沥青路面坑槽修补研究

1、沥青路面坑槽修补研究 摘 要：该文通过对沥青路面坑槽破损形式及成因的研究，将坑槽分成表面层产生坑槽、表面层和中面层同时产生坑槽、底面层和基层间产生坑槽以及刚性组合式路面上产生坑槽四种，并对目前的坑槽修补技术进行了全面介绍和分析，包括挖补法、填料法、喷补法、热再生法四种修补技术。最后对坑槽修补时的步骤及工艺进行了详细阐述。关键词：沥青路面；坑槽修补；破损类型；修补工艺0 引言坑槽是沥青路面局部破损中最常出现的一种，而坑槽修补是沥青路面日常养护维修工作中一项难度很大而又费工费时的工作。沥青路面出现坑槽，其引起行车颠簸、振动产生的冲击荷载是正常荷载的1.52倍。假如对路面坑槽不进行及时修补和加强，在

2、荷载冲击作用下，坑槽破损速度会加快并且连成一片，导致路段局部大面积破坏，从而严重影响行驶荷载的安全性和沥青路面的使用寿命。对沥青路面坑槽损坏形式进行研究，有助于在维修养护时对不同类型坑槽的识别，进而有利于开展坑槽修补工作，同时也可以依据不同类型、不同严重程度的坑槽采取相应的维修养护措施。1 沥青路面坑槽破损的类型1.1 表面层产生坑槽由于沥青路面表面的水进入并滞留在表面层沥青混合料中，在很多快速行驶荷载的作用下，多次产生的动水压力使表面层的沥青胶结料从集料表面剥落下来，路面自上而下渐渐会形成坑槽，如图1所示。这类坑槽深度通常为24cm，是各类坑槽中最早出现，也是出现数量最多的一种。由于沥青混合

3、料的不均匀性，坑槽总是首先产生于局部沥青混合料空隙率较大处，故它经常是随机分布的一个个孤立的坑槽。这类坑槽通常最多出现于以半开级配沥青混合料为表面层的沥青路面。图1 表面层产生的坑槽1.2 上面层和中面层同时产生坑槽当沥青路面上面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料，而下面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时，路表的水比较容易渗入并且滞留在上面层和中面层内；当上面层是半开级配、中面层为密级配沥青混合料时，降水时间较长或路表有积水，水渗入上面层后有较长时间通过中面层的薄弱处渗入到中面层，并且滞留在上面层和中面层内。大量快速行驶的荷载使此两面层内的沥青混合料上的沥青从集料上剥落，从而使沥青混

4、合料失去粘结强度，导致路表面产生变形、网裂和推挤，最后出现崩解，许多大块破碎料被荷载带离，形成坑槽(见图2。这类坑槽完全形成后深度一般为910cm。此类坑槽产生的数量不是很多，但也时常见到。图2 上面层和中面层同时产生的坑槽1.3 下面层和基层间产生坑槽路表水透过沥青面层(两层式或三层式滞留在下面层和基层之间，在大量高速行驶荷载作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。灰浆又被荷载压挤，通过各种宽窄不同和形状不同的裂缝(横缝、纵缝、斜缝、网缝压挤到路表面；荷载经过后，自由水和部分灰浆又回流到下面层和基层之间，这样一上一下，好像唧筒的吸排水作用，反复冲刷裂缝，致使裂缝两

5、侧周围产生新裂缝及碎裂破坏，而且时间一久会出现以裂缝为中心的局部下陷形变。当挤出的灰浆数量多时，可能立即产生坑槽；在数量少时，可使路面形成局部形变或网裂，这样路表水更容易渗入到基层顶面，并形成恶性循环，最终导致坑槽出现(如图3。这类坑槽完全形成后，通常深度都大于10cm，并且大多数都出现在荷载量较大的行车道上或重载车辆较多的公路上。图3 下面层和基层产生的坑槽1.4 刚性组合式路面上产生坑槽在水泥混凝土板上铺筑薄沥青面层的刚性组合式路面也是沥青路面的一种，为改善雨天行车安全性和降低噪声铺筑的薄沥青面层的厚度通常为3.54.0cm；而为了改善行车舒适性及提高路面的平整度时，其铺设厚度一般为58c

