高速公路瀝青路面病害處治

摘要：根據(jù)濕熱地區(qū)高速公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的實(shí)踐分析了高速公路瀝青路面各種病害的成因，提出了各種病害的處治方法，并對(duì)我國(guó)今后高速公路建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工及管養(yǎng)等方面提出了一些建議。

瀝青路面因具有地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、行車舒適、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于高速公路。在高速公路通車后，因行車荷載作用、外界環(huán)境影響以及設(shè)計(jì)、施工中存在的不足，瀝青路面會(huì)逐步出現(xiàn)多種路面病害，主要有裂縫、變形、松散及其它四大類。高速公路一出現(xiàn)路面病害，就應(yīng)及時(shí)分析病害成因，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處治，否則不僅會(huì)降低道路的使用性能、影響行車的安全、舒適、快捷、暢通，而且會(huì)因處理不及時(shí)或措施不當(dāng)導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)性破壞。筆者根據(jù)近幾年的濕熱地區(qū)高速公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的實(shí)踐，分析了高速公路瀝青路面各種病害的形成原因，提出了路面病害的處治方法，并對(duì)今后高速公路建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、管養(yǎng)等方面提出一些建議。

1路面病害成因分析

1.1縱向裂縫

縱向裂縫一般發(fā)生在距路堤邊緣3m～5m處，且路堤下一般均存在暗埋式箱型通道或蓋板涵洞。也有一些發(fā)生在互通或服務(wù)區(qū)加減速車道與行車道的拼接處。裂縫形式有兩種，一種為對(duì)縱向直線形，裂縫兩端未延伸到路堤邊緣；另一種為縱向弧形，裂縫兩端延伸到路堤邊緣。后一種裂縫可能會(huì)引起路堤滑動(dòng)，危險(xiǎn)性更大。縱向裂縫形成的主要原因有以下幾方面。
1.1.1地基原因

有些縱向裂縫路段所處地基不屬軟土地基，但處于丘陵低洼、河谷處，長(zhǎng)期受水沖蝕，天然含水量較高，在設(shè)計(jì)時(shí)未發(fā)現(xiàn)或未作特別處理，在施工時(shí)也未作等載或超載預(yù)壓，在高填土后，地基出現(xiàn)不均勻沉降，造成路面縱向開(kāi)裂；有些河谷、水塘雖作了清淤處理，但處理不徹底或回填材料控制得不好，也會(huì)因不均勻沉降造成路面縱向開(kāi)裂。

1.1.2路基施工原因

路基施工時(shí)天氣干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足，致使路基壓實(shí)不均勻；暗埋式構(gòu)造物處因構(gòu)造物長(zhǎng)度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實(shí)度不夠；有些加減速車道與行車道拼接段不同步施工，且拼接處理不好導(dǎo)致路基沉降不均勻。

1.1.3滲水原因

中央分隔帶、路表、邊坡等滲水，使得局部路基受水浸泡后土體的С、Ф值降低，在動(dòng)靜荷載的作用下，使得裂縫路段進(jìn)一步產(chǎn)生小圓弧滑動(dòng)趨勢(shì)；部分填料為弱膨脹土，施工中未予處理，在滲水后因含水量的變化，導(dǎo)致縱向裂縫進(jìn)一步開(kāi)展。

1.2橫向裂縫

目前，我國(guó)高速公路廣泛采用以二灰或二灰土等為底基層、二灰碎石為基層的半剛性瀝青路面。據(jù)調(diào)查，在半剛性基層路面的瀝青面層上產(chǎn)生橫向裂縫是極為普遍的，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者甚至認(rèn)為半剛性瀝青路面產(chǎn)生橫向裂縫是不可避免的。橫向裂縫的形成主要有以下幾方面原因。

1.2.1基層反射裂縫

一方面在基層成型過(guò)程中，因基層材料失水收縮而形成規(guī)則的橫向裂縫；另一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開(kāi)裂。這兩種收縮變形使瀝青面層底面承受拉力，當(dāng)拉力超過(guò)瀝青面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)就使瀝青面層底部拉裂，并隨著溫濕的循環(huán)變化及行車荷載的反復(fù)作用而導(dǎo)致瀝青面層底面裂縫沿豎向向上擴(kuò)展到路表，從而形成瀝青路面橫向裂縫。從現(xiàn)場(chǎng)取樣看，面層裂縫與基層裂縫上下貫通，且下寬上窄。

1.2.2瀝青混凝土的溫縮裂縫

因?yàn)r青是一種對(duì)溫度變化比較敏感的粘彈性材料，溫度下降時(shí)，瀝青混合料逐漸變硬變脆，并發(fā)生收縮變形。當(dāng)收縮拉應(yīng)力超過(guò)瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青路面表面就會(huì)被拉裂，并逐步向下發(fā)展，形成上寬下窄的橫向裂縫。由于大多數(shù)的高速公路上面層采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)瀝青或改性瀝青，瀝青混合料的自身低溫抗裂性能較好，故此種橫向裂縫相對(duì)較少。

