河南城建学院

1、河南城建学院成人高等教育（函授）工程管理、工程造价专业毕业论文主任任务书 2010年7月6日内容摘要本论文结合安徽省芜宣高速公路养护问题，主要进行了如下研究：介绍了所调研高速公路的交通数据采集、结构承载力、行驶质量、抗滑性能、车辙和沥青路面破损六方面路况数据的定义、指标、量测方法和采用的测量仪器，分析了该高速公路三种主要病害产生的原因、机理以及防护措施。关键词：路面破损；修补技术；路面病害；目 录内容摘要I引 言11 高速公路沥青路面路况调查32 连霍高速公路沥青路面病害52.1 桥头跳车52.1.1 桥头跳车原因分析52.1.2 桥头跳车病害的防治措施52.2 坑槽52.2.1沥青路面出现坑

2、槽的原因分析62.2.2沥青路面坑槽修补方法62.3裂缝62.3.1横向裂缝原因分析62.3.2纵向裂缝原因分析72.3.3不规则裂缝原因分析72.3.4公路路面裂缝病害的修补方法72.4车辙82.4.1车辙的形成原因分析82.4.2预防沥青路面车辙的措施82.4.3沥青路面车辙的治理措施83 养护技术的分类103.1裂缝封缝103.2表面封层：103.2.1雾封层：103.3薄层罩面：10参考文献12引 言近年来，随着车流量急剧增加和超限车辆的破坏，连霍高速公路河南段病害不断出现，路面车辙、裂缝和桥头跳车等病害发展较快，并呈现出日益加剧的趋势。鉴于此情况，河南交通集团已计划投入4000万元资

3、金对连霍高速公路进行维修。本次计划对连霍路病害严重的芜宣方向沥青路面车辙、裂缝、唧浆等病害进行处治并罩面，铣刨罩面约43万平方；对部分病害严重路段沥青路面挖除重铺，约4。6万平方；对全线13处桥头跳车处进行处理，并对K0+000-K1+153段进行“白加黑”改造，同时对施工影响的交通安全设施进行改造，本次养护工程施工招标分1个标段。本次养护工程施工计划分2年实施，2010年度施工时间为2010年5月1日9月30日，2011年度施工时间为2011年4月1日9月30日。目前，连霍高速公路养护施工招投标工作已全面完成，4月底，中标养护施工单位进场进行维修施工。 高速公路在世界的发展已有半个世纪了，但

4、在中国大陆只有十余年的历史。1988年10月31日，全长4395公里的连云港至霍尔果斯高速公路建成通车，标志着我国大陆高速公路通车里程实现了零的突破。随着我国国民经济的发展,公路建设突飞猛进,公路设施迅速增加。沥青混凝土路面由于具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，越来越受到公路部门的重视。然而，高速公路沥青路面在经受繁重的轴载负荷和密集交通量反复作用的同时，还要经受气候、环境的影响，路面使用品质呈逐年下降趋势，有的已经出现裂缝、车辙、沉陷、龟裂等破损病害，因此保持优良的路面使用品质是高速公路为车辆提供高速、畅通和舒适行车的重要保障。当路况变化达到一定限度或路面使用性能下降到最低服务

5、水平时，就要求及时采取现代化的养护对策，快速进行修复，使沥青路面的使用品质保持在良好状态。可见如何对路面的使用性能做出准确的评价和正确的预测，并采取可行的养护对策是保持路面使用品质良好状态的关键。由于我国高速公路养护历史较短，养护管理研究刚刚起步，传统经验一般是依靠路面状况的定性观察和工程师们的主观经验来确定养护路段和养护技术措施，缺乏一定的先进性和准确性。管理体制、养护技术的陈旧落后，不可避免地造成养护维修决策的盲目性和片面性，更无法达到有效利用资源的目的，因而必须确定正确的维修养护技术经济组合，供养护决策人员和养护管理人员决策使用。1 高速公路沥青路面路况调查路况数据包括路面病害、平整度检

6、测、抗滑能力检测和弯沉检测等，这些路况数据是路面使用性能评价的基础和养护维修方案选择的主要依据。路面病害的调查往往是最先实施的，调查内容包括损坏类型、程度和破损面积或长度，通过对路面病害调查结果的分析不仅帮助判断路面损坏的原因，还可以进一步确定其它项目调查：如弯沉检测和钻芯取样的频率和范围等。路面状况数据是路面性能的直接反映，是编制道路养护和改建计划的依据。利用这些数据，可以判别路面状况是否适应目前的交通和使用要求，并确定所管辖的路网内需要采取养护和改建措施路段。路面评价决策的恰当与否，在很大程度上依赖于能否及时而真实地采集到路面状况数据。近年来，随着交通量的急剧增长，路面状况迅速恶化，而用于

