沥青路面唧浆病害的原因和处理

沥青路面唧浆病害的原因和处理摘要：作为一种早期的水损害，唧浆病害目前较为普遍地存在于我国沥青路面中，且发展十分迅速。如不及时处理，唧浆病害就容易发展成为坑槽等，对道路结构和使用功能带来巨大的危害，从而给行车安全带来隐患，并会大大缩短路面的使用寿命。本文结合了大量参考文献，分析沥青路面唧浆病害的形成原因，提出了相应的处治措施，并重点介绍了高聚物注浆技术在唧浆处理中的应用。关键词：沥青路面；唧浆；病害原因；处理措施；高聚物注浆；引言：渗入路面中的水在行车荷载的作用下，顺着沥青路面空隙或裂缝被挤出路面，同时将基层甚至路基中的细料和泥粉以液浆的形式带出，这种现象即为路面唧浆现象。当水进入沥青面层或基层的空隙和裂缝中，其空隙和裂缝中就会充满自由水。在行车荷载的作用下，自由水就会变成有压水冲击四周，将基层表面和空隙中的细料冲下来，并随水带出。而当行车荷载瞬间消失时，又使有压水变成自由水，因此冲击作用会即刻消失。从而，水流速度马上慢下来，细料冲出一段距离后停下并沉淀，占据了空隙或裂缝的空间。这就是水对基层的冲刷过程。如果基层的空隙或裂缝一直延伸到路基，则该冲刷作用也会影响路基。而行车荷载在车道上的重复作用，会使这种冲刷过程周而复始地进行。这样细料不断被带出然后沉淀，最终将行车荷载作用范围内的面层和基层空隙及裂缝空间占满。导致有压水的影响范围不断扩大，最终将细料沿空隙带出面层表面。1、沥青路面唧浆病害的成因1.1、半刚性基层的特点半刚性基层具有强度高、板体性好、造价低等优点，半刚性基层沥青路面是我国公路普遍采用的结构型式．然而半刚性基层的固有特点也是产生唧浆的重要原因：a．半刚性基层温缩、干缩大、易开裂、裂缝向上传递反射，形成至下而上的贯穿裂缝，成为水进入路面内部的通道。b．半刚性基层非常致密，基本上不透水。水进入路面内部到达基层顶面后既难以向下渗透，又很难蒸发，长时间滞留在基层顶面，浸泡基层使之软化，形成灰浆。c．半刚性基层抗冲刷性差，在行车荷载引起的动水压力反复作用下，基层容易被冲刷剥蚀。1.2、沥青面层的空隙率沥青面层的矿料级配、空隙率和沥青混合料的水稳定性都对唧浆的产生有很大的影响。此外沥青面层裂缝、松散等病害导致渗水，引发唧浆，而灰浆唧出时又加剧面层病害，进一步加剧渗水与唧浆，使面层病害与唧浆互为因果，交替加剧路面损坏。1.3、路面排水问题唧浆、唧浆，有水才能唧，有唧才带浆。由于路面排水设施不合理，很多路段常易集水；有些浅挖路堑地段未设排水沟，形成了拦水土埝，致使路面排水不畅。实践证明，路缘石和拦水带都有聚集水的负面作用，雨后路面集水无法排除，只能挥发和下渗，路面边部在一段时期内处于饱水或严重潮湿状态，此时经过行车作用也易产生唧浆病害。1.4、路面结构层排水不畅当沥青面层直接铺筑在非常致密的无机结合料稳定集料基层上时。迅速排水就比较困难，导致水滞留在路面结构层中．在动水压力的作用下，很容易产生唧浆。路面结构层排水不畅主要有以下几个方面的原因：a．当原有的路面层间盲沟尺寸偏小时，随着使用时间的增加，基层中的浆液就会进入盲沟，堵住盲沟中的孔隙，导致原有路面结构内部渗透排水系统失效。b．通过开挖路面边部后发现，部分路段的土路肩直接填筑粘土，而未设置路面层间排水设施，导致层间水无法及时排出，且长时间囤积在路面结构中无排泄出路。