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天津市市政工程质量检测中心

天津市交通科学研究院——天津市市政工程质量检测中心

 
 
 

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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浅谈水泥混凝土路面预防性养护对策  

2014-11-13 13:30:38|  分类: 道路工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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? ?广西在20世纪末发挥本地石头多、水泥资源丰富的有利条件,在桂林至柳州高速公路、柳州至南宁高速公路、南宁至北海高速公路、钦州至防城港高速公路、宜 州至柳州高速公路等多条高速公路上全部修筑水泥混凝土路面,混凝土路面具有承载力强、耐高温性强、疲劳寿命长、耐腐蚀性好、材料易得、环保、建设及养护费 用低等优点,可以说,水泥混凝土路面为广西的高速公路发展做出了巨大的贡献。近年来,随着新材料、新工艺、新技术的不断引进,使得养护技术、管理水平整体 上了一个新的台阶。但从高速公路管养的角度看,混凝土路面也具有对基层的冲刷性要求高、对基底接脱空相当敏感、板块刚性大,不适应大沉降量、以及后期维护 周期长、维护困难的缺点,近几年已有部分高速公路通车十年左右就需要进行大修改造。如何做好水泥混凝土路面的管养,发挥路面的优点,有效降低路面的病害发 生,进而降低混凝土路面的维护成本,提高经济效益,是目前广西水泥混凝土路面发展和养护急需解决的问题。下面我们就以宜州至柳州高速公路(以下简称宜柳 路)为例,对混凝土路面的预防性养护进行探讨。

??一、宜柳路概况

? ?宜柳路于2000年12月建成通车,全长112.7km,为双向四车道,26厘米水泥混凝土路面。该路是西南各省、市及桂西北地区出海的辅助通道,是广 西第一条东西走向的高速公路,西起广西宜州市叶茂接金城江至宜州一级公路,东止于广西柳州新兴互通立交连桂海高速公路。

??二、宜柳路预防性养护所取得可喜成绩

? ?宜柳路至今已开通运营了将近14年,取得了令人振奋的成绩:一是在2010时成功实现广西唯一一条高速路达到10年不换板;二是截止2013年全线水泥 砼路面换板1.45万平方米,换板率仅为1.2%;三是公路技术状况指数mqi一直处于优等级;四是现正在为“宜柳路20年不大修”的目标推进。宜柳路能 取得这么好的成绩,做好预防性养护工作是关键因素。

??三、预防性养护经验分析

? ?(一)建管衔接好,使混凝土路面的建设、管养有良好的连贯性。宜柳高速于1998年10月1日开始动工建设,在开工到完工过程,高速公路管养单位派出多 位养护技术人员参与工程设计及工程建设管理,对宜柳路的路况非常熟悉,为2000年宜柳路开通后的预防性养护打下良好的人才及技术基础。

? ?(二)重点做好水泥混凝土路面的检测和评估,在此基础上提出科学、合理、经济、环保的养护对策。预防性养护的核心是采用最佳成本效益的养护措施,重点是 对现有路面使用性能的评估,路面调研数据的真实性和准确性直接影响到养护方案的确定,从而影响处治后的路面寿命和工程费用。路面性能调查包括交通量调查、 弯沉检测、路况调查、路面病害发展趋势监测,以期全面评估现有路面的性能,制定符合实际的养护实施方案。

??1、交通量调查

? ?截止2013年底,宜柳路累计通过的车辆约为2.57×107辆,其中小型车(小客车和小货车,总重5t)所占比例为57.83%、中型车(中货车和大 客车,总重5~15t)为35.5%、大型车(大货车,总重15~30t)为6.66%,折算为标准轴载累计作用次数约为2.82×105次。