1.2.3差異沉降引起橫向裂縫

在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化處或構(gòu)造物臺(tái)背與路段交接處，因地基或路基與構(gòu)造物質(zhì)差異沉降導(dǎo)致基層的開(kāi)裂，并反射到瀝青面層，形成橫向裂縫。這種橫向裂縫類似于基層反射裂縫，但往往為路面橫向全幅貫通，這種橫向裂縫在軟基分布比較廣泛及構(gòu)造物眾多的水網(wǎng)地區(qū)的高速公路上有一定比例。

1.3網(wǎng)裂　沉陷　　坑槽

在高速公路行車道上常能發(fā)生路面網(wǎng)裂、沉陷及坑槽病害，且在網(wǎng)裂、沉陷處常伴有唧漿現(xiàn)象。如網(wǎng)裂、沉陷不及時(shí)處理，在雨后極易形成坑槽。瀝青路面網(wǎng)裂、沉陷、坑槽的形成主要有以下幾方面原因。

1.3.1基本施工質(zhì)量差

由于二灰碎石半剛性基層的整體強(qiáng)度與材料、拌和、攤鋪、養(yǎng)生等多種因素密切相關(guān)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題均可導(dǎo)致其不能形成均勻堅(jiān)固的板體結(jié)構(gòu)，從而因半剛性基層局部強(qiáng)度不足而引起瀝青面層開(kāi)裂，雨水從裂縫浸入，并滲入到基層表面，使基層表面被泡軟，在汽車荷載反復(fù)作用下，粉漿通過(guò)面層裂縫及空隙被壓到表面產(chǎn)生唧漿，基層表面被逐步淘空，使瀝青路面面層產(chǎn)生網(wǎng)裂、沉陷，并進(jìn)而形成坑槽；也有是因在基層施工中，為保證基層的壓實(shí)度，對(duì)于基層設(shè)計(jì)厚度較厚時(shí)，必須分層施工，在目前的所用基層材料條件下，就不可避免地出現(xiàn)層間結(jié)合薄弱環(huán)節(jié)，上下基層之間因不連續(xù)而出現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，這就改變了基層結(jié)構(gòu)受力狀況。力學(xué)計(jì)算表明，在上下基層分層的情況下，雖然下基層的彎拉應(yīng)力均有不同程度下降，但上基層彎拉應(yīng)力有較大增幅，上下基層的彎拉應(yīng)力在數(shù)值上相差的一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而導(dǎo)致上基層因應(yīng)力、應(yīng)變過(guò)大而破壞。特別是當(dāng)上下基層施工厚度分配不合理時(shí)，這種上基層破壞更是明顯。計(jì)算還表明，面層頂面的彎沉和底面的彎拉應(yīng)力隨著層間結(jié)合條件的變化及基層的分層而迅速增大，彎沉增幅達(dá)70%，應(yīng)力增幅超過(guò)100%，應(yīng)變?cè)龇_(dá)70%～100%，最終導(dǎo)致路面面層破壞。如滬寧高速公路k61～k65路段，基層厚度為33cm，分兩層鋪筑成型，上基層僅12cm左右，在動(dòng)荷載的反復(fù)作用下，該段出現(xiàn)多處破碎，造成路面多處坑塘，且唧漿嚴(yán)重。

1.3.2瀝青路面空隙率過(guò)大

由于瀝青混合料生產(chǎn)的變異性大、攤鋪過(guò)程中瀝青混合料局部離析和路面壓實(shí)不夠等多種原因造成瀝青路面空隙率過(guò)大，使雨水極易浸入，滯留在路面面層中。尤其是連續(xù)雨天時(shí)路面面層將長(zhǎng)時(shí)間處于飽水狀態(tài)，給路面造成嚴(yán)重水損壞。在低溫時(shí)水易結(jié)冰，經(jīng)多次凍融循環(huán)作用后，瀝青混合料酥松，使路面出現(xiàn)坑槽等破壞；在高溫時(shí)，在高速行駛的車輛荷載反復(fù)作用下，滲水成為瞬間有壓水，在有壓水的長(zhǎng)期浸泡和沖刷下，瀝青與石料的粘附力逐漸下降，包裹在石料表面的瀝青膜被剝落，使混合料松散，并逐步形成坑槽。如滬寧高速公路部分病害路段，上面層在施工時(shí)按規(guī)范以馬歇爾試驗(yàn)密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度得出的壓實(shí)度是合格的，但在通車后檢測(cè)時(shí)以理論密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度得出的壓實(shí)度僅為90%～92%，路面空隙率偏大，極易滲水。計(jì)算和實(shí)測(cè)表明，對(duì)4cm厚瀝青混凝土面層，在孔隙水飽和的情況下，瀝青面層的滲水約需7d才可滲透排出路面，或在常溫天氣下需6d才可蒸發(fā)完。因此，滲水將較長(zhǎng)時(shí)間滯留在路面面層中，造成路面破壞。

1.3.3瀝青與石料粘結(jié)性差

規(guī)范要求高速公路瀝青路面瀝青與石料的粘結(jié)力不小于4級(jí)，有的路段在試驗(yàn)時(shí)粘結(jié)力是符合要求的，但在瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)，因石料的差異性或?yàn)r青用量偏小，使得瀝青與石料的粘結(jié)力不足，使混合料逐步松散，進(jìn)而形成坑槽。

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