麥積山旅游景區(qū)麥賈公路路面病害分析及處理措施

賈亞軍

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

0 前言

路面在行車荷載和自然因素的綜合作用下，將會(huì)出現(xiàn)各種損壞的現(xiàn)象，比如翻漿、裂縫、車轍、沉陷、擁包等。隨著損壞的出現(xiàn)，路面行駛質(zhì)量必然下降，從而影響到行車的舒適與安全，并大大增加了道路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用[1]。麥賈公路是通往麥積山景區(qū)的重要道路,也是途經(jīng)我院并與市區(qū)、火車站連接的唯一通道，于2004年6月建成投入使用。因公路沿線工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，加上2009年10月天寶高速開(kāi)通后，由于交通量劇增、車型構(gòu)成復(fù)雜等問(wèn)題，出現(xiàn)了多種病害，現(xiàn)加以分析并提出處理措施。

1 麥賈公路病害分析

經(jīng)過(guò)筆者2012年6月份實(shí)地勘測(cè)、調(diào)查及檢測(cè)，分析查明了該公路形成病害的原因。麥賈公路路面損壞現(xiàn)象是各種因素作用于路面結(jié)構(gòu)的結(jié)果，而路面損壞的模式主要有以下幾個(gè)方面：裂縫類（縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、塊裂）、變形類（翻漿、車轍、沉陷、波浪擁包）、表面損壞類（磨損、坑槽）、其他類（泛油、磨光、凍脹）。

1.1 裂縫

裂縫產(chǎn)生原因分析

瀝青路面產(chǎn)生裂縫主要是由于溫度的變化、水的侵蝕在行車的荷載，特別是在超載車輛的的反復(fù)作用之下以及地基的縱向不均勻沉降出現(xiàn)了裂縫，春融以及白晝溫度的劇變，造成路面和基層的張力作用，當(dāng)溫度變化大于張力的變化范圍時(shí)以及基層的反射出現(xiàn)了橫向裂縫，橫向裂縫的方向垂直于道路中心線，裂縫間隔不等，裂縫數(shù)量逐年增加。自天寶高速開(kāi)通以后，該路段行車量劇增，而行車的反復(fù)作用、地基不均勻沉降、行車過(guò)大荷載、施工接縫質(zhì)量差導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力不足是形成路面的縱向裂縫，縱向裂縫的方向基本上平行于道路中心線，一般發(fā)生在距路邊緣3～5 m的車道內(nèi)，尤其K2+300～K5+600段較為集中，裂縫的形狀有兩種，一種是直線型另一種是縱向弧形且兩端向路堤邊緣延伸。橫向縱向裂縫交錯(cuò)形成網(wǎng)狀裂，網(wǎng)裂常伴有沉陷和唧漿現(xiàn)象。由于縱橫向裂縫導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足或是由于唧漿引起的過(guò)量局部沉陷。當(dāng)網(wǎng)裂發(fā)展到一定程度加上溫度、瀝青老化以及基層反射裂縫變形成了龜裂，龜裂是大面積的網(wǎng)裂，尺寸約為50 cm×50 cm到300 cm×300 cm[2]。在以上各種病害發(fā)展過(guò)程之中水一直起到加速發(fā)展的作用，其原理是瀝青混合料是礦料和瀝青之間相互作用形成的粘結(jié)力和瀝青材料本身的黏聚力，瀝青和礦料相互作用使瀝青在礦料表面產(chǎn)生化學(xué)組分的重新分布，在礦料表面形成一層擴(kuò)散結(jié)構(gòu)膜，此結(jié)構(gòu)膜以外的瀝青稱為結(jié)構(gòu)瀝青，此膜以外的瀝青稱為自由瀝青。由于裂縫的產(chǎn)生導(dǎo)致水分介入到瀝青與集料與集料界面上，并逐漸進(jìn)入到結(jié)構(gòu)膜，改變了瀝青、集料和水分之間的關(guān)系，導(dǎo)致瀝青在礦料表面的剝落，進(jìn)一步加速路面的毀壞。而瀝青路面的水毀機(jī)理在此不做過(guò)多討論，主要考慮瀝青與集料粘附性是否不足，二是水分滲入道路瀝青混合料內(nèi)部，使水分侵入到瀝青-集料界面上。

