瀝青路面早期破壞的原因分析及預(yù)防措施

尹正向

（新疆道路橋梁工程總公司第一工程處，新疆 喀什 844000）

0 引言

隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)高速公路的路面使用性能的要求也越來越高。為了延長瀝青路面的使用壽命，改善瀝青路面的使用性能并減少瀝青路面的后期維修費(fèi)用，大量路面建筑新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝不斷產(chǎn)生，以滿足高速公路日益增長的交通流量，高速車、渠化交通、軸載重型化的要求。而高速公路能否充分發(fā)揮其應(yīng)有的預(yù)期作用，很大程度上取決于瀝青路面面層的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的瀝青路面不但要求有足夠的平整度、強(qiáng)度，而且要兼顧低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性、抗滑性、水穩(wěn)定性和耐久性等性能要求。

1 工程概況

S201線克拉瑪依至榆樹溝公路位于新疆北部，屬大陸性干旱氣候，區(qū)劃為1-1-2，夏季酷熱，冬季寒冷，早晚溫差較大，夏季年均氣溫27.5℃，極端最高氣溫41℃，冬季年均氣溫-16.7℃，極端最低氣溫-35℃。冬夏漫長，春秋短促，年降雨量105.6mm，主要集中在冬季，蒸發(fā)量3 545.2mm。地下水埋深0.7~2.5m之間，地表水豐富。沿線地處低洼，排水不暢。第五合同段路線總長28.626km，起點(diǎn)樁號(hào)K284+379，終點(diǎn)樁號(hào)K313+005，途經(jīng)農(nóng)八師一二一團(tuán)、沙灣縣四道河子鎮(zhèn)、沙灣縣老沙灣鎮(zhèn)，是北疆地區(qū)重要的運(yùn)輸干線之一。

公路等級(jí)瀝青混凝土路面按雙輪組單軸100kN作為標(biāo)準(zhǔn)荷載，設(shè)計(jì)年限15年。標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)公路，路基寬為25.5m，路面結(jié)構(gòu)形式主要為3cm（AC—13）細(xì)粒式瀝青混凝土面層+4cm（AC—20）中粒式瀝青混凝土面層+30cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+37cm（32cm）天然砂礫底基層。

第五合同段土建工程由中國公路工程咨詢監(jiān)理總公司設(shè)計(jì)，新疆道路橋梁總公司負(fù)責(zé)施工，該工程2004年初正式開始路基和橋涵結(jié)構(gòu)物的施工，2005年10月開始路面底基層、基層、路面下面層試驗(yàn)段施工，2006年4月開始正式路面面層的施工，2006年10月20日完成主線瀝青路面攤鋪，11月5日完成所有路面工程的施工，2006年11月20日通過竣工驗(yàn)收，2006年11月30日全線通車。

2 原材料的選擇

原材料的選擇主要包括以下內(nèi)容：

a）高速公路設(shè)計(jì)施工中，如何選擇合適標(biāo)號(hào)瀝青應(yīng)考慮施工季節(jié)氣溫、不同地區(qū)氣候條件和施工方法等因素；

b）填料宜采用巖漿巖或石灰?guī)r加工的礦粉；

c）粗集料宜采用弱堿性或堿性巖石，粒徑應(yīng)根據(jù)瀝青混凝土的厚度按規(guī)范要求加工，通常情況上面層選擇玄武巖，但是考慮減少投資，上面層可選擇花崗巖等其它酸性石料，然后摻加適量的抗剝落劑，進(jìn)而達(dá)到玄武巖的效果；

d）細(xì)集料宜采用優(yōu)質(zhì)的機(jī)制砂或天然砂，盡量避免采用石屑，對(duì)砂的質(zhì)量要求一定要嚴(yán)格，特別地對(duì)機(jī)制砂的選擇上，不能采用與瀝青粘結(jié)性能差的天然砂或使用石英巖、花崗巖等酸性石料破碎的機(jī)制砂。

3 瀝青路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)

3.1 面層

面層要求具有堅(jiān)實(shí)、平整和抗滑等功能，以及具有低溫抗開裂、高溫抗車轍的技術(shù)品質(zhì)，若該路段處于多雨、高溫地區(qū)，瀝青混合料的抗水害和抗車轍性顯得尤為重要。根據(jù)以上性能要求，上面層采用4cm瀝青瑪蹄脂碎石，中面層采用6cm粗粒式瀝青砼，礦料級(jí)配采用粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土，下面層采用6cm粗粒式瀝青砼，礦料級(jí)配采用粗粒式半開級(jí)配瀝青混凝土。