6、m。沥青面层与水泥混凝土板之间的粘附性不太好，假如路表水透过沥青面层滞留在耐水性较好的水泥混凝土板上，在行驶荷载作用下会产生唧水压力，致使两者之间的粘附性变得更差，并且出现分层。由于沥青混合料摊铺厚度的不均匀性，沥青面层局部厚度过薄(小于4cm，从而使得面层在行驶荷载的水平推力作用下推移而出现剥落和脱皮，最终产生坑槽(如图4。这类坑槽一般常出现在桥面上，且大多数是成片出现。虽然桥梁、立体交叉和通道等构造物上沥青混合料面层铺装的面积不大，但其单位面积出现坑槽的数量最多。按坑槽破损的大小及严重程度分类如下：(1 轻微破损：沥青表面层局部剥落、松散而产生的小而浅的坑槽，坑深不大于2.5cm，坑槽面积

7、小于1m2。(2 中等破损：沥青表面层小面积剥落、松散而产生的小面积坑槽，坑深为2.54cm，坑槽面积为13m2。(3 较严重破损：沥青表面层和中面层出现网裂和局部沉陷而产生的较深的小面积坑槽，坑深为4l0cm，坑槽面积为3m2。(4 严重破损：整个沥青面层出现网裂和局部下陷变形而产生的深坑槽，坑深大于10cm；或小面积坑槽连成一片成为大面积坑槽，坑槽面积大于3m2。图4 桥面上产生的坑槽2 坑槽修补方法坑槽修补主要是针对坑槽、局部网裂、龟裂等病害的修补和加强，同时还可以对拥包、局部沉陷以及滑移裂缝等病害进行修补。通常沥青路面坑槽修补的施工工艺为：测定破坏部分的深度和范围，按“圆洞方补”原则，

8、划出大概与路中心线垂直或平行的坑槽修补轮廓线。开槽应开凿到稳定部分，槽壁要垂直，并将槽壁与槽底清除干净。在干净的槽壁与槽底薄刷一层粘结沥青，随即填铺备好的沥青混合料。新填补部分应略高于原路面，待行驶荷载压实稳定后保持与原路面相平。具体的坑槽修补方法较多，目前，根据维修工艺和维修设备的不同，一般可以分为挖补法、填料法，喷补法、热再生法等四种方式。2.1 挖补法挖补法，是当前使用最广的一类路面坑槽修补方法。它是将不规则的沥青路面坑槽切割成矩形，并将坑槽底面挖到完好部分(或将底面病害处理彻底，从而为添加的新料提供坚实可靠的支撑，进而延长维修的寿命。其修补步骤：首先用破碎工具铲除需补部位的旧路面；然后

9、，喷洒沥青粘结层，填充新的热拌沥青混合料；最后，摊平、压实。由于该工艺对病害处理彻底，维修后使用寿命较长(一般可达到25a，而且可维持到路面罩面或中修，所以一般将之称为永久性修补。2.2 填料法填料法，是一种临时性坑槽修补方法。其修补工序首先对坑槽内杂物、散料等进行简单清理后(紧急时也可以不用清理，填放沥青混合料，通常每层厚度不宜超过1012cm，然后将料推匀、整平，碾压成型。填料式坑槽修补是一种临时性的坑槽修补方法，但当采用某些高效的修补材料时也能取得较满意的效果。常用的填补材料有冷拌沥青混合料(粘结料多用乳化沥青、泡沫沥青等、密级配热拌沥青混合料以及一些专利产品等，选用粘结性能好、均匀和易

