論瀝青路面早期損壞的預(yù)防措施

汪香蓮

從1988年沈滬嘉高速公路建成通車以來，中國(guó)高速公路用短短的20年時(shí)間走完了發(fā)達(dá)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，到2009年年底我國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到6.5萬km左右。在已建成的高速公路瀝青路面中，大部分路面使用狀況良好，但也有很多不盡人意的，有的甚至通車第二年就發(fā)生車轍、開裂、坑槽等早期破壞。筆者結(jié)合路面施工經(jīng)驗(yàn)，就瀝青路面早期損壞的預(yù)防淺談一下見解。

1 瀝青路面開裂的原因及預(yù)防

常見瀝青路面裂縫大體上有以下幾種:

1)橫向裂縫:包括溫縮裂縫及半剛性基層瀝青路面反射裂縫。

2)縱向裂縫及網(wǎng)裂:分為自上而下的表面裂縫和自下而上的疲勞裂縫。

3)沉降或沉陷裂縫、構(gòu)筑物接頭裂縫。

1.1 半剛性基層瀝青路面反射裂縫

我國(guó)大部分地區(qū)設(shè)計(jì)的瀝青混凝土路面均按照半剛性基層設(shè)計(jì)，但半剛性基層因其設(shè)計(jì)理念中要求其為承重層，故其強(qiáng)度較高，施工后較容易出現(xiàn)裂縫。

預(yù)防半剛性基層較早出現(xiàn)收縮裂縫的主要途徑有以下幾方面。

1.1.1 調(diào)整無機(jī)結(jié)合料的級(jí)配

通過多年的研究發(fā)現(xiàn)增加粗集料用量，一般的集料設(shè)計(jì)規(guī)程中粗集料的比例大約為72%，建議將粗集料含量調(diào)整到85%，盡量減少細(xì)粉的用量，使集料盡可能形成嵌擠結(jié)構(gòu)。目前很多項(xiàng)目已經(jīng)開始在設(shè)計(jì)規(guī)范上調(diào)整級(jí)配范圍了，并取得了比較好的效果，如陜西省的柞水至小河項(xiàng)目反射裂縫就很少。

1.1.2 控制原材料的含泥量

眾所周知，原材料中含泥量大則達(dá)到同樣強(qiáng)度所需的水泥用量就會(huì)增加。因水泥達(dá)到強(qiáng)度的過程是個(gè)收縮過程，一般而言，強(qiáng)度和剛性越大的混合料，收縮性能也越大，材料的極限拉伸應(yīng)變?cè)叫?，越容易開裂。為了控制碎石含泥量主要通過生產(chǎn)過程中控制，首先開采片石時(shí)必須將山頂?shù)母采w層和風(fēng)化石清除干凈，確保進(jìn)入破碎機(jī)的原料含泥量少，其次是在破碎機(jī)上加設(shè)除塵和水洗設(shè)備，再次是將水穩(wěn)拌和站的備料場(chǎng)地硬化，禁止碎石直接在泥土表面堆放。

1.1.3 控制拌和站的水泥劑量

施工中要隨時(shí)對(duì)混合料進(jìn)行滴定，控制混凝料的水泥劑量，特別是控制不能過高。目前我國(guó)大部分高速公路設(shè)計(jì)的水泥穩(wěn)定碎石基層的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4 MPa，通過多年的試驗(yàn)水泥劑量大約為5%，此時(shí)的平均干縮系數(shù)為41×10－6，水泥劑量每增加1%，混合料的平均干縮系數(shù)將增加10×10－6～20×10－6。有些國(guó)家為了防止干縮裂縫，甚至將無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的強(qiáng)度降低到3 MPa以下。施工中我們控制的水泥劑量盡量按照設(shè)計(jì)的配合水泥劑量控制，不要高出設(shè)計(jì)配合比。

1.1.4 加強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)護(hù)工作

加強(qiáng)對(duì)碾壓成型的水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層的養(yǎng)生工作對(duì)預(yù)防反射裂縫十分關(guān)鍵的。目前在基層頂層碾壓成型后直接撒布乳化瀝青透層的養(yǎng)護(hù)方式在大部分地方使用比較多，它能有效的將基層內(nèi)部的水分封閉住，減少蒸發(fā)，有效地保護(hù)基層強(qiáng)度的形成和增長(zhǎng)。