1.5、行车载荷及唧浆的动力灰浆从基层表面唧出路面的动力主要来自行车荷载的挤压和泵吸作用，如图所示：降雨时沥青路面表面产生薄层水膜，车轮高速行驶在水膜上，轮下产生巨大的动水压力，每遇到空隙率较大处就将水强制压入沥青面层，冲刷基层，轮胎驶离此处时，由于泵吸作用，基层表面的灰浆会被吸出路面。每驶过一辆车，就会在该处造成一次挤压与泵吸作用，动水压力随车辆荷载的增加、车速的提高而增大，车速120km／h时的动水压力约为40km／h时动水压力的9倍，大致相当于40m高的水头。所以，交通量大、车速快、重载车多的路段更容易产生唧浆。1.6、气候的影响唧浆病害易在雨季出现，与当地气候有关。季雨（梅雨）天气，气温下降幅度较大，空气潮湿，水分蒸发速度缓慢，雨水穿过沥青碎石面层渗入基层，使基层表面逐渐软化，在行车荷载作用下，基层形成泥浆并通过面层空隙喷射而出，即形成唧浆。初冬时节由于昼夜温差大，此时若降雨（雪），也容易产生唧浆病害。2、沥青路面唧浆病害的防治唧浆属于水损害，凡能防止水进入或滞留于路面内部的措施均有助于防治唧浆。目前路面养护方法众多，既有传统的挖补、“开膛破肚”式维修，又有最新的、快速无损高聚物注浆技术等。下面将重点介绍高聚物注浆技术在唧浆防治中的应用。2.1、传统式维修a．加铺沥青石屑上封层一般采用人工配合沥青撒布机作业，工艺流程是：清扫原路面，喷洒热沥青，撒布石屑、砂混合料，通车泛油后回撒（扫）混合料。封层后的厚度可控制在5~10mm之间。b．喷洒乳化沥青适用于路面空隙率较大、渗水严重且仅出现轻微唧浆病害的路段。这种方案对施工工艺要求较高，即用吹扫机械（一般用气泵）将路面尘土清理干净后再洒沥青，同时要求沥青乳液尽量填入路面空隙。质量要求高，势必造成经济成本上升，因此这种方案有待改进。c．局部基层补强处理方法是将基层、底基层挖除，换以水泥稳定类材料进行补强，基层完成后管制交通，并养护至7d以上再铺面层。此时应注意补强层的碾压必须是静压，不能开启压路机的振动功能，否则会破坏下层和补强层周围的结构。d．加铺面层目的是防止路面水下渗到基层。在已建成路面上加铺一层厚度约1.5~2.5cm的细粒式沥青混凝土面层，效果最佳。其优点是不破坏路面的整体容貌，缺点是投资较大，这种方案一般只对唧浆病害十分严重、面积很集中的路段采用。2.2、高聚物注浆新技术a．高聚物注浆技术机理高聚物材料不含水，不会产生干缩现象，能够密实填充脱空。高聚物注浆形成的材料具有很好的柔韧性，抗拉强度和抗压强度比较接近。材料为弹性体，因此不容易发生开裂，并具有较好的抗渗性，能阻止雨水下渗。高聚物注浆技术中采用的高聚物是由分别装在不同的密封容器中两种液体组分，按照一定的混合比例在一定压力作用下，两种液体充分混合，发生剧烈的化学反应．反应过程中形成流塑状的混合体，在注浆压力和材料反应体积膨胀的作用下不断的填充周围土体中的孔隙和压密土体，并将路基中的积水沿裂缝或尚未注浆的管道挤出，起到排除唧泥(或水)、密封和固化含水的基层的作用，从而稳定面层。b．施工工艺与流程①注浆路段定位利用该高速公路的路面图和道路使用人员、监督管理人员的指示，确定出现问题的路段，并根据其危害程度、地理位置确定合理的施工方案。②标记注浆孔位置注浆孔距离裂缝25cm，沿缝间距100cm，交叉布设。③注浆前检测利用落锤式弯沉仪(FWD)对产生裂缝的地方进行弯沉检测。i．荷载设置：150KNii.