二級(jí)建造師公路工程知識(shí):高速公路路面病害分類(lèi)及形成原因
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高速公路通車(chē)后,在行車(chē)載荷和自然因素作用下,路面可能發(fā)生裂縫、車(chē)轍、坑槽、推移、擁包、沉陷、橋頭涵頂跳車(chē)、橋面瀝青脫落等常見(jiàn)病害。
1.裂縫
路面裂縫可分為龜裂(網(wǎng)裂)、縱裂縫、橫裂縫。
(1)龜裂又稱(chēng)網(wǎng)裂,通常由于路面整體強(qiáng)度不足、基層濕軟、穩(wěn)定性不良等原因引起。瀝青路面老化變脆,也會(huì)發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。
?。?)縱裂縫通常產(chǎn)生在拓寬的新舊路面交界處或路基半填半挖處,由路面不均勻沉陷引起。;或在瀝青路面施工的縱向接縫處,由施工接茬處理不善引起;在行車(chē)載荷作用下,車(chē)轍邊緣也易形成縱縫。
?。?)橫裂縫通常是由于溫度、濕度的變化,路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生收縮而弓愧的;半剛性基層的收縮裂縫及其面層的反射裂縫,大多是橫向裂縫。不論什么樣的裂縫,在行車(chē)載荷和氣溫、雨雪等自然因素反復(fù)作用下,都有加速和擴(kuò)展的趨勢(shì)。
2.車(chē)轍
車(chē)轍是在行車(chē)載荷重復(fù)作用下,路面產(chǎn)生積累永久性的帶狀凹槽。車(chē)轍的產(chǎn)生受內(nèi)因和外因的綜影響,內(nèi)因包括路面結(jié)構(gòu)層次及材料組成,外因包括設(shè)計(jì)、施工、交通條件和氣象條件。
?。?)路面結(jié)構(gòu)及材料組成
瀝青材料在路面結(jié)構(gòu)中厚度越大,在行車(chē)作用下發(fā)生永久變形的變形量越大。故路面結(jié)構(gòu)厚度既要有足夠的承載能力,又要有較好的抗車(chē)轍能力。采用剛性或半剛性基層,可以大大減少基層和路基的變形,從而減少路面的整體車(chē)轍。瀝青混合料具有一定的蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象,在行車(chē)載荷作用下,當(dāng)瀝青混合料的受力超過(guò)其彈性極限和屈服點(diǎn),就可能產(chǎn)生塑性變形,不斷積累形成車(chē)轍。車(chē)轍的形成還與混合料的選擇有一定的關(guān)系。
(2)設(shè)計(jì)與施工
瀝青混合料配合比、基層材料配合比以及路基土壤組成等設(shè)計(jì),都可能影響車(chē)轍的產(chǎn)生。施工時(shí)路基的壓實(shí)度、排水性能、基層壓實(shí)度、路面熱穩(wěn)定性等是否達(dá)到規(guī)范要求也都會(huì)影響車(chē)轍的產(chǎn)生。
(3)道路交通條件
大量重型或超載車(chē)輛在路上行駛,由于其單軸載荷加大,從而更容易產(chǎn)生車(chē)轍。
同時(shí)車(chē)輪在不斷地磨損路面,特別是在車(chē)輛行駛較多的主車(chē)道上,也是產(chǎn)生車(chē)轍的原因。
?。?)氣象條件
由于瀝青混合料是彈塑性材料,瀝青路面是黑色路面,吸收熱量能力強(qiáng),所以在氣溫較高時(shí),路面在行車(chē)載荷反復(fù)作用下極易產(chǎn)生車(chē)轍。在下雨或下雪時(shí),由于雨水滲透侵蝕了基層材料,使其軟化,從而使車(chē)轍擴(kuò)大。
3.坑槽
坑槽是瀝青混凝土路面常見(jiàn)的病害,其產(chǎn)生的原因有:
(1)施工時(shí)混合料溫度太高,使瀝青老化,粘結(jié)力降低,脆性增加,在行車(chē)載荷作用下易形成坑槽;混合料溫度太低,使攤鋪不夠均勻,壓實(shí)不充分,導(dǎo)致壓實(shí)度不夠,也易形成坑槽。
?。?)路面的下面層標(biāo)高控制不嚴(yán),導(dǎo)致瀝青上面層結(jié)構(gòu)厚度不夠,從而在行車(chē)載荷作用下,這部分混合料易被“帶走”,形成坑槽。
(3)路面裂縫后,水滲到基層,在行車(chē)載荷作用下,基層可能發(fā)生松散、沉陷,從而造成面層進(jìn)一步龜裂。如此反復(fù)循環(huán),瀝青面層將發(fā)生脫落沉陷,形成坑槽。
4.沉陷
路面發(fā)生的沉陷可分為兩類(lèi):局部沉陷和大面積的下陷。
?。?)局部小面積沉陷一般是由基層局部成形不足、強(qiáng)度不夠,在行車(chē)載荷作用下,路面發(fā)生龜裂,當(dāng)水滲人后,將已經(jīng)損壞的基層進(jìn)一步軟化,從而使面層形成沉陷。
?。?)大面積下陷一般是由路基不均勻沉降或局部滑移而引起的。
5.推移、擁包
推移擁包在高速公路上不是很常見(jiàn)的病害,其形成原因有:
?。?)瀝青混合料配合比不合理,瀝青含量偏高,在氣溫較高時(shí),在行車(chē)載荷反復(fù)作用下,面層可能發(fā)生推移。
?。?)基層和面層沒(méi)有粘結(jié)好,在車(chē)輛高速行駛時(shí),面層可能相對(duì)于基層發(fā)生移動(dòng),從而發(fā)生擁包推移。
6.橋頭涵頂跳車(chē)
橋臺(tái)臺(tái)背填土?xí)r壓實(shí)不夠而引起路基不均勻沉降,從而使路面產(chǎn)生沉陷,形成跳車(chē)。
7.橋面脫落
中粗粒式瀝青混凝土封水性能不佳,當(dāng)橋面排水不暢時(shí),容易在瀝青面層與橋面之間存水,冬季易產(chǎn)生凍脹破壞,在行車(chē)載荷作用下,路面容易產(chǎn)生龜裂甚至脫落。特別是在冬季降雪或結(jié)冰后,進(jìn)行撒鹽融化,由于鹽水對(duì)水泥混凝土有腐蝕作用,故當(dāng)鹽水滲透到橋面上時(shí),會(huì)對(duì)橋面產(chǎn)生不同程度的腐蝕,形成灰漿,從裂縫里反滲到路面面層上,在行車(chē)載荷作用下,路面面層很快產(chǎn)生龜裂、脫落、坑槽。
高速公路路面病害雖然從理論上分為以上幾種,但實(shí)際上往往是一塊損壞的路面多種病害并存,如裂縫、車(chē)轍、坑槽、沉陷并存。
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