沥青路面养护与维修新技术

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沥青路面养护与维修新技术 第二章 沥青路面病害类型与状况评定 2 .1 沥青路面病害类型 2.2 沥青路面使用状况调查与评定 2.3 沥青路面养护维修工程分类 2.1 沥青路面病害类型 功能衰退和结构性破损 功能性衰退：路面服务能力下降。 结构性破损：路面承载能力降低。 沥青路面主要病害：裂缝类、松散类、变形类、其他类 裂缝类 ： 纵缝 、横缝、龟裂、 块状裂缝 裂缝 ： 非荷载裂缝和荷载裂缝 非荷载裂缝：温度裂缝和反射裂缝 温度裂缝：低温收缩裂缝、温度疲劳裂缝 荷载裂缝：行车荷载引起的裂缝 纵向裂缝 ： 1 ）路基不均匀沉陷或路基压实度不均匀； 2 ）道路拓宽时处理不当； 3 ）沥青面层铺筑时接缝处理不当 ； 4 ）车辙边缘纵向开裂 横向裂缝 ： 1 ）沥青面层低温收缩裂缝； 2 ）反射裂缝； 3 ）路基低温收缩开裂引起 块状裂缝 ： 1 ）基层强度不足； 2 ）沥青面层偏薄 ； 3 ）沥青面层温度缩裂 龟裂 ： 1 ）荷载疲劳开裂或沥青老化脆裂 ； 2 ）路面结构设计不合理 ； 3 ）路基路面压实度不足 ； 4 ）裂缝未及时处理 鸡爪形不规则裂缝 新型龟裂 TOP-DOWN 开裂 自上而下的开裂过程 TOP-DOWN 开裂 TOP-DOWN 开裂 传统的龟裂 Bottom-Up 新龟裂 （ 剪切） Top-Down 弯拉疲劳 剪切疲劳 原因分析 路面材料抗裂 性能较差 沥青含量过低或沥青混合料的空隙过大 路面整体强度 不足 路面结构设计 不合理 交通 繁 重 路基路面压实度 不足 冬季温度低或日温差 大 ………. 防治对策 使用低温延展性好的沥青或掺加聚脂纤维 提高路面的整体强度 提高基层的抗裂性能 提高沥青混合料的密实度 采用适宜的应力消减层 及时封填裂缝 ………. 变形类 ： 车辙、沉陷、波浪（搓板）、拥包； 车辙： 结构型车辙、失稳型车辙、磨损型车辙 车辙： 路基车辙、基层车辙、面层车辙、隆胀车辙 沉陷 ： 1 ）路基处理不到位 ； 2 ）路基压实度不足 拥包 ： 1 ） 沥青面层中沥青含量过多； 2 ）基层和面层之间黏结不好 ； 3 ）基层强度不足； 4 ）基层水稳性差 波浪（搓板） ： 1 ） 材料组成设计不好 原因 分析 沥 青粘度太小，感温性差； 沥青用量过 多； 粗集料较 少； 集 料的棱角性差，表面光滑； 集料离析或压实 不足； 沥青面层 厚度不适，层间结合较差 ； 交通荷载影响 （减速、刹车、重载等） ……… 防治对 策 选 用高粘度沥 青； 用塑料类改性剂或 SBS 改性沥青； 适当增大粉胶比 （增加矿粉或减少沥青含量 ）； 合理调整级配 （增加粗集料含量、间断级配 ）； 加强压实 ，提 高路面的整体强度； 加强层间结合； …….. 松散类 ： 坑槽、麻面、脱皮、啃边、松散 松散 ： 坑槽： 麻面 ： 脱皮： 啃边： 坑槽 内部松散 原因 分析 使用与沥青粘附 性较差的矿料，且未掺加抗剥落剂； 路面排水系统 不良； 沥青面层空隙率过 大； 路面裂缝未及时封填 ； 冬季路表积雪未及时清除 ； 沥青用量偏 少； 雨天或低温期间施工； ……. 防治对 策 选用与沥青粘附 性好的矿料，或添加抗剥落剂； 做好路面排水系统 ； 控制沥 青路面的空隙率； 避免雨天和低温季节 施工； 及时填封裂缝 ； 提高施工质量 ，避免混合料离析和压实度 不足 ; …….. 