1.2 變形類病害

變形類病害產(chǎn)生原因分析

變形類病害主要是由于集料本身的性能、車載特別是超載、基層的穩(wěn)定性以及不恰當(dāng)?shù)氖┕ぴ斐傻牟『?。麥賈公路每年當(dāng)冬天氣溫降低,路基上部土體溫度降低到-3℃～-5℃時(shí),土體內(nèi)的毛細(xì)水和薄膜水都開(kāi)始凍結(jié)。如果凍結(jié)線暫時(shí)停留在某一深度處,下層未凍區(qū)內(nèi)的毛細(xì)水和薄膜水會(huì)源源不斷地向凍結(jié)線處聚集,并隨即凍結(jié)形成一個(gè)含有大量冰晶體的聚冰層。隨著凍結(jié)線的逐漸向下推移和停留,在更深處還可能形成新的聚冰層。與此同時(shí),路基土體發(fā)生不均勻凍脹,路面被抬高,甚至出現(xiàn)凍脹裂縫,嚴(yán)重者可能隆起幾十厘米。春天氣溫回升,路基的冰晶開(kāi)始從凍層上部融化,或從上、下兩面融化。因而路基中部化凍比兩側(cè)快,并形成一個(gè)凹槽,路基凹槽中大量水分不能排出,甚至變成稀泥,就使道路失去承載能力。道路在行車作用下路面被進(jìn)一步壓壞,泥漿從路面裂縫里擠出來(lái),產(chǎn)生翻漿的現(xiàn)象。結(jié)合實(shí)際情況，分析得知主要是由于基層的不穩(wěn)定造成的，當(dāng)基層在鋪筑路面時(shí)沒(méi)有達(dá)到晾曬的時(shí)間造成基層含水量偏高，或者路面的裂縫在雨水的侵蝕作用下逐漸進(jìn)入到基層造成基層承載能力的下降，當(dāng)在車輛的反復(fù)荷載作用下失去原有的剛性，導(dǎo)致路面的承載力下降而形成翻漿現(xiàn)象，不但影響了路面的平整度也給行車安全帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。由于車載能力的不斷提高給路面本身提出了嚴(yán)重的考驗(yàn)，產(chǎn)生車轍的主要因素就是路面本身的承載力低于車輛荷載、路基或基層發(fā)生剪切破壞造成的現(xiàn)象，車轍的主要形式有結(jié)構(gòu)型和流動(dòng)型，結(jié)構(gòu)型其主要是由層間結(jié)合、交通荷載、面層厚度不合理等原因造成的；流動(dòng)型主要是由于原材料本身的問(wèn)題、集料配合比、集料粒徑與厚度匹配問(wèn)題、施工質(zhì)量、溫度、坡度等因素所引起的；磨損型由于集料耐磨性差、交通量過(guò)大造成的；壓實(shí)型由于施工追求平整度造成的。

