城市路面破壞原因分析與預(yù)防控制措施

王 歡(云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明650224)

1 前言

隨著昆明市城市交通量日益增大，城市道路面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，城市道路瀝青路面均呈現(xiàn)出一定的早期破壞，如開裂、泛油、剝落、車轍等現(xiàn)象，城市部分道路甚至當(dāng)年通車即發(fā)生了病害，正常維修期大大提前，直接影響了車輛的運(yùn)行，也增大了養(yǎng)護(hù)管理資金的投入。對此，結(jié)合云南省昆明市的道路實(shí)際情況，就其原因及對策作出詳細(xì)的分析。

2 昆明城市道路瀝青路面早期破壞的類型

城市道路瀝青路面的設(shè)計(jì)使用壽命一般為10~15 年，如果通車1~3 年內(nèi)就發(fā)生嚴(yán)重病害和較大面積損壞，可視為早期破壞。早期破壞類型歸納為：

2.1 水損壞

隨著時(shí)間的推移，特別是長期下雨后，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。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：

2.1.1 路面排水系統(tǒng)不健全

2.1.2 路面壓實(shí)度不足

2.1.3 路面離析

2.2 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(jìn)入水份使基層甚至路基軟化，導(dǎo)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。

2.2.1 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(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣，或由于車輛嚴(yán)重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其疲勞強(qiáng)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。

2.2.2 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(shí)度不均勻，路面不均勻沉陷而引起的。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬未處理好，在行車載荷作用下，易形成縱縫?？v向裂縫，多發(fā)于半填半挖路基處，主要由路基的不均勻沉降造成。

2.3 龜裂

龜裂又稱網(wǎng)裂，通常是沿輪跡帶出現(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，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(qiáng)度不足引起。

2.4 車轍

車轍變形是在行車載荷重復(fù)作用下，路面產(chǎn)生累積永久性的帶狀凹槽。主要是由于瀝青混合料級配設(shè)計(jì)不合理，穩(wěn)定性差或由于基層及面層施工時(shí)壓實(shí)度不足，使輪跡帶處的面層和基層材料在行車荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)固結(jié)變形和側(cè)向剪切位移引起。

2.5 波浪

波浪主要原因是路面組成材料設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車輪水平力的作用。

2.6 松散

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。

2.7 坑槽

主要原因是面層的網(wǎng)裂、龜裂后不及時(shí)養(yǎng)護(hù)而逐漸形成的。另外基層局部強(qiáng)度不足，在行車作用下也易產(chǎn)生坑槽，這是由龜裂和松散等其它損壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。

2.8 沉陷

一般是由基層局部成形不足，強(qiáng)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(shí)度不足引起。

2.9 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(jìn)而可能發(fā)展成為坑槽、松散等病害。

3 昆明城市道路瀝青路面發(fā)生早期破壞和損壞的原因分析

昆明城市道路瀝青路面在運(yùn)營期間出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象，影響正常運(yùn)營。現(xiàn)在總結(jié)分析的原因可歸納為：

3.1 車輛超載的影響

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市道路上的貨車增長非?？欤承┎块T從自身利益出發(fā)，超載嚴(yán)重，甚至達(dá)到了令人無法想象的程度。超載嚴(yán)重是造成早期破壞的主要原因之一。

3.2 施工與養(yǎng)護(hù)因素的影響

1）目前我國的城市道路大部分都選用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口瀝青，上面層采用改性瀝青，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有些建設(shè)部門為了確保瀝青的質(zhì)量，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(yán)重影響了瀝青路面的壽命。

2）在實(shí)際生產(chǎn)中，施工人員一般都嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室配合比中的骨料用量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。但這種方法生產(chǎn)的混合料往往達(dá)不到設(shè)計(jì)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(jì)”與“生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)”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(jì)方法中，集料密度采用的是實(shí)驗(yàn)密度，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，因?yàn)樽匀粭l件、環(huán)境因素的影響，使生產(chǎn)配合比與實(shí)驗(yàn)室配合比出入很大。