3.2 瀝青路面基層、墊層的施工要求

3.2.1 級(jí)配砂礫墊層技術(shù)要求

級(jí)配砂礫是瀝青路面墊層較好的主要材料，但砂礫本身的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到墊層的作用及路面整體的工程質(zhì)量，所以在施工項(xiàng)目中，監(jiān)理工程師應(yīng)熟練掌握對(duì)砂礫的相關(guān)技術(shù)要求，對(duì)級(jí)配砂礫墊層的工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。因?yàn)榧?jí)配砂礫墊層的性能強(qiáng)度主要由壓實(shí)和顆粒級(jí)配決定，所以級(jí)配砂礫應(yīng)滿足相關(guān)要求，相關(guān)技術(shù)要求包括：級(jí)配砂礫中最大顆粒應(yīng)小于6cm，礫石含量0.5~5cm的顆粒不得少于50%，礫石的壓碎值應(yīng)不大于30%以及級(jí)配砂礫中0．074mm的粉料數(shù)量應(yīng)不大于7%，且塑性指數(shù)不應(yīng)大于6。

3.2.2 級(jí)配砂礫墊層的施工技術(shù)

級(jí)配砂礫墊層的施工可以按照具體工序進(jìn)行，如碾壓路槽、運(yùn)輸攤平、整型灑水碾壓和初期養(yǎng)護(hù)等。作為一種松散材料，級(jí)配砂礫極易被破壞，因此為了防止在行車過程中破壞級(jí)配砂礫，相關(guān)管理人員應(yīng)要求施工單位在進(jìn)行施工組織過程中，盡量采用半幅施工半幅通車的方法，防止因重載施工行車混亂，造成級(jí)配砂礫墊層的平整度差、表面松散甚至延長工期。

4 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）分為目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)配合比試驗(yàn)三個(gè)階段。筆者所參與的高速公路瀝青路面混合料配比設(shè)計(jì)均采用馬歇爾試驗(yàn)方法確定其最佳瀝青用量。

4.1 瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

按照各種原材料的篩分結(jié)果，采用水洗法處理集料篩，然后計(jì)算礦料的合成級(jí)配，盡量使級(jí)配結(jié)果接近規(guī)范設(shè)計(jì)中級(jí)配范圍中數(shù)值。對(duì)于瀝青用量按0.5%間隔遞增制作五到六組試件，制作試件宜單個(gè)配料。瀝青混合料擊實(shí)溫度、拌合由瀝青溫度相關(guān)曲線決定。對(duì)于改性瀝青混合料，擊實(shí)溫度應(yīng)提高10~20℃。對(duì)于中、上面層瀝青混合料，條件允許下，還應(yīng)檢驗(yàn)其高溫穩(wěn)定性。

4.2 瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

確定混合料目標(biāo)配合比之后，應(yīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比。我國高速公路瀝青路面混合料通常采用間歇式拌合機(jī)。按照目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的集料比例將冷料輸入瀝青拌合機(jī)中，待拌合機(jī)中相關(guān)配料滿足實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，再從熱料倉取出經(jīng)過篩分后的集料，進(jìn)而合成生產(chǎn)配合比級(jí)配，盡量使實(shí)際配合比數(shù)據(jù)接近目標(biāo)配合比級(jí)配曲線，并取最佳油石比及其0.3%左右的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以此確定生產(chǎn)配合比最佳瀝青用量。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意拌合機(jī)振動(dòng)篩的配置與使用，選擇拌合機(jī)最大篩孔時(shí)應(yīng)保證材料最大粒徑滿足級(jí)配范圍；各料倉的材料應(yīng)保持合理均衡，避免在以后施工過程出現(xiàn)溢料或待料現(xiàn)象。