1.1.5 在路面設(shè)計(jì)中設(shè)置一層級(jí)配碎石過渡層

在我國(guó)有些公路在半剛性基層上增設(shè)了一層級(jí)配碎石基層，起過渡層作用，這種設(shè)計(jì)在福建省高速公路上得到了充分的使用，目前在防反射裂縫上效果很好。

對(duì)于在施工瀝青面層前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的半剛性基層裂縫要及時(shí)處理，處理的方式主要有兩種:第一種是將裂縫用高壓風(fēng)吹凈，灌注瀝青材料;第二種是在裂縫處鋪設(shè)雙向土工格柵或防反射裂縫土工布。

1.2 自下而上的疲勞裂縫

疲勞裂縫在我國(guó)高速公路上也十分常見，出現(xiàn)這些裂縫時(shí)基層已經(jīng)松散。出現(xiàn)這種情況主要有兩種原因:第一種是基層沒有做好，達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這種比較少;第二種是基層強(qiáng)度太高，施工面層前已經(jīng)大面積開裂。由于我國(guó)過去設(shè)計(jì)中片面的要求彎沉，有些施工單位為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求的彎沉，加大水泥劑量，從而導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層的裂縫很多。該種裂縫的主要預(yù)防措施有:

1)確保瀝青層有足夠的厚度;2)采用優(yōu)質(zhì)的瀝青，最好采用中上面層均改性的設(shè)置;3)嚴(yán)格防止瀝青路面各工序的施工交叉干擾，杜絕瀝青層間的施工污染，確保瀝青層、基層、底基層全部成為一個(gè)整體;4)嚴(yán)格治理超載。

1.3 沉降裂縫

沉降裂縫主要分為高填方沉降和構(gòu)造物接頭處的沉降。

1.3.1 路基不均勻沉降

由于路基不均勻沉降在路面上引起開裂，在山區(qū)、丘陵區(qū)高速比較常見。特別是半挖半填、高填方路段，路基在通車后由于汽車荷載和雨水的作用，造成不均勻沉降，路面就可能產(chǎn)生大的沉降差，由此發(fā)生裂縫。次裂縫主要控制路基填筑和減少提高路基沉降的施工方法如強(qiáng)夯。目前施工控制的主要方法有:

1)高填方路基加設(shè)強(qiáng)夯處理。強(qiáng)夯是利用重錘將填筑完成的路基二次夯實(shí)，由于其落錘比較重，夯完后用重型壓路機(jī)碾壓要密實(shí)，屬于一種補(bǔ)強(qiáng)措施。但施工中不要過分依賴強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)，路基填筑主要還是依靠每層碾壓密實(shí)，過程控制。

2)在填筑過程中加設(shè)土工格柵。在半挖半填路基施工中一定要加設(shè)土工格柵，土工格柵擁有較強(qiáng)的抗拉性能，能夠防止路基下沉，使填筑的路基有一定的抗拉性能，有效的防止路基下沉，避免路面發(fā)生裂縫。

3)在無法碾壓到或濕陷性黃土路段加設(shè)灰土隔水層。因施工中有很多原始沖溝，比較狹小，重型壓路機(jī)無法進(jìn)入碾壓，施工中只能采用小型打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。為了保證沖溝有足夠的承載力，避免下沉可以改填灰土。在濕陷性黃土路段為了防止路基下沉，可以在路床層設(shè)置灰土防止雨水下滲造成路基沉降。

1.3.2 構(gòu)造物接頭處沉降

目前在高速公路上構(gòu)造物接頭處沉降現(xiàn)象比較多，由于構(gòu)造物墻背(臺(tái)背)場(chǎng)地狹小，無法使用大型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，造成墻背回填不密實(shí)形成工后沉降。目前處理方法主要有:

1)在橋頭搭板處注漿。在橋頭搭板處注漿主要適宜在砂性土地段，特別是采用砂礫回填的臺(tái)背注漿效果更好。目前采用該種方法預(yù)防橋頭搭板處沉降的比較少，此法在廣東粵贛高速上使用過，效果較好。

