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高速公路的灌缝修补技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-04-07  浏览次数:76
核心提示: 青海省地处青藏高原,地域辽阔,自古就是唐蕃古道的必经之地。随着我国西部大开发战略的实施,青海高速公路的发展带来前所未有

    青海省地处青藏高原,地域辽阔,自古就是唐蕃古道的必经之地。随着我国西部大开发战略的实施,青海高速公路的发展带来前所未有发展机遇。自2001年7月1日,青海省第一条高速公路——西平高速通车以来,高速公路的通车总里程已达217公里,在建里程397.83公里。

  在特殊的地理条件、恶劣的气候条件和相对落后的经济条件下,高速公路的养护面临着更多的挑战,为此我省在高速公路预防性养护工作方面做了大量的探索与尝试。其中,针对裂缝处理技术,在借鉴国外先进技术和兄弟省份成熟经验的基础上,我省经过多年的探索与创新,总结出了一套具有青海高速公路养护特色的科学灌缝方法。在公路全寿命周期养护理论的框架下,有效地延迟了我省高速公路2至3年的大中修时间,延长了路面的使用年限。

  一、科学分类

  随着沥青的不断老化,沥青混凝土路面上裂缝的生成是一种必然。青海省高海拔、温差大和强紫外线更是成为加速沥青路面老化的主要杀手。另外,我省的高速公路绝大多数采用半刚性路面基层,在重车荷载和温度剧烈变化的作用下,这种基层易开裂,并在行车荷载的反复作用,反射到沥青面层,以横向反射裂缝的形式表现出来。这也是我省高速公路裂缝生成的主因和主要的存在形式。通常,高速公路建成通车2~3年,开始出现这种横向反射裂缝,并在随后的2~3年内进一步发展并趋于稳定。

  随着横向反射裂缝的生成并逐渐趋于稳定,以及沥青路面的不断老化,其它形式的裂缝也会不断地表现出来,诸如纵向裂缝(车辙部位和冷接缝处为主)、块状裂缝、局部龟裂和网裂等。

  为了更加科学地指导灌缝工艺和密封材料的选择,以达到最佳的灌缝效果,我们将裂缝分成两大类,即运动型裂缝和非运动型裂缝。随着季节交替和温度变化,运动型裂缝在水平方向上有一定的伸缩量,从形式上主要以横向裂缝为主。而非运动型裂缝,在水平方向上没有伸缩量或伸缩量很小,从形式主要表现为纵向裂缝、块状裂缝、局部龟裂和网裂等。

  当然,以上的两种裂缝分类不包括结构性裂缝,如基层沉陷生成的裂缝。结构性裂缝的修补不在本文讨论的范围之内。

  二、调查与分析

  在灌缝施工前,对所辖养护路段进行详细的裂缝病害调查,为编制灌缝年度计划和修补对策提供基础依据。针对青海冬季路面冰冻时间长的特点,为了抓住春季最佳的灌缝时机,对裂缝的调查统计工作在3月末前结束。调查按线路进行,记录每条裂缝的位置、形态、长度、宽度、严重程度等指标。

  除以上基本数据以外,我们在工作中发现随着路面通车时间的加长,横向反射裂缝(运动型裂缝)的间距呈递减的趋势,并逐渐趋于稳定。通常,在新路开通之初,生成的横向反射裂缝的间距都较大,一般在20米以上。而随着通车时间的加长,横向反射裂缝不断生成,其间距也会明显缩小,通常在10米左右。而裂缝间距的大小直接影响到裂缝自身的伸缩量,在施工工艺和密封胶的选择上,存在着一定的差异。因此,在裂缝调查时,裂缝的间距也是个重要的采集数据。
 

  三、施工方案

  (一)、灌缝工艺的选择

  根据不同的裂缝分类、裂缝间距和当地温度范围,我省在高速公路灌缝施工中主要采用了以下四种工艺。选择恰当的灌缝工艺可以为密封胶提供最佳的容胶空间,满足裂缝伸缩量要求,从而获得最佳的灌缝效果和寿命。

  1.标准槽灌注工艺,即对原裂缝机械开槽(深宽比1:1)后,只对槽体进行密封灌注。由于槽口两侧没有贴封带,减少了车轮与密封胶的接触面积,在夏季具有很好的防粘胎性能。因此,2.宽槽贴封工艺,在水平方向上,为裂缝槽体内的密封胶提供了更宽阔的拉抻空间,主要适用于温差较大地区,裂缝间距在20米以上的横向反射裂缝(运动型裂缝)。

  3.标准槽贴封工艺,主要适用于横向反射裂缝(运动型裂缝)的密封。现阶段,青海省高速公路裂缝存在形式主要以横向反射裂缝为主,因此,标准槽贴封工艺已成为我省主要的灌缝工艺。经过多年来的实践证明,在众多灌缝工艺中,标准槽贴封工艺是最有效的一种。

  4.贴封工艺,即将密封胶直接灌注到裂缝表面,与传统的热沥青或乳化沥青灌缝非常相似。

  由于裂缝内的密封胶非常少,当裂缝低温扩张时,极易被拉断;而高温收缩时,易粘胎。因此,贴封工艺主要适用于块状裂缝和局部龟裂(非运动型裂缝)的密封。

  (二)、灌缝材料的选择

  传统的裂缝密封材料,如热沥青或乳化沥青,尽管价格便宜,但其高温的抗流淌和抗粘胎性能,低温的抗拉伸性能都无法满足裂缝伸缩量的要求。通常,多表现为夏季大量被车轮带起,冬季断裂。