7、养护和改建的资金和其它资源严重不足。在编制养护和改建计划时，更依赖于通过快速而客观的数据采集方法得到协调一致的路面状况信息，以便能利用这些数据建立合理的养护和改建项目的优先排序，选择最合适的养护和改建对策。另外，高速公路上车流量大、车速快，为保证在全天候条件下的交通安全、畅通、高效的运营，必然要对高速公路的路面使用性能提出更高的要求，道路管理者和养护工程师对路面性能的关心，侧重点从路面结构强度转移到如何保持路面使用品质上，即符合驾乘人员对道路的要求。因此，为了实现上述要求，根据路面状况对行车要求的满意或适应程度，将路面使用性能划分为两大类：功能性能和结构性能。进一步分为四小类：行驶质量、安全性

8、、路面破损和结构承载力。因此各管理部门需采集的对应路面状况数据有：平整度、路面破损率、弯沉、横向力系数和车辙深度，数据采集的方法有传统设备和高效设备两种。其中，高速公路车辙现象从它产生的机理可划归路面破损类，但它又直接影响路面的行驶质量和安全性，所以将其单独列为一种路面状况。与此同时，还需采集交通资料对路面状况起关键作用的外界因素。这种分类考虑了数据检测、用途和路面整体性能评价等因素，对于高速公路，传统的手工测量方法不仅影响交通、效率低、数据可靠度差，而且会带来很大的安全隐患，一般高速公路管理部门的首选方法是使用现代化的自动检测设备。从理论上说，以上四种类型的数据均可通过自动检测设备收集，如通

9、过自动弯沉仪检测路面结构性能，了解路面的承载能力；通过横向力系数检测仪检测路面的抗滑性能；通过颠簸累积仪测量国际平整度指数IRI等。但目前最困难的是调查路面破损，国外研究开发了一些摄影摄像车等高速检测设备，提高了检测速度和野外调查的安全性。但由于成本高，操作复杂，在我国还很难推广应用。因此，我国主要通过人工对高速公路沥青路面破损进行调查。2 连霍高速公路沥青路面病害2.1 桥头跳车随着高速公路的迅速发展,车辆快速、安全、经济和舒适的要求越来越高,从已投入使用的高等级公路特别是高速公路来看,存在着不少问题,其中比较常见的道路病害就是桥头跳车,影响行车的安全与舒适以及公路使用性能和运输效益的发挥。

10、如何解决台背回填处的跳车问题,已引起公路建设行业的重视,但并未获得满意的解决办法。本人参加了芜宣高速公路,现结合工程实践,就如何防治桥头跳车问题谈一些体会。2.1.1 桥头跳车原因分析桥头跳车主要是由于桥台与台后地基沉降不均匀造成的沉降差引起。当沉降差超过2cm以上时,将使此处的路面断裂,形成错台,从而使行车产生明显的颠簸和不适。分析形成沉降差的原因,主要由于高等级公路桥台基础一般采用桩基础,桩尖落到持力层,其沉降量甚小,设计控制工后的沉降量一般为2cm-3cm,而其后的台背回填因地基沉降和台后填料本身的压缩变形,从而使桥台和路基的沉降不均匀,造成路面和桥台的高程突变,形成桥头跳车。路基沉降的

11、原因主要有以下几个方面: 地基沉降台后填料的压实问题施工措施不当2.1.2 桥头跳车病害的防治措施地基加固处理以桩代柱,整体施工其他处理措施2.2 坑槽目前国内大部分高速公路路面都采用沥青作结合料铺筑面层的路面，即沥青路面，它是柔性路面。和其他材料的路面相比，虽然铺就沥青路面的成本要相对高些，但是从环保的角度看，以及后期维护保养上，沥青路面比混凝土路面要具有优势。混凝土是不可回收的，大面积的使用混凝土路面在废弃后会加重环境负担，而沥青路面是要不发生化学反应，是可以反复进行利用的，有效的提高了资源利用率。在后期维护上沥青路面如果有部分损害，可以进行重建和补填，不需要像混凝土路面那样大规模修建。但

12、是沥青路面不耐水，在我国南方和夏秋季多雨季节，沥青路面在出现坑槽之前会出现轻微的裂痕，这种现象多在雨后出现。沥青在铺就过程中，由于操作原因等造成的空隙率达不到设计要求，致使沥青路面在投入使用后会出现透水现象，进而发展到出现坑槽，严重影响路面的平整度和行车的安全，若不进行及时修补，破坏会进一步发展，造成养护面积的不断扩大并严重危及行车人员的生命安全，缩短了沥青路面的使用年限。2.2.1沥青路面出现坑槽的原因分析沥青路面混凝土层透水：部分施工单位没有按照设计施工要求，为节省成本在沥青路面混凝土层填充粗料，导致粗料多细料少，空隙率远远大于国家要求。在投入使用后，尤其是在多雨季节，会出现透水现象，这是

