瀝青混凝土路面工程病害及防治技術研究

呂世璽

(邢臺路橋建設總公司)

1 高速公路瀝青路面早期破壞的原因

(1)水損壞。隨著時間的推移,特別是長期下雨后,路面的顏色愈來愈黑,并出現(xiàn)輪跡處路面向兩邊推擠而隆起,輪跡處繼續(xù)沉陷,再發(fā)展,靠近輪跡的隆起部分破損,很快就出現(xiàn)面層松散、剝落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的,瀝青膜已剝落貽盡,這是典型水損害現(xiàn)象。通常水損害產(chǎn)生的原因有下列幾種:①路面排水系統(tǒng)不健全;②路面壓實度不足;③路面離析;④其他:集料表面粉塵太多。

(2)裂縫路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進入水分使基層甚至路基軟化,導致路面承載能力下降,加速路面破壞,其中包括橫向裂縫和縱向裂縫兩部分。

①橫向裂縫。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設計不當和施工質(zhì)量低劣,或由于車輛嚴重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應力超過其疲勞強度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它有兩種情況,瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。這種病害比較普遍,主要由于瀝青面層溫度病害。

②縱向裂縫。縱向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的,如發(fā)生在半填半挖處的裂縫;另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理好,在行車載荷作用下,易形成縱縫。有時,車轍邊緣也會有縱裂縫。縱向裂縫,大多發(fā)生在半填半挖路基或路面加寬處,主要由路基的不均勻沉降造成。

(3)龜裂。龜裂又稱網(wǎng)裂,通常是由于路面整體強度不足,基層軟化,穩(wěn)定性不良其初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行縱縫,逐漸在縱縫間出現(xiàn)橫向或斜向連接縫等原因引起的,瀝青路面老化變脆,也會發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。一般多發(fā)生在行車道輪跡,形成龜裂。主要由路面結(jié)構(gòu)強度不足引起,這種病害在我國早期修建的高速公路上較為普遍。

(4)車轍。車轍變形是在行車載荷重復作用下,路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽,表現(xiàn)為沿行車帶出現(xiàn)橫向高差,主要是由于瀝青混合料級配設計不合理、穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時壓實度不足,使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起;另外,重載或超載車輛過多也是產(chǎn)生車轍的重要原因。

(5)波浪。主要原因是路面組成材料設計不合理或施工質(zhì)量差,導致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用;在縱坡段,由于高溫的原因也會出現(xiàn)這種病害。

(6)松散。原因主要是采用的瀝青粘結(jié)力差,瀝青用量偏少,或所用的礦料過濕,鋪撒不勻,或所用的嵌縫料不合規(guī)格而未能被瀝青粘牢。對表處面層還會產(chǎn)生大面積松散、唧泥現(xiàn)象,從而導致瀝青面層脫落。在我國早期的高速公路上曾出現(xiàn),現(xiàn)在主要出現(xiàn)在水損壞嚴重的路段上。

(7)坑槽。主要原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂后不及時養(yǎng)護而逐漸形成的。另外基層局部強度不足,在行車作用下也易產(chǎn)生坑槽。是由龜裂和松散等其他損壞進一步發(fā)展的結(jié)果。

(8)沉陷。一般是由基層局部成形不足,強度不夠,在行車載荷和自然因素等作用下形成的。對于大面積沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均勻沉降或局部滑移面引起的。主要原因是路基壓實度不足引起,特別是在一些高填方和壓實困難的半填半挖路段以及構(gòu)造物兩端出現(xiàn)。

(9)凍脹和翻漿。多發(fā)生在北方和東北地區(qū)挖方或填挖交界的路段,主要是由于路基排水設計不合理,造成路基含水量過大引起的冬季凍脹春融翻漿。

(10)剝落。如果瀝青混合料中使用了中性或酸性石料,將會造成集料與瀝青之間的粘附性不足,在行車荷載的作用下,集料從路面剝落,使路面形成麻面,進而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害;施工時混合料離析也是產(chǎn)生剝落的原因之一。

(11)泛油。瀝青混合料中瀝青含量過多,空隙率較小,高溫穩(wěn)定性差,是產(chǎn)生泛油的主要原因。從調(diào)查結(jié)果分析,目前我國高速公路瀝青路面的早期破壞主要表現(xiàn)為裂縫、車轍、沉陷、泛油等,由于惡劣天氣原因以及超載車原因水損壞和松散也時有發(fā)生,重度類型的損壞由于及時的養(yǎng)護已經(jīng)很少出現(xiàn)。

2 采取下列措施來防止高速公路瀝青路面的早期破壞

保證現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的完整和準確,杜絕弄虛作假。特別是瀝青材料、砂石料的試驗數(shù)據(jù),必須做到抽樣合理,數(shù)據(jù)真實保證瀝青路面材料的路用性能。對高路堤、軟基處理、填挖結(jié)合處、結(jié)構(gòu)物兩端填土等重點部位的施工重點監(jiān)控,防止不均勻沉降影響瀝青路面的使用性能。

重視并協(xié)調(diào)高速公路瀝青路面的壓實度、均勻度、平整度和構(gòu)造深度等指標,特別處理好平整度與壓實度的關系。不能過分追求平整度而犧牲壓實度,而是要在保證壓實度的基礎上追求平整度,否則通車后的路面極易發(fā)生水破壞以及松散、車轍等早期病害。

不過分追求某些結(jié)構(gòu),例如透水面層,由于我國的高速公路沿線以及路面灰塵較多,更容易發(fā)生早期破壞。

(1)注重高速公路的排水設計,防止水損壞。

(2)重視半剛性基層的養(yǎng)護,防止反射裂縫的出現(xiàn)。

(3)交通執(zhí)法部門與其他行業(yè)主管部門聯(lián)合執(zhí)法,大力打擊超載運輸,保證高速公路的正常使用。在當前不能杜絕超載車行駛高速公路的情況下,加強養(yǎng)護管理,防止病害的進一步發(fā)展;引進動態(tài)稱重技術,改變現(xiàn)有收費方式,按實際噸位進行收費,將在一定程度上遏止超載車對高速公路惡性行駛。

(4)加強養(yǎng)護管理,提高養(yǎng)護管理水平。經(jīng)驗表明,科學有效的養(yǎng)護不但保證了高速公路瀝青路面的服務性能,也是防止早期病害的進一步發(fā)展、節(jié)省養(yǎng)護資金的有效手段。