3）混合料的拌和、攤鋪和壓實(shí)攤鋪和壓實(shí)兩項(xiàng)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(yán)格按要求施工外，還應(yīng)著重控制攤鋪溫度、供料速度與前進(jìn)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(jìn)的原則。決不能片面追求平整度，進(jìn)行低溫碾壓，降低壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)；低溫碾壓易造成空隙率多大，壓實(shí)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(shí)、迅速，并要保持碾壓要求。絕對不允許壓路機(jī)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。

4）有些城市道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(shí)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。

5）橋面瀝青路面早期破壞通常發(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(dá)不到設(shè)計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)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(kuò)展到全橋，很難局部修復(fù)。

6）路面早期養(yǎng)護(hù)措施不及時(shí)，不完善等也是城市道路瀝青路面產(chǎn)生早期破壞的原因。允許超載車輛進(jìn)入城市道路或?qū)Τd車輛控制不嚴(yán)則更是早期破壞的直接原因。

4 昆明城市瀝青混凝土路面破壞的預(yù)防措施

4.1 根據(jù)城市實(shí)際情況確定并嚴(yán)格控制城市道路瀝青路面設(shè)計(jì)，施工各項(xiàng)指標(biāo)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，科學(xué)合理地安排工期，不搞獻(xiàn)禮工程。

4.2 將瀝青路面科研工作與城市道路建設(shè)結(jié)合起來，改變科研與建設(shè)脫節(jié)的現(xiàn)狀，特別是將科研結(jié)合在施工過程中，無疑將大大提高我國城市道路瀝青路面的建設(shè)水平，有效防止出現(xiàn)早期破壞。

4.3 強(qiáng)化施工管理，提高工序控制的科學(xué)性。

4.4 保證現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確，杜絕弄虛作假。特別是瀝青材料、砂石料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，必須做到抽樣合理，數(shù)據(jù)真實(shí)，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(diǎn)部位的施工重點(diǎn)監(jiān)控，防止不均勻沉降影響瀝青路面的使用性能。

4.5 重視并協(xié)調(diào)城市道路瀝青路面的壓實(shí)度、均勻度、平整度和構(gòu)造深度等指標(biāo)，特別處理好平整度與壓實(shí)度的關(guān)系。不能過分追求平整度而犧牲壓實(shí)度，而是要在保證壓實(shí)度的基礎(chǔ)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。

4.6 優(yōu)化城市道路的排水設(shè)計(jì)，防止水損壞。

4.7 重視半剛性基層的養(yǎng)護(hù)，防止反射裂縫的出現(xiàn)。

4.8 交通執(zhí)法部門與其它行業(yè)主管部門聯(lián)合執(zhí)法，大力打擊超載運(yùn)輸，保證城市道路的正常使用。

4.9 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，提高養(yǎng)護(hù)管理水平。經(jīng)驗(yàn)表明，科學(xué)有效的養(yǎng)護(hù)不但保證了城市道路瀝青路面的服務(wù)性能，也是防止早期病害的進(jìn)一步發(fā)展、節(jié)省養(yǎng)護(hù)資金的有效手段。

5 昆明城市瀝青混凝土路面破壞的技術(shù)控制措施

瀝青混凝土路面早期破損與瀝青混合料、路面設(shè)計(jì)施工、交通氣候條件的全部或部分有聯(lián)系，而交通氣候條件是客觀存在的，所以瀝青路面病害防治技術(shù)應(yīng)以路面設(shè)計(jì)、瀝青混合料和施工三個(gè)方面考慮。

5.1 合理設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)

1）盡可能減薄瀝青面層厚度。由于以下四方面原因，城市道路路面厚度可酌情減薄，控制在12-15cm 之內(nèi)。第一是半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力可由半剛性材料層（基層和底基層）來承擔(dān)，無需用增厚面層來提高承載能力。第二是提高瀝青路面使用性能不是用厚的瀝青面層，而是用優(yōu)質(zhì)瀝青。第三是瀝青面層的裂縫不只是反射裂縫，在正常施工情況下，大部分是瀝青面層本身的溫縮裂縫。第四是一般來說厚的瀝青面層易導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。

2）加強(qiáng)瀝青路面防水設(shè)計(jì)。

3）選用合理的基層和底基層結(jié)構(gòu)。

5.2 嚴(yán)格控制瀝青混合料的質(zhì)量

1）瀝青的選?。哼x用具有良好的高低溫性能.抗老化性能、含蠟量低、高粘度的優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)或進(jìn)口瀝青。在條件許可的情況下，可在瀝青中摻加各種類型的改性劑，以提高基性能指標(biāo)。