13、路面形成坑槽的诱因之一。基层强度不足：在沥青路面施工过程中，由于机械故障或工人操作方法不当，致使基层混合料出现离析，局部基层强度达不到设计和施工的要求。如果在一般路段上，碎石基层就会出现离析现象，就造成局部粗骨料过于集中，密水性太差。沥青混凝土层与基层之间局部出现干扰层：由于基层局部的浮土、浮浆清扫不干净，施工过程中，局部产生隔离层，如果相对应位置的沥青混凝土层漏水，就会形成泥浆包，导致路面的抗剪能力和抗压强度都达不到设计要求，在车辆压力的反复作用下就会导致泥浆喷涌出来。2.2.2沥青路面坑槽修补方法 沥青路面坑槽修补工艺大体可分为三种，冷料冷补工艺、热料热补工艺和热料冷补工艺，每种方法都有各

14、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。2.3裂缝2.3.1横向裂缝原因分析横向裂缝是沥青路面病害的常见病害之一，导致路面裂缝的原因多种多样，主要有温度变化、地基变形、半刚性基层材料自身原因造成的温度反射裂缝、行车荷载、疲劳裂缝等因素。从横向裂缝的表现形式主要分为以下几种：（1）低温横向裂缝。（2）温度疲劳裂缝。（3）反射裂缝。2.3.2纵向裂缝原因分析沥青路面产生纵向裂缝主要有路基填筑质量、通车后地基的整体稳定性、路基填料本身原因等原因，比如某公路由于路基填方材料的不均匀性，影响了路基的整体性能。雨季两侧边沟积水的情况下，对外侧路基浸泡使粘土地基和路基含水量相对

15、长时间处于饱和状态，造成地基承载力下降，路基整体强度降低，在重车荷载的反复作用下，产生路面纵向开裂。此类裂缝的位置通常处于外侧行车带附近，在雨季后开始出现轻微裂缝，随着冬季温度的下降，在温度应力作用下裂缝继续发展，经过几年的行车碾压和温度变化，裂缝逐渐加宽并且贯通。2.3.3不规则裂缝原因分析公路沥青路面表面或早或迟都会出现局部小块的形变，形成网裂、龟裂、块裂等不规则裂缝，并且通常伴有盆状或槽状沉陷，产生不规则裂缝的主要原因有：（1）半刚性材料层之间或半刚性层下下部有一定厚度的素土夹层，素土夹层遇水潮湿后，使路面承载能力下降，载重车辆通过时容易产生“弹簧”现象，经过不断的拉伸变化，从而引起沥青

16、面层混凝土产生疲劳破坏，在薄弱表面容易产生不规则裂缝。（2）半刚性基层厚度不足，而其下底基层又不是半刚性材料的路面结构，特别是在路基压实度不够或承载能力降低的情况下，也会产生不规则裂缝。（3）在沥青面层混凝土施工中，沥青混合料在间歇式拌合即拌的时间过长，拌合温度过高或贮存时间过长，都会使沥青混合料中的沥青氧化变硬，造成沥青对拉应变特别敏感，一旦在行车荷载的作用下拉应变超过了沥青混凝土的抗拉能力，就会产生不规则裂缝。2.3.4公路路面裂缝病害的修补方法1、压浆法2、普通沥青灌缝3、溶剂型改性沥青材料灌缝2.4车辙2.4.1车辙的形成原因分析通过对车辙路段现场钻芯、试验、查找相关设计资料等方式，我

17、们分析车辙的形成主要受以下几方面因素的影响：道路交通条件、气象条件、路面结构、材料组成及施工方法等因。道路交通条件由于高等级公路的修建及交通管制趋于成熟，车辆速度大大提高，而且大量重车行驶在道路上，交通量的增加，重载车、超载车比例的提升，路面破损现状有逐步加重的趋势。车辆荷载越来越集中地分布于道路轮迹带处，引起交通渠化。轮载越重，轮胎气压越大，行驶速度越大，交通渠化越严重，则车辙就越容易产生。有研究统计表明：车辙的发展速度随荷载作用次数的增加而减小。但车辙深度随累计荷载作用次数的增加而增加，以至于道路丧失使用性能。气象条件路面温度对车辙的产生有很大的影响。在寒冷地区，车辙出现的可能性较小，沥青