1.3 表面損壞類病害

表面損壞類病害原因分析

表面損壞類病害是由于路面面層的表面局部松散造成的表面破損，根據(jù)嚴(yán)重程度分為坑槽和磨損?？硬凼锹访嫫茡p而形成的深洼，坑槽的深度一般大于2 cm，面積在0.04 m2以上。如果小面積坑槽較多，又相距很近（20 cm以內(nèi)），應(yīng)合在一起計(jì)算。瀝青路面的坑槽一般都有一個(gè)形成過(guò)程，起初局部龜裂松散，在行車荷載和雨水等自然原因作用下逐步形成坑槽。究其破壞原因有：壓實(shí)不足性坑槽；在施工時(shí)混合料溫度太高，使得瀝青老化，粘接力下降，脆性增加，導(dǎo)致壓實(shí)不夠，粘接不牢，在車載作用下形成坑槽，還有一種是混合料溫度偏低，攤鋪不均勻?qū)е聣簩?shí)度不夠形成坑槽；厚度不足形成坑槽，瀝青上面層個(gè)別地方厚度不夠在車載作用下，部分混合料容易“帶走”，形成坑槽；水損壞性坑槽，這種坑槽在路面早期破壞中是最常見(jiàn)的坑槽，其形成過(guò)程如下，開(kāi)始階段水分侵入瀝青與集料的界面，以水膜或水氣的形式存在，影響粘附性，在反復(fù)荷載作用下，瀝青膜與集料開(kāi)始剝離，逐漸形成麻面、松散、掉粒，最后形成坑槽。水損破壞機(jī)理主要是從瀝青面層上午下面層開(kāi)始的，水分進(jìn)入瀝青路面，滯留在基層面上，瀝青下面層往往是空隙率較大的混合料，空隙中充滿水，給水損壞提供了條件，當(dāng)集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個(gè)整體，集料在荷載作用下，對(duì)基層產(chǎn)生了力的作用，使基層的局部松落形成灰漿，從路面的裂縫向上擠出，在瀝青路面上形成白色的唧漿，如此循環(huán)不斷，水毀形成坑槽是其必然。磨損是由于車載的作用以及路面面層集料和瀝青自身的原因，出現(xiàn)面層集料的剝落，逐漸喪失了抗滑、耐磨等特性。

1.4 其他病害分析

麥賈公路路面的其他病害集中在K0+000～K2+200段，主要包括泛油、磨光、凍脹等，這些病害的出現(xiàn)意味著路面表面功能減退。泛油主要瀝青從瀝青混凝土層的內(nèi)部從下向上移動(dòng)，使表面有過(guò)多的瀝青，主要是由瀝青用量過(guò)大、稠度太低、熱穩(wěn)定性差引起的，有時(shí)也可能是低溫季節(jié)施工，層鋪法瀝青路面的嵌縫料失散過(guò)多，氣溫轉(zhuǎn)暖后，車載作用下多余的瀝青溢出表面而形成的這主要是由于混合料擊實(shí)功能不夠、施工控制不嚴(yán)格以及少數(shù)施工單位習(xí)慣使用瀝青用量較大的混合料[3]；磨光是路面原有粗構(gòu)造減退或喪失，導(dǎo)致路表光滑，主要原因是車輪反復(fù)作用，集料表面逐漸磨光；凍脹是由于路基下部的水分向上聚集并結(jié)成冰引起路面結(jié)構(gòu)膨脹造成路表拱起和開(kāi)裂，見(jiàn)圖1。

圖1 2012年6月麥賈公路沿線路面損壞類型調(diào)查結(jié)果

2 麥賈公路病害處理措施

2.1 裂縫處理措施

針對(duì)由于裂縫所造成的連續(xù)性病害首先從瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓做以下分析：瀝青混合了是一種復(fù)合材料，它是由瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉以及外加劑組成，粗集料分布在瀝青與細(xì)集料形成的瀝青砂中，細(xì)集料又分布在瀝青與礦料構(gòu)成的瀝青膠漿中，形成了具有一定內(nèi)摩擦和粘結(jié)力的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于各種材料用量的比例不同，壓實(shí)后瀝青混合料內(nèi)部礦料顆粒的分布狀態(tài)、剩余空隙率也呈現(xiàn)不同的特征，形成不同的結(jié)構(gòu)，而具有不同結(jié)構(gòu)特征的瀝青混合料在使用時(shí)表現(xiàn)不同的性能，這些組成材料在混合料中由于組成材料質(zhì)量的差異和數(shù)量的多少，可形成不同的組成結(jié)構(gòu)并表現(xiàn)為不同的力學(xué)性能[4]。而瀝青混合料在拌和的時(shí)候老化較為嚴(yán)重，加上運(yùn)輸以及碾壓造成溫度的降低都影響了混合料的路用性能，這些都只能通過(guò)科學(xué)的管理，進(jìn)一步減少這些不可避免的因素，合理的級(jí)配條件之下，注重混合料的壓實(shí)度，盡量降低集料的空隙率提高抗荷載能力，減少由于各種外在和內(nèi)在因素造成的裂縫。

