓慢、连续、不间断原则，采用状况良好的摊铺机。2.5.4混合料碾压贯彻紧跟、慢压、高频、低幅原则，高温碾压成型，终压温度不小于100℃2.6交通管制重载、超载车辆是造成车辙的关键，根据天气气候情况，在夏季高温时节控制重载车辆通行时间，尽量在温度较低时通过，超载车辆禁止通行。3.结束语公路沥青路面车辙已成为高速公路路面早期破坏的一种主要形式，造成公路沥青路面车辙病害的原因是多样的，涉及设计、施工、交通环境影响、原材料控制