試論高速公路路面結(jié)構(gòu)與路面病害的成因

段駿 鄭榮莉

內(nèi)容摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地區(qū)之間的物質(zhì)交換逐漸頻繁，交通量日益增長(zhǎng)，尤其是大型車輛、重載車輛和超載車輛的快速增加，使城市交通對(duì)路面的承重力和使用期的要求也不斷提高，如何采用最科學(xué)的路面結(jié)構(gòu)，盡量減少路面病害，使路面的性能充分滿足交通需求，是當(dāng)前高速公路亟待解決的問題之一。本文從研究我國(guó)高速公路的路面結(jié)構(gòu)入手，對(duì)影響路面結(jié)構(gòu)性能的幾個(gè)因素進(jìn)行了分析，進(jìn)一步探討了路面病害的成因，對(duì)如何從根本上對(duì)高速公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止路面病害有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：高速公路 路面結(jié)構(gòu) 路面病害 成因

一、高速公路路面結(jié)構(gòu)及影響因素

（一）高速公路路面結(jié)構(gòu)及組成部分

高速公路的路面結(jié)構(gòu)主要由面層、基層、底基層、墊層四個(gè)部分組成。

1、面層。面層主要可分為表面層、上面層和下面層，具體是指高速公路最表面的一層結(jié)構(gòu)，即直接同車輛的車輪接觸的部分，當(dāng)前我國(guó)高速公路面層主要使用的材料模式是4+6+5，即表面層采用4cm厚細(xì)粒式改性瀝青混凝土，中面層采用6cm中粒式瀝青混凝土，下面層采用5cm厚熱拌粗粒式瀝青碎石。面層直接承受車輛的負(fù)重力，又要受到雨雪的侵蝕和承受不同季節(jié)的氣溫變化，這種材料組成方式，能夠使高速公路面層達(dá)到較強(qiáng)穩(wěn)定性能和承重力度，具有耐磨、防水、防止開裂、抗車轍等性能。

2、基層?；鶎涌煞譃樯蠈雍拖聦?，總厚度在40cm左右，它主要承受的是由面層傳遞下來的車輛的垂直負(fù)重力，因此這一層結(jié)構(gòu)多采用的是半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層，這使基層具有較強(qiáng)的剛度，不易變形和收縮。

3、底基層。底基層位置在基層之下，同樣承受車輛的負(fù)重力，但比基層的承擔(dān)力要小，現(xiàn)在我國(guó)高速公路的底基層一般設(shè)置為20厚級(jí)配碎石或水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)。

4、墊層。墊層在底基層之下，主要有防止水滲、防止路面凍裂、排除積水等作用。

高速公路的路面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每層的受重力度也不同，因此需要根據(jù)各結(jié)構(gòu)層的不同受力情況進(jìn)行材料的合理配置，要充分考慮各結(jié)構(gòu)層的功能，對(duì)路面結(jié)構(gòu)在不同承受力和不同環(huán)境因素下的使用狀況進(jìn)行分析，才能達(dá)到最優(yōu)效能。

（二）高速公路路面結(jié)構(gòu)的影響因素

1、路基的穩(wěn)定性。修筑路基時(shí)必須考慮到原地層和原地層之上的軟弱地層，尤其要對(duì)軟弱地層的排水性和穩(wěn)定性進(jìn)行強(qiáng)化，保證路基的整體承受力。

2、土基的結(jié)實(shí)度。土基承受著直接從路面?zhèn)鬟f下來的負(fù)重，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的性能有關(guān)鍵影響，因此要保證路面結(jié)構(gòu)的完整，就必須首先實(shí)現(xiàn)土基的不易變形，尤其注意當(dāng)土基的材料受到周圍溫度變化時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變異，影響路面的支撐力。

3、車流量及承重力。汽車對(duì)高速公路路面結(jié)構(gòu)的影響主要有兩項(xiàng)，一是重力作用，就是車輛通過與路面的直接接觸產(chǎn)生的重力；二是動(dòng)態(tài)影響，就是車輛對(duì)高速公路路面的摩擦、振動(dòng)和水平?jīng)_擊等。車流量的多少?zèng)Q定了路面的重復(fù)受重力，在過度的受重后，路面將會(huì)出現(xiàn)疲勞損害或是產(chǎn)生變形。

4、高速公路路面施工及養(yǎng)護(hù)。高質(zhì)量的施工能夠保證高速公路路面結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳效能，投入使用后的養(yǎng)護(hù)是對(duì)路面的定期完善，保證路面性能的持久性。

5、氣候環(huán)境，高速公路直接與自然環(huán)境接觸，沒有外在的防護(hù)設(shè)置，長(zhǎng)期的暴曬會(huì)使路面因高溫融化產(chǎn)生車轍，嚴(yán)寒天氣會(huì)使路面因低溫產(chǎn)生縮裂，雨雪會(huì)使路面受到水流的侵蝕，這些現(xiàn)象都會(huì)破壞路面結(jié)構(gòu)。

二、高速公路路面病害及其成因

導(dǎo)致高速公路路面發(fā)生病害的原因很多，要從根本上解決這一問題，必須對(duì)路面病害的形成原因進(jìn)行深入調(diào)查分析，采取不同的行之有效的防治措施，才能最大限度的延長(zhǎng)公路使用期。

（一） 路面裂縫及形成原因

高速公路的路面裂縫主要可分為橫向裂縫、縱向裂縫和龜裂。其中橫向裂縫是指與路面結(jié)構(gòu)呈90度垂直的裂縫，這種裂縫主要是由于基層材料收縮或是受到外界溫度突然變化的刺激而形成的；縱向裂縫是指與路面面層呈平行狀態(tài)的裂縫；主要是由于瀝青面層鋪設(shè)時(shí)接壤部位銜接不當(dāng)形成的；龜裂是指在路面面層形成的呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的裂縫，這種裂縫的形成主要是路面面層的強(qiáng)度達(dá)不到其承受力度。