2.2 變形類病害處理措施

針對(duì)上述情況只有通過(guò)合理結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、材料的合理選用、最優(yōu)配合比以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制（控制攤鋪、壓實(shí)、溫度、厚度、密度、均勻性、平整度）才能控制車轍小于15 mm范圍之內(nèi)。伴隨著車轍和翻漿經(jīng)常還會(huì)出現(xiàn)路表面有規(guī)則的縱向起伏和局部擁起的波浪擁包，面層混合料的穩(wěn)定性不足在車載作用下形成波浪擁包的根本原因。

2.3 表面損壞類病害處理措施

路面坑槽應(yīng)在不中斷交通的情況下快速修補(bǔ)好，這需要先進(jìn)的路面綜合修補(bǔ)設(shè)備作保證。目前路面坑槽的修補(bǔ)方法根據(jù)使用的路面綜合修補(bǔ)設(shè)備分為兩種，一種為冷補(bǔ)法（如美國(guó)H.D.公司生產(chǎn)的PRO-PATCHTCM415-160型瀝青路面綜合修補(bǔ)設(shè)備）。一種為熱補(bǔ)法（如美國(guó)熱能公司生產(chǎn)的“修路王”瀝青路面綜合修補(bǔ)設(shè)備）[5]。這兩種修補(bǔ)方法現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于公路瀝青路面坑槽修補(bǔ)中，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。冷補(bǔ)法可適用于不同深度的坑槽修補(bǔ)，但坑槽修補(bǔ)后存在明顯的接縫，如處理不好易滲水，使接縫處出現(xiàn)唧漿，造成新的破壞，修補(bǔ)所需時(shí)間較長(zhǎng)，雨天及寒冷季節(jié)施工質(zhì)量不能保證；熱補(bǔ)法可基本適于全天候修補(bǔ)坑槽，坑槽修補(bǔ)后無(wú)接縫，修補(bǔ)所需時(shí)間短，廢料可以重新利用，但對(duì)于較深的坑槽修補(bǔ)效果不易保證[6]。

2.4 其他病害處理措施

對(duì)于路表輕微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作處理；對(duì)于因局部施工質(zhì)量差引起破壞的，宜按坑槽修補(bǔ)方法處治；對(duì)于大段泛油嚴(yán)重，摩擦系數(shù)降低較多，影響行車安全的，可采用碎石壓入法處治或銑刨原路面重新攤鋪面層。

3 結(jié)語(yǔ)

影響路面破壞的因素很多。在分析病害及處理過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)其成因從路面設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場(chǎng)到具體施工,有針對(duì)性地采取一系列預(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破損現(xiàn)象的發(fā)生,使旅游景區(qū)道路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量全面提高,更上新臺(tái)階，而通過(guò)對(duì)麥積山景區(qū)道路路面病害分析與提出處理措施，對(duì)全國(guó)其他地區(qū)旅游道路維護(hù)具有重要的借鑒意義。

[1]栗振鋒.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]姜志青.道路建筑材料試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]曹鴻,張軍慧.礦山企業(yè)場(chǎng)外公路舊路改造的現(xiàn)狀與建議[J].甘肅科技,2007,23(12).

[4]俞高明.公路施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5]賈亞軍.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2011.

[6]齊麗云,徐秀華.工程地質(zhì)[M].北京:人民交通出版社,2005.