高速公路瀝青路面發(fā)生早期破壞和損壞的原因分析

林習(xí)玲,于建民

(1.黑龍江東綏高速公路有限責(zé)任公司;2.黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

高速公路瀝青路面直接與大氣接觸,除承受交通荷載外還受自然因素的影響,在運營期間出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象,致使表面服務(wù)性能緝拿工地,影響正常運營。調(diào)研組的總結(jié)分析的原因可歸納為以下幾點。

(1)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計我國現(xiàn)行規(guī)范中可供設(shè)計人員選擇的結(jié)構(gòu)單一,而且級配范圍較寬。如AC、AK結(jié)構(gòu)都具有很強的優(yōu)缺點：AC結(jié)構(gòu)具有良好的密水性,但表面較細,抗滑指標(biāo)難以保證,而且礦料組成中往往是粗骨料懸浮于細集料之中,在行車荷載作用下,容易出現(xiàn)材料重分配,因此容易出現(xiàn)車轍現(xiàn)象;AK結(jié)構(gòu)具有很好的骨架,抗車轍能力強,粗糙的表面滿足了抗滑要求,但空隙率偏大,透水嚴重,這是造成近幾年水損破壞普遍產(chǎn)生的主要原因之一。根據(jù)調(diào)查,現(xiàn)場鋪筑的瀝青混凝土空隙率在 8%～13%時,瀝青混合料產(chǎn)生水損壞的可能性最大。在我國現(xiàn)行規(guī)范中 II型瀝青混凝土混合料的空隙率為 4%～10%,與之比較接近,而且施工中壓實度低值要求 95%,容易造成水損壞。這是因為雨天之后,瀝青路面在飽水狀態(tài)下承受重載車輛沖擊與動水壓力的反復(fù)作用,瀝青膜與礦料漸漸剝離,形成松散的凹坑,若不及時予以修補,極易發(fā)展擴大成坑槽,造成更大的損壞。這在南方雨水較多的尤其嚴重。另外,設(shè)計規(guī)范中該的設(shè)計車輛荷載于實際車輛荷載不相符,按照規(guī)范進行設(shè)計的瀝青混凝土路面難以承受當(dāng)前交通運輸重車多、超載嚴重的交通狀況。我國高速公路建設(shè)現(xiàn)仍出在一個快速發(fā)展時期,對高速公路許多方面認識也在逐步加深,一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范仍停留在多年前的水平就不能滿足發(fā)展的需要,加上外界因素的影響,甚至出現(xiàn)了所謂“合理的病害”。針對規(guī)范滯后于當(dāng)前高速公路建設(shè)及運輸市場的實際情況,為防止高速公路瀝青路面出現(xiàn)早期破壞現(xiàn)象,各省都在路面結(jié)構(gòu)方面進行研究,但現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的修改跟不上迅速發(fā)展的高速公路建設(shè)需要,不符合其應(yīng)有的嚴肅地位。

(2)設(shè)計與路段實際情況相差大。

如某二級公路穿過土基過濕地段,但設(shè)計方面卻按一般正常情況設(shè)計,全部利用挖方和就地借方填筑路基,采取逐層晾曬法施工,造成極大的窩工,影響了工期。施工單位只好申報監(jiān)理工程師并經(jīng)業(yè)主同意,遠運借土填筑,僅此一項就較原設(shè)計增加費用數(shù)百萬元。先瀝青路面(特別是挖方路段)破壞較為嚴重,已多次修補。這說明正確區(qū)劃路基干濕類型極為重要。

(3)外界因素的影響。

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,高速公路的貨車今天能夠量增長非?？?某些部門從自身利益出發(fā),超載嚴重,甚至達到了令人無法想象的程度。超載嚴重是造成早期破壞的主要原因之一。這一問題,單靠交通部門的努力遠遠不夠。

氣候因素是造成高速公路出現(xiàn)車轍和推移的原因。

交通事故及車輛漏油交通事故及車輛漏油、千斤頂引起的路面破壞。

(4)施工與養(yǎng)護因素的影響。

材料選擇。目前我國各省高速公路建設(shè)部門非常注重瀝青的選擇,大部分選用優(yōu)質(zhì)進口瀝青,上面層采用改性瀝青,但在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),有些省份的高速公路建設(shè)部門為了確保瀝青的質(zhì)量,在進行招標(biāo)時將指標(biāo)值定得過高,以至于有些瀝青供應(yīng)商為了迎合主管部門的需要,在瀝青中加入某種成分以提高指標(biāo)值,嚴重影響了瀝青路面的壽命。除此之外,砂石料質(zhì)量的參差不齊也造成了高速公路建設(shè)質(zhì)量的下降。在這方面,可借鑒吉林省長吉高速公路的做法：建設(shè)部門對砂石料的供應(yīng)統(tǒng)一規(guī)格、統(tǒng)一招標(biāo),在條件適宜的路段自建料廠,嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格以及質(zhì)量提供材料,不僅滿足了工程進度的需要,也確保了工程質(zhì)量。