其他类：泛油、磨光、冻胀 、修补、翻浆 泛油 磨光 冻胀 修补 翻浆 原因 分析 沥青用量过多； 混合 料的剩余空隙率过小 ； 透层或粘层沥青喷洒过量； 表面层所用石料磨光值较低； 沥青混合料离析； 路基路面压实度； …….. 防治对策 控制沥青用量； 控制 混合料的剩余 空隙率； 透 、粘层沥青喷洒量适度，且喷洒均匀 控制混合料离析； 表面层使用强度和磨光值较 高的 石料； ……… 破坏模式 半刚性基层干缩、 温缩裂缝或疲劳裂缝引起 基层裂缝导致沥青层的反射裂缝 破坏模式（一） 破坏模式（一） 荷载的作用下进一步将导致基层的结构性破坏及沥青层龟裂等破坏 水从裂缝进入沥青层及半刚性基层导致唧浆、沉陷等破坏 破坏模式 破坏模式（二） 半刚性基层与沥青层 模量相差悬殊， 在车辆荷载作用下沥青层中 剪应力 (τ) 较大， 造成沥青面层首先出现 纵向开裂 破坏模式 破坏模式（二 ） 水从裂缝进入沥青层与半刚性基层的界面，在动水压力的作用下，导致 唧浆、推移、拥包等破坏 破坏模式 沉陷 坑槽 拥包 麻面 龟裂 车辙 沥青路面主要病害 丝状开裂 沥青路面病害潜在因素 横向裂缝 块状裂缝 纵向裂缝 温度 施工 水 、行车荷载 等损坏 设计 材料 （空隙率等） 实测的水压 水的影响：动水压力 动水头 水压击穿整个沥青层时（翻浆沉陷） 水的影响：动水压力 空隙率与损坏 材料的影响：空隙率 荷载的影响 ：剪切破坏 目前的损坏 产生于路面使用初期 与结构的整体抗力无正相关性 重载的影响明显 损坏起于面层，开裂向下传播 雨水具有明显的影响 发展速度很快 传统的损坏 产生于长期使用后 与整体抗力关系明显 雨水的影响明显 开裂产生于结构层底部，向上发展 损坏随累计 ESAL 增加缓慢增加 伴随非荷载型损坏 2.2 沥青路面使用状况的调查与评定 路面使用性能 — 路面状况数据 路面 使用性能 (Pavement Performance) 的概念的提出 最早于 1962 年 由美国 AASHTO 提出 路面使用性能的定义 对 道路路面使用性能的一般理解是，路面为保障公路运输车辆的安全正常行驶所具备的能力和属性 。 分析路面使用性能的必要性 分析 研究公路路面使用性能，是进行路面使用性能评价和预测的前提，也是高速公路路面养护管理决策的基础 。 路面使用性能评价指标 国外： 美 国 AASHO ：路面服务 性能 指数 PSI 日本：养护 管理 指数 MCI 英国和加拿大：道路状况指数 RCI 国内： 路面使用性能指数 PQI 路面服务 性能指数 PSI （美国 AASHO ） 1958 -1962 年美国进行了 AASHO( 现为 AASHTO) 道路试验，产生 了 AASHO 道路 设计方法，并提出了路面服务 性能指数 (PSI) 的概念，以反映道路服务 水平。 PSI 评价模型将路面检测 基础数据与专家评分方法结合起来，通过对大量实测数据 的回归 分析，在专家调查评分的基础上，建立 了 PSI 与路面状况的关系。 该指标最注重路面平整度的影响。 养护管理 指数 MCI （ 日本） 养护 管理指数 MCI 是日本在 20 世纪 80 年代初建立的基于道路管理者的路面使用性能评价 模型，采用 多元回归分析技术建立了 MCI 与道路平度、路面裂缝情况、车辙等因素之间的非线性关 系， MCI 的取值范围为 0-10 。 MCI 模型中路面平整度因素影响较小，侧重从道路管理 者的角度出发，主要通过路面破损状况和车辙 来反映道路行驶质量和服务水平的一项评价指标 。 