18、类路面在一定气温条件下、日照及风力作用下，较灰白色或彩色路面吸收更多热量，因而路面温度较高，所以沥青类路面易于产生车辙，同样原因，南方易于产生车辙，而在北方的夏季也容易产生。路面结构及材料的组成2.4.2预防沥青路面车辙的措施选用适宜的集料及矿粉采用合理的沥青混合料配合比采用新结构、新材料施工质量2.4.3沥青路面车辙的治理措施近几年我公司先后为石安、石黄、京秦、京沪、京石等河北省内高速公路进行病害治理设计。针对车辙病害主要是根据其深度分别采用以下措施：路表有明显车辙，经测量车辙深度深度15mm的段落,采用铣刨中上面层重新铺筑的方案，车辙深度30mm的部分段落采用铣刨面层重新铺筑的方案，车辙1

19、5mm的路段结合其附近路面情况考虑治理方案，如果附近没有其他病害，考虑经济原因，暂不治理或结合以后的罩面设计进行。高速公路建成通车后的病害治理是目前公路建设管理的任务之一，在加强日常养护的情况下，也不能忽视道路的维修，如何在设计、施工、养护各个环节严密控制确保减少道路病害，增加其使用寿命将是每一个参与公路建设的技术人员应该思考并注意的问题。3 养护技术的分类当前我国的公路养护技术主要有：裂缝封缝 表面封层薄层罩面3.1裂缝封缝裂缝填封：主要针对活动性裂缝，首先根据裂缝的几何形状进行开槽，然后进行裂缝清理、干燥，最后选择合适的填缝料进行封缝。裂缝密封：主要针对非活动性裂缝，无需对裂缝进行开槽，可

20、直接采用热压缩空气清理裂缝，再选择合适的密封剂进行封缝。开槽、灌缝：具体的操作流程如下：第一步，用开槽的专门工具沿裂缝开小槽，开的小槽必须具有适宜的宽度以及适宜的深度：第二步，利用灌缝机这种专门工具灌入小槽特定的热熔型聚合物。优势：开槽工具是专门的，具有灵活性，而且用来灌缝的材料有很强的封闭性能，便于施工。3.2表面封层：表面封层技术就是在路面上铺设一层保护层来保护原有路面来处置路面的病害，达到公路养护的目的。表面封层技术可以根据具体的实施材料分为雾封层、稀浆封层、微表处、碎石封层技术等。 3.2.1雾封层：将乳化沥青稀释液或特制的路面保护剂喷洒到现有沥青路面上的养护技术。以形成一层严密的防水

21、层将路面封闭，起到隔水防渗、保护路面的功能，最大限度的减少路面的水破坏，增大路面集料间的粘结力，延长路面使用寿命。3.3薄层罩面： 即SMA混合料罩面技术，SMA是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂结合料，具有优良的抗车辙性能和抗滑性能。薄层罩面按照实施的方法可以分为冷薄层罩面、热薄层罩面和温薄层罩面三种类型。冷薄层罩面就是在常温下实施施工，不需要对材料进行加热，具有施工方便、快捷的特点。而热薄层面则是相对于冷薄层罩面而言的，就是对材料进行加热，然后施工。它具有防止路面品质下降、恢复路面的抗滑阻力、修复路面的缺陷的特征。处置综合病害，效果比较明显，但成本较高。温薄层罩面是介于冷拌和热

22、拌沥青混合料温度之间，性能接近热拌沥青混合料的新型混合料。该技术能够有效的改善路面平整度，提高行车的舒适性和抗滑能力，增加行车的安全性。超薄磨耗层（ NovaChip ）：将间断级配热拌沥青混合料与乳化沥青相结合的一项技术，能够解决路面轻微裂缝、轻微松散，车辙(小于15mm)，路面渗水，表面贫油、老化，抗滑性能降低等病害，既可用于旧路面表面功能的恢复，又可用于新建路面的抗滑层。其铺装厚度一般为15 25mm。超薄沥青混凝土磨耗层技术，主要用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。施工过程中利用改装过的摊铺机，就可同步完成改性乳化沥青喷洒和热沥青混合料摊铺。再经过钢轮压路机的碾压，早期病害路面就可以焕然一新。按理论上测算，一般高速公路路面使用寿命至少在6年以上，但优良的超薄沥青混凝土磨耗层使用寿命可长达810年。同时，磨耗层表面粗糙可增加车轮的抗滑性；降噪性、渗水性好，可以大大减少雨天常见的水雾，提高能见度。尽管磨耗层仅有两公分厚，但却能与原有路面紧密结合、推移病害，这对节能降耗有较大的实用价值超粘磨耗层技术：是指采用超粘磨耗层核心设备同时喷洒乳化沥青粘结料、摊铺拌合玻璃纤维的超粘磨耗冷拌混合料，经