2）集料的選用：骨料應(yīng)選用表面粗糙、石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性強(qiáng)、嵌擠作用好、與瀝青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性則應(yīng)添加抗剝落劑或石灰粉，確保混合料的抗剝落性能，同時(shí)應(yīng)盡量降低骨料的含水量。

3）混合料級配的確定：瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性，路面表面特性和耐久性是兩對矛盾，相互制約，照顧了某一方面性能，可能會降低另一方面性能?；旌狭吓浜媳仍O(shè)計(jì)，實(shí)際上是在各種路用性能之間搞平衡或最優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和交通情況做具體分析，盡量互相兼顧。為提高瀝青路面使用性能還可以考慮以下兩個(gè)途徑：第一是改善礦料級配，采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）。第二是改善瀝青結(jié)合料，采用改性瀝青。

5.3 嚴(yán)格控制施工質(zhì)量

施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，早期破損必然出現(xiàn)。瀝青路面施工必須按全面質(zhì)量管理的要求，建立健全有效的質(zhì)量保證體系，對施工全過程，每道工序的質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、控制、評定，以保證其達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1）嚴(yán)格控制瀝青混合料的拌和質(zhì)量，拌合過程中發(fā)現(xiàn)“糊料”或“離析”等異常情況應(yīng)立即進(jìn)行處理；加大馬歇爾試驗(yàn)頻率，嚴(yán)格控制瀝青混合料的油石比、穩(wěn)定度、流值等指標(biāo)，必要時(shí)對混合料進(jìn)行特殊配合比設(shè)計(jì)。

2）保證基層頂面粗糙度。改善基層材料級配，增加粗骨料，提高大中粒徑集料含量；控制最佳含水量，改進(jìn)碾壓方法，避免過振過濕，不能使基層頂面形成灰漿硬殼，不能用細(xì)料進(jìn)行壓實(shí)后找平。

3）合理灑布透層油、粘層油。在進(jìn)行各層鋪筑前，必須保持頂面清潔。根據(jù)近年來的施工經(jīng)驗(yàn)，透層油應(yīng)以慢裂型乳化瀝青為宜。用瀝青灑布車噴灑時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)定的車速和噴灑量，不能流淌和形成油膜，更不能有空白，并立即撒布2 立方米/1000 平方米的石屑或粗砂，用8T 鋼筒式壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，將多余的浮料掃走。

4）提高面層攤鋪質(zhì)量。在攤鋪混合料時(shí)，運(yùn)距不能過遠(yuǎn)，攤鋪溫度應(yīng)控制在30℃～50℃為宜，攤鋪厚度均勻，壓實(shí)設(shè)備數(shù)量應(yīng)配套，速度控制在2m/min 左右，碾壓遍數(shù)不能太少，以免混合料孔隙過大；一般不能進(jìn)行補(bǔ)料，尤其是下面層；基層雨后潮濕未干，不得攤鋪，更不得冒雨攤鋪；縱向、橫向接縫應(yīng)緊密、平順，各幅之間重疊的混合料應(yīng)用人工鏟走。

6 結(jié) 語

城市路面早期破損已成為瀝青路面的主要危害之一，各級交通管理部門應(yīng)引起足夠的重視，并根據(jù)其成因從路面設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場到具體施工，有針對性采取一系列預(yù)防和改善措施。同時(shí)，必須建立健全質(zhì)量保證體系，從管理部門、設(shè)計(jì)部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實(shí)。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面的早期破損現(xiàn)象的發(fā)生，使城市道路建設(shè)質(zhì)量全面提高。

[1]《城市道路設(shè)計(jì)》（CTT37-90）.北京：中國建筑工業(yè)出版社.1991

[2]《公路瀝青路面設(shè)計(jì)》JTJ014-97.北京：人民交通出版社.1997

[3]《瀝青路面施工及驗(yàn)收》JTJ014-97 北京：人民交通出版社1997 年

[3]陸鼎中.程家駒編著《路基路面工程》（第二版）上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999 年

[4]方福森主編《路面工程》（第二版）北京：人民交通出版社，1996 年