??2、路况调查

? ?每月定期做好路况调查工作。定期做好路况调查是我们掌控路况信息的有效手段,是我们获得水泥混凝土路面损坏的第一手资料。实地调查时,首先对每块水泥混 凝土板块进行编号;其次是调查时不仅要弄清水泥混凝土路面的总体损坏情况,还需清楚记录每一块板是否存在病害及存在病害的种类和程度,对原有路面的典型病 害,如裂缝、沉陷、大坑洞(0.01~0.5 )、错台、唧泥、接缝失效等进行调查,详细如实地记录病害情况;第三是在调查时重点关注弯沉值较大的路段和路面板,因以往调查结果表明,弯沉值较大的路段 和路面基本存在路面沉陷、断板、裂缝、唧泥、砼路面与路肩拉裂等病害,病害处理大多进行日常“矫正性养护”,对于因路基不稳定、板底已出现脱空的路段和路 面板,仅仅是治标不治本。如原在k988、k990、k994、k995、k997、k1008、k1010等病害严重路段,水泥混凝土路面与沥青路肩之 间出现严重程度不等的拉裂,这给雨水的渗入提供了机会,渗入的水在行车的作用下高速流动而冲刷路基形成泥浆喷至路面而出,造成唧泥的同时,更加速了板底脱 空的区域。

??路况调查过于详细虽费时费力,但好处有四:一是进一步评估路段的损 坏类型、病害发展趋势,确定预防性养护处治方案,为后续提出养护对策乃至施工提供依据;二是确定处治方案的工程量,并进行费用预算;三是合理提出维修计 划,为养护审批部门的决策提供科学依据;四是对症下药,治标并治本,为后期养护节约养护成本。特别指出的是,对于约手拇指头大小的坑洞也需记录好,不能因 坑洞未达到公路技术状况评定标准中坑洞的定义就不予维修。宜柳路在开通的前5年里,路面病害主要以小坑洞为主,我们不但详细记录,而且全面进行修复,截止 2006年底,路面小坑洞就修补8000多个,有效防止小坑变大坑,有力的延缓病害的发展。

??3、路面病害发展趋势监测。根据月调查及日常发现,详细记录路面病害的发展情况、路面病害维修情况及维修效果等,寻找出路面病害的发展规律及有效的处置手段、方案,对症下药,以便药到病除。

? ?4、做好路面弯沉检测工作。路面弯沉值是路面结构承载能力的综合反映,是计算路面强度指数ssi的重要参数。从2005年开始,我们每年都对宜柳路全线 路面板块进行弯沉值检测,以便及时掌握路面细小的变化。我们采用贝克曼梁弯沉仪进行检测,首先选取水泥混凝土路面荷载最不利作用位置作为检测点,一般选取 横缝及纵缝附近的点,弯沉仪的测点与支座不应放在相邻两块板上,采用2台5.4m长弯沉仪及bzz—100标准轴载(后轴重为10t)测定车。经现场检 测,内业整理、分析得到全线每公里代表弯沉值,部分路段的弯沉值较大,与路况调查对比,代表弯沉值较大的路段或路面板,存在严重裂缝、凹陷、错台、唧泥、 接缝料失效等病害,在形成裂缝的锐角处往往发展成为大坑洞(0.01~0.5 ),这些路段或路面板在未进行灌浆处理前,病害修复后还是比较容易损坏的。因此,从2005年开始,根据弯沉值的调查结果和路况调查结果,综合选定板块进 行灌浆,根据弯沉检测及路况调查结果后,针对现场实际,结合费用、处治效果提出以下预防性养护对策:(1).对于弯沉值不明显,但已出现轻微裂缝的路面 板,仅需进行日常维修保养,并做进一步观察;(2).对于弯沉值不明显,但已出现严重裂缝、破碎板的路段或路面板,应进行灌浆处理或“五合一”综合治理, 需观察处治效果和病害发展情况;(3).优先安排处治弯沉值30(0.01mm)且路面板、路肩裂缝较为严重的路段或路面板,路面板外观损坏严重者采取 “五合一”综合治理,外观良好者进行压浆处理;(4).弯沉值20l

??5、培训 路面清扫工识别路面病害,发现病害及时报养护部门。在宜柳路开通的前几年里,利用清扫工每天都上路作业的资源,清扫工发现病害后可以及时告知我们,使我们 起到时时监控掌握路面动态和及时修复的作用。截止2008年底,清扫工已累计报养护部门的病害达3000多处。