10、性好及易碾压密实的材料，可以延长修补坑槽的使用寿命。2.3 喷补法喷补法，这种技术是利用坑槽修补车进行路面坑槽机械化修补的新工艺。它是利用坑槽修补车自带的鼓风机喷出的高强空气流实现对坑槽内部的清洁，将乳化沥青通过喷管喷出与输送来的骨料相混合，通过控制喷管上的乳液、骨料和压缩空气3个开关，把混合料均匀、高速地喷洒到坑槽中，达到密实粘结效果，无需碾压，也不需沥青混凝土拌合厂配合，而且不受气候变化影响。2.4 热再生法热再生法，将高效热辐射加热板放置到需修补区域，使旧沥青路面软化，然后耙松被软化的旧沥青材料，通过喷洒乳化沥青使旧料就地再生，同时补充新沥青混合料拌合，并摊铺、压实。这种方法可对旧料进行

11、就地再生利用，减少了资源浪费与环境污染，降低了维修成本，且进行修补时不受气候变化影响。3 坑槽修补工艺研究沥青路面坑槽修补质量的好与坏，除了与修补材料的性能有很大关系外，还很大程度上决定于坑槽修补的工艺过程、工艺要求是否合理、正确。好的、精细的修补工艺，会使坑槽修补的寿命得到很大的提高，对于坑槽修补工艺的确定，通常是根据施工的实际情况来确定的。沥青路面坑槽修补的施工工艺主要针对坑洞、局部网裂、龟裂等病害的修补和加强，以及对局部沉陷、拥包、滑移裂缝等病害的修补。结合国内外现有的坑槽修补工艺，本文按永久性修补要求，将坑槽修补的主要施工工艺过程归纳为以下六大步：(1坑槽的成型；(2坑槽的清理和干燥；

12、(3涂粘结层；(4修补材料的准备和摊铺；(5坑槽的压实；(6封边修整工作。3.1 坑槽的成型在对沥青路面局部破损修补前，应将破损处开槽成型。首先确定路面破损部分的深度和边界，按“圆洞方补”原则，划出大致与路面中心线(即行车方向垂直或平行的开槽修补轮廓线(长方形或正方形，每边至少应进入完好路面300mm(即挖去路面破碎、松散的旧料直至坚实部分，并沿划好的修补轮廓线开挖坑槽，要求成型的坑槽壁应尽可能与路平面保持垂直，坑槽底部平整、坚实，最后再将挖掉的旧料刨出坑槽。3.2 坑槽的清理和干燥坑洞无论开过槽还是未开过槽，坑洞中总会有一些灰尘、水分、碎屑和杂物，只不过开过槽的坑洞内(特别是坑槽壁面上水分、

13、碎屑、杂物减少了很多。因此，开过槽的坑洞清理和干燥起来相对容易一些。为了使修补材料与坑槽壁面和底面具有良好的粘附性，坑槽壁面和底面必须彻底清理出灰尘、水分、松散颗粒和其它残余物，从而使坑槽彻底清洁与完全干燥。清理坑槽一般采用压缩空气或热空气吹、手动工具清扫等方法。压缩空气可以较有效地吹出坑槽中的灰尘、碎屑、杂物和少量水分，而热空气吹还能将一些水分、潮气蒸发掉，使坑槽变得干燥。人工清扫是作为一种辅助手段，将较大块的破碎料与其它不易吹出的残余物清理出坑槽。为了使坑槽完全干燥，并使坑槽壁面和底面材料被加热软化，应采用某种加热装置和方法。通过对坑槽的加热，可以使新料与旧料间的接缝不再是冷接缝，而是热接

14、缝，而且可以促进新料与旧料间的相互嵌挤和融合，提高坑槽修补的耐久性。借助加热装置对坑槽加热，可使坑槽修补不受潮湿、低气温的限制，只要不下雨，就能随时进行修补作业。一般将坑槽壁面和底面材料加热至140160，5cm深处加热至7080较为适宜，同时最好使加热区域比坑槽外轮廓宽1015cm，以保证碾压时修补材料能与原有路面材料较好融合。3.3 涂粘结层沥青路面坑洞破损部分通过铣刨机或破碎机开槽成型后，在坑槽壁面和底面上可以看到裸露出的集料断面，集料的断面是光光的，没有沥青粘结了。假如这时直接填入级配优良、油石比恰当的修补材料，由于坑槽壁面和底面集料缺少粘结材料，会使新料与旧料间的接缝处油石比偏低，造