裂縫形成的原因很多，首先是溫度的影響，溫度主要會(huì)使瀝青這種材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，溫度下降時(shí)，瀝青就會(huì)變硬，同時(shí)材質(zhì)會(huì)變得較為脆弱，這種變化會(huì)使瀝青變形或是產(chǎn)生收縮，當(dāng)瀝青的收縮力度超過其自身的可承受力度時(shí)，高速公路路面的面層就會(huì)裂開，裂縫一旦產(chǎn)生，就會(huì)慢慢向下發(fā)展，一般來說在北方溫度變化加大的地區(qū)，冬季容易產(chǎn)生裂縫，到春天溫度回升時(shí)又會(huì)回縮。裂縫形成的第二種原因是地基的下沉，高速公路的很多路段都處于河流附近，這使地基具有較高的水分，由于施工時(shí)沒有進(jìn)行完善的防水措施，在進(jìn)行土方填充后，地基的垂直受力程度因含水程度不同出現(xiàn)差異，就會(huì)造成地基下沉，使路面出現(xiàn)縱向開裂。第三，施工不合理也會(huì)造成裂縫，由于在設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層時(shí)，材料配置不能符合公路路面的實(shí)際需求，或是高速公路穩(wěn)定層的結(jié)合料攪拌不勻，致使底基層有素土夾層，或是路基壓實(shí)程度不夠，尤其是對(duì)路基邊緣的壓實(shí)程度不均勻，或是混合料鋪設(shè)時(shí)銜接位置有空隙，這些不恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ǘ紩?huì)造成路面裂縫。第四是水的滲透對(duì)路面形成裂縫，由于路面、路緣、邊坡出現(xiàn)滲水，使路基受到侵蝕，長(zhǎng)期作用就會(huì)降低路基的受重力，使路基出現(xiàn)移滑，從而產(chǎn)生裂縫。

（二）坑槽及形成原因

坑槽主要是指高速公路路面因?yàn)闉r青缺失形成的坑洞，它主要是由水滲透或是油污滲透造成的，路面積水從瀝青層的空隙處或是損壞處向逐漸向里滲入，達(dá)到基層，在受重力的不斷擠壓下沖刷基層的材料，慢慢形成灰漿，這種灰漿在受重力的不斷擠壓下又通過空隙處回到表層，就會(huì)使瀝青路面產(chǎn)生龜裂，龜裂形成的一些小塊材料從面層脫離，形成坑洞，坑洞一旦形成，就會(huì)逐步擴(kuò)大，最終形成坑槽。油污滲透同樣會(huì)使瀝青的混合料結(jié)構(gòu)發(fā)生松動(dòng)，在受重力的影響下形成坑槽。

（三）車轍及形成原因

車轍就是在高速公路路面形成的兩邊高、中間低，呈起伏形態(tài)的轍狀。車轍多出現(xiàn)在服務(wù)區(qū)或匝道口等交通量大的地方，車輛頻繁的制動(dòng)和啟動(dòng)，使路面受到承重力和摩擦力增加，一旦超過路面材料承受限度，就會(huì)形成車轍?；鶎雍穸冗_(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，或是材料使用不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)措施不到位，同樣會(huì)形成車轍。高溫地區(qū)也容易出現(xiàn)車轍，因?yàn)闉r青混合料一旦受到高溫影響，其穩(wěn)定性就會(huì)發(fā)生變化，抗變形能力差，容易被壓縮和擠壓變形，形成車轍。

（四）油斑及形成原因

油斑是指路面的瀝青混合料發(fā)生粘結(jié)而集中形成的部分，這種病害會(huì)影響路面的抗滑性，其主要形成原因是瀝青混合料的配置不合理，瀝青配比量如果超過所需，一旦受到較強(qiáng)的重力作用，多余的瀝青就會(huì)集中泛到路面表層，形成油斑，如果礦粉等細(xì)料較少，就會(huì)使混合料中瀝青的用量比例相對(duì)提高，同樣會(huì)形成油斑；油斑形成的另一個(gè)原因是對(duì)粘層油用量的掌握尺度和噴灑方法，如果用量較多或是噴灑不勻，就會(huì)產(chǎn)生油斑。

（五）水損害

水損害是指積水滲透到路面面層之后，對(duì)路面形成的早期破壞。水分增加會(huì)破壞瀝青混合料的緊密性，使瀝青與石料的粘結(jié)度降低，一旦受到流動(dòng)水的沖擊或是雨水侵蝕，瀝青膜就會(huì)發(fā)生剝離，逐漸向路面表層移動(dòng)，產(chǎn)生油斑。

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，物流量和客流量都不斷增多，對(duì)高速公路的實(shí)際性能和使用期限都有更多的要求，因此必須充分重視高速公路的材料選擇、施工方法、后期養(yǎng)護(hù)及管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高施工水平，確保材料質(zhì)量，才能最大限度的發(fā)揮高速公路的作用，為社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝 猛.高速公路路面病害及成因預(yù)測(cè)[J].交通世界，2010，1（1）

[2]趙成海.對(duì)高速公路路面病害及成因的分析[J].黑龍江交通科技，2010，7（19）

[3]王振濤 劉俊濤.淺談高速公路病害處理方法[J]. 科技致富向?qū)В?011，12（23）

第一作者：段駿，單位：陜西中大機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司；主要研究方向：公路工程。

第二作者：鄭榮莉，單位：陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司；主要研究方向 公路工程養(yǎng)護(hù)。