施工配合比的控制調(diào)研中發(fā)現(xiàn),在實際生產(chǎn)中,許多地方多年來形成了一種習(xí)慣,那就是嚴格按照實驗室配合比中的骨料用量應(yīng)用于實際生產(chǎn)。但這種方法生產(chǎn)的混合料往往不到設(shè)計要求,有的甚至出現(xiàn)較大偏差,出現(xiàn)了“目標(biāo)配合比設(shè)計”與“生產(chǎn)配合比設(shè)計”不相符的情況,其原因就在于骨料的吸水性上。我國現(xiàn)行的瀝青混凝土路面設(shè)計方法中,集料密度采用的是視密度,而在實際生產(chǎn)過程中,因為自然條件、環(huán)境因素的影響,使生產(chǎn)配合比與實驗室配合比出入很大。在高速公路的建設(shè)中,解決這個問題唯一的辦法就是加大抽檢力度,通過試驗路段確定生產(chǎn)配合比,加強現(xiàn)場監(jiān)理,實行跟蹤作業(yè),定點、定量取樣,取得試驗數(shù)據(jù)后,指導(dǎo)生產(chǎn),切實把質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)落實到施工過程中。

混合料的拌和、攤鋪和壓實攤鋪和壓實兩項工作是路面施工的重要環(huán)節(jié)。攤鋪質(zhì)量不好往往伴隨著裂縫、車轍等病害的發(fā)生。攤鋪過程中除嚴格按《規(guī)范》要求施工外,還應(yīng)著重控制攤鋪溫度、供料速度與前進速度相協(xié)調(diào)、防止大料滾動離析等環(huán)節(jié)。碾壓過程應(yīng)遵循少量噴水,保持高溫,梯形迭進的原則。決不能片面追求平整度,進行低溫碾壓,降低壓實度標(biāo)準(zhǔn);低溫碾壓易造成空隙率多大,壓實度不足,使路面滲水,導(dǎo)致早期破壞;過度碾壓易造成構(gòu)造深度偏小,甚至出現(xiàn)泛油病害,影響行車安全。碾壓過程要及時、迅速,并要保持碾壓要求。絕對不允許壓路機中途急停、轉(zhuǎn)向,一面發(fā)生推擠、擁包現(xiàn)象,從而影響平整度。在山東日竹高速公路施工中,根據(jù)實際情況,將抗滑表層的馬歇爾試驗制件采用了雙面擊實各 75次的標(biāo)準(zhǔn),壓實度不低于 98%,混合料空隙控制在 6%以內(nèi),壓實后經(jīng)路面現(xiàn)場取芯檢測都收到了良好效果?？梢?壓實措施好壞對瀝青路面的平整度、防止水損壞和提高抗車轍能力都有很大影響。

路基施工缺陷的影響從調(diào)查材料看,有些高速公路早期破壞與路基施工質(zhì)量有關(guān),特別是軟土地區(qū)。路基軟土地基不穩(wěn)定、地基換填或擠淤處理不徹底、路基填筑壓實度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均勻沉降等都會導(dǎo)致路面的早期破壞。究其原因,大部分與施工工期短、施工低欄為趕進度有關(guān)。

橋梁施工缺陷的影響由于橋梁施工質(zhì)量控制不足的影響,橋面瀝青路面也時常發(fā)生早期破壞。通常發(fā)生在那些預(yù)拱度設(shè)置不合理造成橋面瀝青面層厚度達不到設(shè)計要求、簡支梁橋伸縮縫施工質(zhì)量差的橋梁結(jié)構(gòu)上。由于橋面的變形條件和彈性狀態(tài)受橋梁的整體剛度和局部剛度控制,與一般路基上路面變形狀態(tài)不同,未達到設(shè)計厚度的瀝青面層往往受到剪切破壞。而且一旦有病害發(fā)生,便迅速擴展到全橋,很難局部修復(fù)。這種類型的早期破壞在這次調(diào)研中并不鮮見。另外,由于橋頭兩端壓實不足發(fā)生的不均勻沉降,也往往造成橋頭兩端瀝青路面發(fā)生早期破壞之一。

路面早期養(yǎng)護措施不及時、不完善等也是高速公路瀝青路面產(chǎn)生早期破壞的原因。允許超載車輛進入高速公路或?qū)Τd車輛控制不嚴則更是早期破壞的直接原因。