公路技术状况评定 MQI w PQI ： 路面使用性能 PQI ，权重 70% ； w SCI ： 路基技术状况 SCI ，权重 8% ； w BC ： I 桥隧构造物技术状况 BCI ，权重 12% ； w TCI ： 沿线设施技术状况 TCI ，权重 10% 沥青路面采用了路面损坏、道路平整度、路面车辙、抗滑性能和结构强度五项技术指标 路面 使用性能指数 PQI 综合指标和单一指标相结合 PQI=PCI*w PCI +ROI*w RQI +RDI*w RDI +SRI*w SRI PCI: 路面损坏状况指数； RQI: 道路行驶质量指数； RDI ：路面车辙深度指数； SRI ：路面抗滑性能指数； w PCI : 路面损坏（ PCI ）的权重； w RQI: 道路平整度（行驶质量， RQI ）的权重； w RDI: 路面车辙（ RDI ）的权重； w SRI : 路面抗滑性能（ SRI ）的权重 《 公路技术状况评定标准 》 规定，将路面结构强度设为抽样评定指标，单独计算与评定，评定范围根据路面大中修养护需求、路基的地质条件等因素由公路管理部门自行确定。 路面损坏状况评价（ PCI ） 路面损坏包括 裂缝 、 坑槽 、 沉陷 和 松散 等各种表面破坏和损伤。 路面各种类 型的损坏通过其对路面使用性能的影响程度加权累积计算换算损坏面积，换算损坏面积与调查面积之比（ 路面破损率 ) ， 可直接用来衡量 路面的损坏状态， 也可通过 PCI 来评价 路面的技术状况。 DR 路面破损率（ Pavement Distress Ratio ），为各种损坏 的折合损坏面积之和与路面调查面积之百分比（ % ）； A i 第 i 类路面损坏的面积（ m 2 ） ； A 调查的路面面积（ m 2 ） 。 a 0 沥青路面采用 15.00 ； a 1 沥青路面采用 0.412 沥青路面 损坏类型 和权重 在满足强度 要求的 前提下，当高速公路及一级公路的 PCI 评价为优、 良，或 者二级及二级以下公 路的 PCI 评价为优 、良、 中时， 以日常养护为主，并对局部破损进 行 小修 ；当高速公路及一级公路的 PCI 评价为中及中以下，或 者二级及二级以下公 路的 PCI 评价为次及次以下时， 应 采取中修罩面措施 。 路面行驶质量评价（ RQI ） 车辆行驶的舒适性能，可通过道路平整度指标评价 ，研究人员 建立了道路平整度与行驶舒适性的关系，提出了行驶质量指数（ RQI ）模型。 IRI 国际道路平整度指数（ m/km ）； a 0 高速和一级公路 0.026 ，其他公路 0.0185 ； a 1 高速和一级公路 0.65 ，其他公路 0.58 。 公路用户对 不同等级的公路有不同的行驶舒适性要求和期望。根据公路实验和统计数据，标准分别为高速公路（一级公路）和普通公路确定了不同的 RQI 模型参数。 路面行驶质量指数（ RQI ）与路面平整度（ IRI ）对应关系 当高速公路及一级公路的 RQI 评价为优 、 良，或者二级及二级以下公路 RQI 评价为优 、良、 中时， 以 日常养护为 主 ；当高速公路及一级公路的 RQI 评价为中及中以下，或 者二级及二级以下公 路的 RQI 评价为次及次以下时， 应采取罩面 等措施 改善路面的平整度 。 