2)臺(tái)背回填使用流態(tài)粉煤灰。流態(tài)粉煤灰自身能夠密實(shí)，在局部無法充分碾壓的地方可以通過自密以達(dá)到承載要求，并能有效防止沉降，此法在河北承唐高速上使用過，效果較好。

2 瀝青路面水損壞

瀝青路面的水損壞主要有兩種形式，一種是自上而下的外界雨水;另一種是自下而上的路基裂隙水。

2.1 自上而下的水損壞

在降水過程中，雨水首先滲入并滯留在表面層瀝青混凝土的空隙中，當(dāng)下層的瀝青混合料密水性好，且瀝青層層厚較大，向下滲透相對(duì)比較困難，在大量高速行車的作用下，反復(fù)產(chǎn)生的動(dòng)水壓力逐漸使瀝青從集料表面剝離，局部瀝青混凝土變松散，碎石被車輪甩出，路面產(chǎn)生坑槽。主要預(yù)防措施有以下幾方面。

2.1.1 從設(shè)計(jì)級(jí)配上控制瀝青混合料密水性

配合比設(shè)計(jì)時(shí)注意控制瀝青混合料的空隙率，特別要控制空隙中的開空隙的比例，只有上面層不滲水才能防止瀝青的剝離。在配合比設(shè)計(jì)中加入抗剝落劑以提高集料的粘附性。

2.1.2 從施工中控制

控制施工過程中的離析，避免施工中出現(xiàn)集料離析，發(fā)現(xiàn)及時(shí)使用新料更換處理。做好下承層的清掃，保證層間粘結(jié)使其成為一個(gè)整體。做好基層與瀝青層間的粘結(jié)，主要控制乳化瀝青透層的噴灑時(shí)間和清除半剛性基層上的浮灰。

2.1.3 做好防排水

路基路面均要保證排水暢通，不得出現(xiàn)積水，改堵為排，設(shè)置碎石盲溝。但在北方寒冷干燥的地方不得設(shè)置碎石盲溝，主要是冬天的凍漲會(huì)造成瀝青層分離。

2.1.4 在路面結(jié)構(gòu)層上設(shè)置排水層

可以考慮在瀝青層下方設(shè)置級(jí)配碎石過渡層排水，將半剛性基層下放為底基層，成為復(fù)合式基層。該種設(shè)計(jì)在福建省廣泛的運(yùn)用，起到很好的排水效果。

2.2 自下而上的水損壞

自下而上的水主要出現(xiàn)在路基挖方段，由于路塹開挖后將原來的山體地下水平衡破壞了，出現(xiàn)一個(gè)荷載松弛的缺口，地下水就會(huì)順著裂隙從路塹位置排出從而造成路面水損壞。主要預(yù)防方法有以下幾方面。

2.2.1 在路塹挖方段完善排水系統(tǒng)

在路塹挖方段的排水邊溝下設(shè)置排水滲溝，而且滲溝的排水管標(biāo)高必須比路面結(jié)構(gòu)層底標(biāo)高即路床頂標(biāo)高要低，確保地底下的滲水不會(huì)進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層。

2.2.2 在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置排水層

可以在路面結(jié)構(gòu)層的最下層設(shè)置級(jí)配碎石底基層起一個(gè)排水層的作用，及時(shí)將地下裂隙水排出，避免路面破壞。該種設(shè)計(jì)在江西省景鷹高速上使用過，目前該高速路面比較好，早期破壞較少。

3 結(jié)語

高速公路瀝青路面早期破壞究其原因主要是路面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)、原材料及施工過程中的控制等多方面的原因。目前要想不發(fā)生路面早期破壞還不太現(xiàn)實(shí)，所以還是要通過分析，根據(jù)不同的地理位置設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)層，適宜的配合比，加強(qiáng)施工責(zé)任心，就能有效的減少路面早期損壞。

［1］ JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ 馮 輝.淺談市政道路瀝青路面病害及防治［J］.山西建筑，2011，37(7):125-126.