  而青海高速公路地处高原,冬季时间长,温度低;高海拔的特殊地理环境,使得夏季紫外线照射很强,路表温度很多。

  因此,在裂缝密封材料的选择上就要设法解决这样一对矛盾,即在低温状态下,仍需保证一定的弹性与延展性;在高温状态下,不流淌、不粘胎。

  为了科学地选择最适合青海特殊的地理和气候条件的裂缝密封材料,2004年秋季,我们在所辖高速公路部分路段对比了多种国内外密封材料并加以跟踪观查。经过了一个冻融周期的观测,除美国科来福公司的高寒型密封胶外,其它测试样品均已脱落或失效。本着全寿命周期的养护理念,提高一次性投入的效率,自2005年起,我省高速公路的裂缝养护就全面采用了高性能密封胶。5年来,裂缝密封的失效率控制在5%以下,事实证明,我们在灌缝工艺和密封胶的选择上,是正确的、有效的。2009年初,从交通运输部公路科学院获悉,《沥青路面裂缝灌缝胶》交通部标准已出台(相关技术要求见表一),科来福是目前第一家也是唯一一家全面通过该标准的密封胶供应商。这也在一定程度上证明了我们的选择。

  (三)、灌缝设备的选择

  根据高速公路机械化养护的特点和需要,青海省高速公路养护单位分别于2004、2005年通过国内公开招标,先后两次购进8台裂缝开槽和灌缝设备。采购过程中,考虑到青海省高速公路地处高原,且位于我国的西部腹地,对设备高海拔、高寒的适应性以及设备稳定性和售后服务能力都提出了更高的要求。经过严格的比选,最终统一采购了科来福的裂缝养护设备。

  经过近6年的施工使用,所有设备均保持着无大修记录。稳定的设备性能为每年按时、按量地完成裂缝养护任务提供了有力的保障。

  四、施工流程

  1、密封胶预热。灌缝施工前1小时,检查灌缝机,添加密封胶并开机加热,密封胶的加热温度控制在193~204℃之间。

  2、裂缝开槽。使用粉笔或石笔标注裂缝,按裂缝轨迹,均匀切割出矩形槽口。根据事先确定的灌缝工艺,调节刀具组合。标准槽贴封或标准槽灌注工艺,槽口宽度一般为1.8~2厘米,深度同为1.8~2厘米,深宽比约为1:1。宽槽贴封工艺,槽口宽度一般为2.5厘米,深度为1.2厘米,宽深比约为2:1。

  3、清缝。使用高压空气将槽(或裂缝)内外的灰尘及杂物彻底清理干净,每条裂缝至少清理两次。如果路表温度低于4℃,需使用热空气喷枪或液化气喷灯对槽口(或裂缝)烘烤,彻底清除槽口(或裂缝)内的水汽。

  4、灌缝。以标准槽帖封工艺为例,一般进行两遍灌注。第一遍按槽深一半灌注,第二遍将密封胶灌满并在槽口两侧各贴封3厘米左右。两遍灌注可以有效地减少密封胶冷却后的凹陷程度。

  5、冷却养生。密封胶的冷却养生时间,受环境温度和风力大小的影响较大。一般情况下,冷却15分钟即可放行通车。通常,密封胶因冷却收缩,会在槽体中央形成轻微的凹陷。实践证明,这种轻微的凹陷对裂缝的密封质量没有任何影响。

  五、检验与质量评定

  科学的检验与质量评定方法是整个灌缝施工的重要环节,也是实现科学灌缝的关键与保障。

  我省高速公路灌缝施工采取了养护单位自检和管理部门验收的两级评定体系。

  (一)、养护单位自检

  我省高速公路各路段养护公司设有专职质检员,负责灌缝工程的质量自检工作,自检内容如下所示。如发现未达标,要求施工队立即清除不合格的密封胶,重新灌注。灌缝工程结束后,将施工原始记录、检验记录等资料归档整理,编写竣工报告报上级养护管理部门验收。

  1.密封胶帖封层厚度≤3毫米;

  2.帖封层边缘整齐,表面平整;

  3.帖封层表面光滑,无气泡;

  4.密封胶冷却后仍具有良好的弹性,车辆碾压不粘胎、不变形。

  (二)、养护管理部门工程验收

  灌缝工程结束后,高速公路养护管理部门统一组织验收,现场以抽检为主,工程合格率需达到98%。具体的质量检验标准,见表二。

  自2006年,我省高速公路开始进行裂缝密封养护以来,累计灌缝量740411米,年平均灌缝量185102米,灌缝失效率控制在5%以下。有效的裂缝密封大大减少了雨水、雪水进入路面基层的机会,减少了因裂缝而次生的其它病害的生成,延后了大中修的时间,延长了路面的使用寿命。

  在全国上下倡导建养并重、预防性养护的今天,我们从最基础的裂缝养护工作做起,数据的积累与分析,工艺、材料和设备的科学选择与配合,质量的严格监控,确保灌缝系统工程的每一个环节。事实证明,我们把灌缝这样一件看似很小的日常养护任务,科学化、系统化,为我省高速公路的养护节省了大量的资金,并延长了路面宝贵的使用寿命。

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