15、成新料与旧料间粘附性不强。因此，在给坑槽中摊铺修补材料之前，应先向坑槽壁面和底面上喷涂一层薄薄的、均匀的粘结材料。通过喷涂的粘结层浸润坑槽内表面裸露出的集料，以此来提高新料与旧料间的粘结效果。当然，这时要求喷涂的粘结层材料必须与旧沥青混合料中的集料有较好的相容性。热沥青、热改性沥青、乳化沥青及改性乳化沥青都可作为坑槽壁面的粘结层材料。只是对于采用永久性修补的热拌沥青混合料，应以热沥青、热改性沥青为粘结层材料。粘结层材料与裂缝填封材料的准备方式一样，不同类型粘结层材料，其备料方式是不同的。对于粘结层材料的喷涂，一般是采用气压或泵吸的方式，将其从储料罐中排出，通过专用的沥青喷洒杆，将粘结层材料均匀

16、地喷涂在坑槽壁面和底面上。一般要求粘结层材料喷洒量为0.4o.6kg/m2，喷洒量不能过多，绝对禁止在坑槽底部出现粘层油赞积，否则容易使坑槽修补后出现泛油现象，而且还会使新料与旧料间的粘结效果降低。涂粘结层对沥青路面坑槽修补耐久性的提高是很重要的，在完成这步工艺过程中，应注意始终保持路表面及坑槽内的清洁，避免可能的灰尘、碎屑和杂物进入坑槽中，造成粘结层被污染、弄脏，影响新铺修补材料与原有路面旧料的粘结效果。3.4. 修补材料的准备和摊铺在开始进行坑槽修补前，修补设备必须提前启动，并装载修补所需的各种材料，如粘结层材料、沥青结合料、骨料或预先拌好的沥青混合料，其装载量应至少满足正常工作日的坑槽修

17、补需求量。修补材料备好后，可通过自动卸料装置，将料卸入待修补的坑槽中。然后，采用人工摊铺的方法，用整平板将修补材料均匀地摊铺整平。摊铺料时，应缓慢、连续、均匀，尽量避免混合料的离析。对于铺设热拌沥青混合料来说，其料的摊铺温度应提高一些。一般修补坑槽的用料量很少，修补材料填入坑槽后，料温下降得较快，为保证下一步工艺中修补材料具有较高的压实温度，必须将摊铺的料温提高一些，一般可将修补材料的摊铺温度设为160170较为合适。对于新建沥青路面，混合料摊铺温度和压实温度过高，会造成料的严重推移，使较大吨位的压实无法进行。坑槽修补与新建沥青路面不同，大部分修补材料都在挖好的坑槽内，高温压实时不怕修补材料产

18、生推移，反而料的推移还有利于促进新旧料间的嵌挤、融合，提高坑槽修补的质量。3.5 坑槽的压实将定量投入到坑槽内的修补材料摊铺、整平后，必须再对修补材料进行充分的压实。在对坑槽进行压实时，首先压实坑槽边缘的修补材料，使其填入坑槽中，再压实中间的修补材料，并连续不断地向边缘移动压实，且每次应重叠压实一定的宽度。这种压实办法不仅使坑槽边的料不会掉落出坑外，而且还有助于将坑槽内的修补材料向四周挤压，使其与原有路面的壁面压紧。压实装置的压实头应稍小一些，一般最好不要超过坑槽的尺寸。压实头小一些，有利于增加压实应力，提高压实效果。假如坑槽尺寸比压实头还小，可能会使修补材料不能完全压入坑槽内，从而造成修补坑槽表面略高于原有路面。3.6 封边修整工作为了提高坑槽边缘新旧料接缝的耐水性和粘结强度，可对其进行封边处理。坑槽修补的封边材料与裂缝填封材料类似，可以是热沥青、热改性沥青(用于热拌料的永久性修补，也