??(三)使用“五合一”综合治理工程预防养护技术。

? ?1、技术可靠。宜柳路从2005年开始引进 “五合一”综合治理技术对沉陷、破碎板进行处治,该技术不需清除破碎板,综合应用“dcg加固路基调平路面工法”、“板底灌浆技术”、“裂缝处理技术”、 “错台、坑洞、崩边填补技术”、“接缝防水技术”等五种快速高效的成熟技术,对路基路面的各种病害进行快速、全面彻底的处治,从而可以替代换板,原位恢复 路面完整和平顺,达到治标治本的目的,它是使宜柳路实现了10年不换板的重大功臣。该工程实践证明,从2005年到2011年实施的“五合一”综合治理效 果较好,板块在3-4年里基本没有或仅有少量病害进行再次维修,从交通量情况和使用情况其寿命周期至少为4~6年,有力的证明采取该技术预防养护的重要 性。

??2、有经济意义,节约成本。从以往的养护经验来看及弯沉检测情况来看,因 板底脱空而造成的路面裂缝、错台、大坑洞、填缝料损坏、路面与路肩拉裂等病害将会相继出现,并呈现出严重的趋势,最终发展成为破碎板,部分砼路面板若不是 及时采取治表、治本处理,已可以达到换板的要求。现以k998公里为例,以2005年、2006年针对砼路面板采取各种养护措施进行对比:日常维修费用投 入0.3292万元,实际板底灌浆投入费用1.8346万元、五合一综合处治费用为3.7338万元,五合一处治前,若采取灌浆处治的费用为0.585万 元,若未处治,该公里满足换板条件的费用为9.66万元。从该费用对比容易得出,虽然日常维修保养覆盖面广,费用低,但因板底脱空引起路面板断裂产生的病 害,采用“矫正性养护”措施不但不能延缓水泥混凝土路面板的寿命,反而在病害“二次”出现时数量更多、更严重。在k998公里,如果仅采取日常维修保养措 施,实际修复效果表明,在短短的两年时间内,满足换板条件或者说急需换板的数量仅占整公里双幅的5.6%,而将发生的费用可达9.66万元,大大超过“日 常维修+灌浆+五合一处治”的累计费用。

??3、施工较安全、少污染环境。而换板工程往往存在三个弊端:一是投入的养护成本高;二是环境污染严重;三是安全隐患较大。

? ?综合以上所述,继续引进使用“五合一”综合处治技术是较好的预防性养护措施,它经济并且技术可靠。宜柳路从2011年后就没有再引进“五合一”综合处治 工程,主要考虑到处治后还是破碎板,按公路技术状况评定标准,破碎板还是较大影响到路况养护质量指数,在此建议对路面断板、路面仅有1至2条裂缝(未成为 破碎板)的板块进行“五合一”技术处治,以便更有效的做好预防性养护工作,避免更多的换板造成污染环境。

??四、结束语

? ?通过上述分析,可确定现有路面的损坏主要是由于板下基础逐渐产生变形和唧泥,致使水泥混凝土路面板的局部范围不再与基础保持连续接触,即出现板下局部或 完全脱空,最终导致水泥混凝土路面板的断裂、破碎损坏。在实际养护工作中,欲提出和选择科学、客观、合理、经济、操作性强的预防性养护对策,需对原有交通 量进行调查,将路面检测弯沉值、路况的调研、病害的日常维修保养历史记录综合使用,互为验证和补充,以便真实、准确地反映实际的路面损坏状况,否则处治后 的路面很容易再次产生新的病害,达不到预防性养护的目的。养护工作重点应该着眼于路基路面的养护,养护管理工作应该提倡“保”、 “救” “根治”工作理念。“保”就是路面无损坏的路段采取有效措施保证其完好;“救”就是对已破损的路面分析其破坏的原因采取有效措施能够矫正的路段;“根治” 就是对已破损的路面不能够恢复其正常使用功能的路段的更换。宜柳路已经成功实现10年不换板,现正为实现20年不大修的伟大目标而推进,可以说是任重而道 远,除了要全体养护人员的共同努力外,准确提出科学预防养护对策是成功的关键。

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