高速公路瀝青路面病害處治

摘要：根據(jù)濕熱地區(qū)高速公路建設和養(yǎng)護的實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，并對我國今后高速公路建設、設計、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條件適應性強、行車舒適、維護方便等優(yōu)點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)境影響以及設計、施工中存在的不足，瀝青路面會逐步出現(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，就應及時分析病害成因，及時采取有效措施進行處治，否則不僅會降低道路的使用性能、影響行車的安全、舒適、快捷、暢通，而且會因處理不及時或措施不當導致道路結構性破壞。筆者根據(jù)近幾年的濕熱地區(qū)高速公路建設和養(yǎng)護的實踐，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，并對今后高速公路建設、設計、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。后一種裂縫可能會引起路堤滑動，危險性更大?？v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，長期受水沖蝕，天然含水量較高，在設計時未發(fā)現(xiàn)或未作特別處理，在施工時也未作等載或超載預壓，在高填土后，地基出現(xiàn)不均勻沉降，造成路面縱向開裂；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，也會因不均勻沉降造成路面縱向開裂。

1.1.2路基施工原因

路基施工時天氣干燥，局部路堤填料粘土土塊粉碎不足，致使路基壓實不均勻；暗埋式構造物處因構造物長度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實度不夠；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，在動靜荷載的作用下，使得裂縫路段進一步產生小圓弧滑動趨勢；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，導致縱向裂縫進一步開展。

1.2橫向裂縫

目前，我國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)調查，在半剛性基層路面的瀝青面層上產生橫向裂縫是極為普遍的，國內外許多學者甚至認為半剛性瀝青路面產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)生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形使瀝青面層底面承受拉力，當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時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作用而導致瀝青面層底面裂縫沿豎向向上擴展到路表，從而形成瀝青路面橫向裂縫。從現(xiàn)場取樣看，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

因瀝青是一種對溫度變化比較敏感的粘彈性材料，溫度下降時，瀝青混合料逐漸變硬變脆，并發(fā)生收縮變形。當收縮拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，瀝青路面表面就會被拉裂，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口優(yōu)質瀝青或改性瀝青，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造物臺背與路段交接處，因地基或路基與構造物質差異沉降導致基層的開裂，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造物眾多的水網地區(qū)的高速公路上有一定比例。

1.3網裂　沉陷　　坑槽

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

1.3.1基本施工質量差

由于二灰碎石半剛性基層的整體強度與材料、拌和、攤鋪、養(yǎng)生等多種因素密切相關，任何一個環(huán)節(jié)出問題均可導致其不能形成均勻堅固的板體結構，從而因半剛性基層局部強度不足而引起瀝青面層開裂，雨水從裂縫浸入，并滲入到基層表面，使基層表面被泡軟，在汽車荷載反復作用下，粉漿通過面層裂縫及空隙被壓到表面產生唧漿，基層表面被逐步淘空，使瀝青路面面層產生網裂、沉陷，并進而形成坑槽；也有是因在基層施工中，為保證基層的壓實度，對于基層設計厚度較厚時，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)層狀結構，這就改變了基層結構受力狀況。力學計算表明，在上下基層分層的情況下，雖然下基層的彎拉應力均有不同程度下降，但上基層彎拉應力有較大增幅，上下基層的彎拉應力在數(shù)值上相差的一個數(shù)量級，從而導致上基層因應力、應變過大而破壞。特別是當上下基層施工厚度分配不合理時，這種上基層破壞更是明顯。計算還表明，面層頂面的彎沉和底面的彎拉應力隨著層間結合條件的變化及基層的分層而迅速增大，彎沉增幅達70%，應力增幅超過100%，應變增幅達70%～100%，最終導致路面面層破壞。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，在動荷載的反復作用下，該段出現(xiàn)多處破碎，造成路面多處坑塘，且唧漿嚴重。

1.3.2瀝青路面空隙率過大

由于瀝青混合料生產的變異性大、攤鋪過程中瀝青混合料局部離析和路面壓實不夠等多種原因造成瀝青路面空隙率過大，使雨水極易浸入，滯留在路面面層中。尤其是連續(xù)雨天時路面面層將長時間處于飽水狀態(tài)，給路面造成嚴重水損壞。在低溫時水易結冰，經多次凍融循環(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，在高速行駛的車輛荷載反復作用下，滲水成為瞬間有壓水，在有壓水的長期浸泡和沖刷下，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，上面層在施工時按規(guī)范以馬歇爾試驗密度作為標準密度得出的壓實度是合格的，但在通車后檢測時以理論密度作為標準密度得出的壓實度僅為90%～92%，路面空隙率偏大，極易滲水。計算和實測表明，對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，滲水將較長時間滯留在路面面層中，造成路面破壞。

1.3.3瀝青與石料粘結性差

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

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