SFC 横向力系数（ Side-way Force Coefficient ）； SRI min 标定参数 ，采用 35.0 ； a0 模型参数，采用 28.6 ； a 1 模型参数，采用 -0.105 路面抗滑性能评价（ SRI ） 路面抗滑性能指数（ SRI ）与横向力系数（ SFC ）对应关 系 高速公路及一级公路的抗滑能力不足 (SFC<40) 的路段，或二级及二级以下公路抗滑 能力不足 (SFC<35.5) 的路段， 应采取加铺罩面层 等措施提 高路表面的抗滑能力。 路面抗滑性能评价模型。 路面车辙评价（ RDI ） 《 公路技术状况评定标准 》 将路面车辙列为独立的检测指标，路面车辙用路面车辙深度指数（ RDI ）评价。与此同时，在计算高速公路和一级公路沥青路面 PCI 指标时，路面车辙损坏不再重复计算。 RD 路面车辙深度（ Rutting Depth ， mm ）； RD a 路面车辙深度参数，采用 20 mm ； RD b 路面车辙深度限值，采用 35 mm 。 a 0 = 模型参数， 2.0 , a 1 = 模型参数， 4.0 路面车辙深度指数（ RDI ）与路面车辙深度（ RD ）对应关 系 路面结构强度评价（ PSSI ） 路面结构强度通过路面回弹弯沉用路面结构强度指数（ PSSI ）评价。 SSI 路面结构强度系数； l d 路面设计弯沉（ mm) ； l 0 实测代表弯沉（ mm) a 0 模型参数， 15.71 ； a 1 模型参数， 5.19 强度不能满足要求的前提下 （ PSSI 为中等以下时 ），应采取大修补强措施以提高其承载能力。 路面结构强度评价模型。 2.3 沥青路面养护维修工程分类 养护工程分类 ： 《 公路养护工程管理办法 》 小修保养： 是对管养范围内的公路及其沿线设施经常进行维护保养和修补其轻微损坏部分的作业。例如，沥青路面坑槽修补、沉陷、处理波浪处理等，水泥混凝土路面板块的局部修理。 中修工程： 是对公路及其沿线设施的一般性损坏部分进行定期的修理加固 , 以恢复公路原有技术状况的工程。例如，沥青路面整段封层罩面、路面严重病害的处理，水泥混凝土路面严重病害处理。 大修工程： 是对公路及其沿线设施的较大损坏进行周期性的综合修理，以全面恢复到原技术标准的工程项目。例如，路面补强、重铺或加宽。 改建工程： 是对公路及其沿线设施因不适应现有交通量增长和载重需要而提高技术等级指标，显著提高其通行能力的较大工程项目。例如，公路技术等级或路面等级提高。 养护内容： 《 公路沥青路面养护技术规范 》 （ JTG073.2-2001 ） 日常巡视与检查、小修保养、中修、大修、改建和专项养护工程。 养护性质分类 预防性养护 : 为了让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，在不增加结构承载能力的前提下改善道路系统的功能状况的一种养护方式。 矫正性养护 : 就是修补路面的局部损害或对某些特定病害进行的养护作业，适用于路面已经发生局部的结构性破损，但还没有波及全局的情况 。 预防性养护 的效果 一条质量 合格的道路，在使用寿命 75% 的时间内，性能下降 40% （这一阶段称之为预防性养护阶段），如不能及时养护，在随后 12% 的使用寿命时间内，性能再次下降 40% ，从而造成养护成本大幅度的增 加。 1987 年，美国 SHRP 计划中对养护费用效益的研究结论：整个路面寿命周期内进行 3~4 次的预防性养护可延长使用寿命 10 ～ 15 年 ，节约养护费用 45 ％～ 50 ％ 。 沥青路面养护与维修新技术 2015 年 3 月