4.3 瀝青混合料生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

為檢驗(yàn)混合料生產(chǎn)配合比的可行性，可通過試拌試驗(yàn)階段的鋪筑等方面著手處理。根據(jù)瀝青混合料的外觀到內(nèi)在質(zhì)量等各種檢驗(yàn)所得到相關(guān)數(shù)據(jù)整理后進(jìn)行分析總結(jié)，若存在部分指標(biāo)不滿足相關(guān)規(guī)范要求，則應(yīng)對(duì)混合料生產(chǎn)配合比或有關(guān)施工技術(shù)做出調(diào)整，直到符合設(shè)計(jì)要求。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在施工設(shè)計(jì)中，對(duì)瀝青混合料的組成提出了更嚴(yán)格的要求。如果將改性瀝青用做結(jié)合料，則不再將流值和穩(wěn)定度作為關(guān)鍵性指標(biāo)，而是將空隙率和動(dòng)穩(wěn)定度作為最終決定配比的關(guān)鍵指標(biāo)。高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)施工要求中必須檢測路面中、上層動(dòng)穩(wěn)度，值得一提的是盡管有些路面動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)好，但是建成通車后不久，路面還是很快就出現(xiàn)了車轍等嚴(yán)重現(xiàn)象。施工技術(shù)水平不過關(guān)是一方面原因，但筆者從其他角度考慮，認(rèn)為原因還包括：首先，目前規(guī)范對(duì)普通重交通瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度要求不高，導(dǎo)致其不能滿足實(shí)際需要；其次，在試驗(yàn)檢測方面，一些施工單位考慮不周全，只重視對(duì)混合料目標(biāo)配合比進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，卻忽略了對(duì)拌合機(jī)熱料倉的取樣進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)。

5 高速公路瀝青路面的施工

在高速公路施工過程中，難以避免在一些山區(qū)施工作業(yè)，但是由于山區(qū)年降雨量大，給瀝青路面施工造成了相當(dāng)大的困難。山區(qū)高速公路瀝青路面施工應(yīng)注意以下幾方面。

5.1 在拌制瀝青混合料的過程中，為避免進(jìn)入瀝青混合料拌合鍋中的礦料因表面粉塵過多而影響其與瀝青的豁附性，通過干燥滾筒烘干后的礦料（砂和碎石）在進(jìn)入熱料倉之前必須將其中的粉塵抽出來予以廢棄。

5.2 在瀝青混合料的運(yùn)輸過程

中，為避免由于熱量散失而導(dǎo)致瀝青混合料運(yùn)輸?shù)戒佒F(xiàn)場的溫度過低，必須采用帆布對(duì)運(yùn)輸車輛中的瀝青混合料進(jìn)行覆蓋保溫。5.3 根據(jù)多年高速公路的施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)控制瀝青混合料的攤鋪速度在2～4m/min為宜；在瀝青混合料壓實(shí)過程中，一個(gè)工作面初壓過程應(yīng)同時(shí)配備2臺(tái)DDl30（自重13t）雙鋼輪壓路機(jī)，復(fù)壓過程應(yīng)配備2臺(tái)26t膠輪壓路機(jī)，終壓過程應(yīng)配備2臺(tái)自重10～11t雙鋼輪壓路機(jī)，此類方式進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)的效果最佳。

5.4 拌制瀝青混合料所需的天然砂和碎石必須要符合相關(guān)規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。注意軋制碎石的合格母巖應(yīng)在固定的采石場集中開采，并在固定的場地集中軋制符合要求的各類碎石，應(yīng)在固定的大型合格砂場集中開采天然砂。合格的天然砂和碎石應(yīng)集中存放、運(yùn)輸和使用，以免不合格的砂和碎石混入料場。

5.5 由于施工過程中降雨會(huì)對(duì)交驗(yàn)后的路基頂面造成不良影響，進(jìn)而導(dǎo)致路基頂面上部路面底基層（或墊層）的鋪筑質(zhì)量不合格，所以應(yīng)在路基交驗(yàn)完畢后合理安排施工計(jì)劃，盡量避免在雨季多發(fā)期完成路面底基層的鋪筑。經(jīng)過如此處理，在形成足夠強(qiáng)度的路面底基層（或墊層）上鋪筑基層（或底基層）時(shí)，降雨對(duì)施工的影響會(huì)大大減小。

6 結(jié)語

在實(shí)際操作中，瀝青路面的設(shè)計(jì)施工是一種半理論、半經(jīng)驗(yàn)的模式，因此，必須依靠較好的施工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的預(yù)期設(shè)計(jì)目的，在施工實(shí)踐中應(yīng)不斷積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)多對(duì)一些新的路面施工技術(shù)進(jìn)行探索并加以討論，及時(shí)進(jìn)行觀測總結(jié)，以促進(jìn)高速公路路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的長足發(fā)展。

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