测点设置：行车道右轮迹处ⅲ.测点间距：测点距离裂缝约25cm④钻孔钻孔的深度为距面层顶面75cm处。为保证不会对路面清洁造成影响，应及时清理钻孔。⑤安装注浆孔按照高聚物注浆技术的要求，将PVC管长度截取约为40cm左右，并通过注浆孔置于基层中间。⑥安装注射帽把注射帽凹型边缘清理干净管内。并用工具将注射帽导人PVC注射管内。⑦注浆按照高聚物注浆技术的要求，为避免由于高聚物注射时的喷溅而造成的路面污染，将铁制盆通过注射帽安装于注浆孔处．以便于注浆孔头从盆底露出．并用适当的工具，将注射用的注射枪与注射帽夹牢固定，根据FWD检测出来的数据，并结合现场路面的状况，依照设计实施注浆。注浆时将注浆压力维持在大约为7Mpa，通过输液管道，将高聚物材料送至注射枪。高聚物材料从注射枪口射出并通过注浆PVC管输送至产生路面破坏的地方。高聚物迅速发生化学反应，材料由液体转化为固体，体积发生明显的膨胀。⑧注浆后检测利用FWD对该修复路段进行弯沉复检．对注浆后的效果进行分析评价并于雨后．对注浆路段进行现场观测，以评价注浆的效果。如若出现注浆不足点还需对该点进行补注。⑨封孔为保持路面的整体性．防止雨水侵蚀．使用道路密封胶将注浆孔封住。并尽量保持路面的平整。⑩清理环境对注浆以及污染的路面进行适当的清理，并将施工作业区进行清扫以保持该路段路面环境的干净整洁。3、结论通过前述沥青路面唧浆病害成因、发展，以及处治措施的研究，得出以下结论：1、沥青路面唧浆病害受气候、路面结构类型、路面排水设施等因素的影响，更不能忽视超载车辆的影响；2、唧浆现象一旦出现，应及时采取处治措施，控制病害的进一步发展；3、对于唧浆病害的防治，应从优化路面结构设计、提高道路施工质量、完善路基路面排水设施以及禁止超载车辆通行等方面考虑；4、对于初期的唧浆现象或者不是很严重的唧浆，加铺沥青石屑上封层、喷洒乳化沥青、局部基层补强处理和加铺面层等方案效果较好；5、高聚物注浆技术处理路面病害避免了传统的开挖带来一系列资源浪费以及路面整体的破坏，具有快速、耐久、环保等优点，是一种方便快捷和高效的方法。但由于其对技术要求较高，所以未能完全普及。结束语唧浆作为一种叫普遍的早期病害，越来越受到大众的重视。产生唧浆的原因很多，外因是交通荷载和降雨，内因是排水不畅、路面结构与材料不合理等。对于唧浆病害的处理，应根据病害的成因采取多种措施，及时养护、及时处理，以达到延长路面使用寿命的目的。本文的撰写由于条件有限，所叙述的处理方法大多为定性的分析与处理，缺乏定量的数据与实际应用的实例的支持。所以，如有错误，敬请指正。参考文献【1】白卫生，郝海飞，公路沥青路面唧浆病害的原因与处治措施；【2】乔立平，半刚性基层冲刷唧浆的影响因素与防治措施；【3】米峻，张斌，景宏君，公路沥青路面唧浆病害防治探讨；【4】胡国祥，李静，田为海等，沥青路面唧浆病害的产生原因与防治措施；【5】李如敏，沥青路面唧浆现象成因分析及治理技术；【6】蔡旺旺，沥青路面水损害原因及防治措施；【7】刘兴东，向晞，沥青路面唧浆病害原因分析与处治措施；【8】王萍，沥青碎石路面唧浆原因分析及处理方法；【9】林志阳，高聚物注浆技术在沥青混凝土路面裂缝唧浆处理中的应用；【10】李博识，高聚物注浆技术研究及在高速公路上病害养护施工应用；【11】路畅，陶向华，郭积程．高聚物注浆技术在公路改扩建工程中应用；