國內(nèi)外高速公路路面常見病害種類探討

曲 濤 張瑞玲

(夏河縣交通運(yùn)輸局，甘肅 夏河 747100)

1 高速公路發(fā)展概述

截止目前，全世界已有80多個(gè)國家和地區(qū)擁有高速公路，目前世界各國的公路總長度約2000萬公里，約80個(gè)國家和地區(qū)修建了高速公路，通車總里程26萬公里左右，其中美國、中國、英國、德國、法國、意大利、日本、加拿大等國高速公路里程約占世界高速公路里程的80%以上。中國高速公路發(fā)展從1988年滬嘉高速公路的建成通車實(shí)現(xiàn)中國大陸高速公路零的突破，到2013年底，高速公路通車總里程達(dá)到10.4萬公里，已超過美國躍居世界第一。

2 高速公路路面常見病害

由于我國修建高速公路起步較晚，修建高速公路的水平、經(jīng)驗(yàn)有限，在修建和設(shè)計(jì)時(shí)難免存在不足，在已通車的或正在建設(shè)中的高速公路上由于各種因素的影響，大多數(shù)或多或少都存在著病害，它直接影響著高速公路的質(zhì)量或正常運(yùn)營，有些嚴(yán)重病害，直接威脅著高速公路運(yùn)行車輛的安全，造成一些不必要的損失，同時(shí)也給日常養(yǎng)護(hù)、維修工作帶來許多麻煩。本文就瀝青路面及水泥路面常見病害的種類及成因進(jìn)行分析，從而解決高速公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)的重大難題。

2.1 瀝青路面

瀝青混凝土路面破損按其形狀可分為裂縫類、松散類、變形類、表面損壞類四大類，每類破損包含的內(nèi)容見表 1。而高等級(jí)公路路面常見的損壞一般有裂縫、車轍、坑槽、松散、沉陷、橋頭涵頂跳車、表面功能衰減等[3]。

表1 瀝青路面的破損類型

2.1.1 裂縫

路面裂縫是路面早期破損最常見的病害之一，其危害在于從裂縫中不斷進(jìn)人水分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。影響裂縫產(chǎn)生的因素有瀝青混合料、基層、路面面層厚度、施工因素、氣候交通條件等[4-5]。

2.1.2 車轍

它是路面上沿行車輪跡產(chǎn)生的縱向帶狀凹槽，深度在1.5cm以上，數(shù)量按實(shí)有長度乘以變形部分的平均值計(jì)算。車轍在行車荷載重復(fù)作用下，有擴(kuò)展和積累的趨勢。常見的車轍有結(jié)構(gòu)性車轍、流動(dòng)性車轍、磨損性車轍、壓實(shí)不足引起的車轍等。影響車轍產(chǎn)生的因素有內(nèi)因和外因，內(nèi)因包括瀝青混合料和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外因包括施工、交通、氣候條件等[2]。

2.1.3 松散類損壞

路面混合料失去粘結(jié)力，集料松動(dòng)離散面積在0.1m2以上，深度不超出2cm稱為松散。當(dāng)路面混合料丟失的深度大于2cm，面積在0.04m2以上使路面破壞而形成明顯的深洼時(shí)，稱為坑槽?？硬塾袎簩?shí)不足性坑槽、厚度不足性坑槽、水損害性坑槽等，影響坑槽產(chǎn)生的因素瀝青混合料、路面排水設(shè)計(jì)、施工因素等。

2.1.4 沉陷、橋頭涵頂跳車

沉陷是由于路基路面產(chǎn)生豎向變形而導(dǎo)致路面下沉的現(xiàn)象，通常有均勻沉陷、不均勻沉陷、局部較大面積沉陷。均勻沉陷是由于路基路面在自然因素和行車作用下，達(dá)到進(jìn)一步密實(shí)穩(wěn)定的表現(xiàn)，這種沉陷不會(huì)引起路面破損。局部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而引起的。橋頭涵頂跳車往往是由橋臺(tái)臺(tái)背填土碾壓時(shí)壓路機(jī)施工困難，碾壓密實(shí)度不夠，臺(tái)背填土隨時(shí)間和荷載增加產(chǎn)生局部滑移和不均勻沉降，從而使路面產(chǎn)生沉陷形成跳車。

2.1.5 表面功能衰減

瀝青路面的表面功能是指瀝青路面的抗滑、噪聲、濺水和水霧等。在我國，瀝青路面抗滑性能在通車后迅速下降主要有兩方面原因，一是瀝青標(biāo)號(hào)過大，針人度偏大，瀝青用量可能過多，路面漸漸泛油，構(gòu)造深度下降，直至變成光滑的路面。其次是粗集料不耐磨，迅速磨光。

2.2 水泥路面

近年來水泥路面呈現(xiàn)出大量病害，按損壞的特征和范圍分為斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層損壞類四大類。包括：破碎板、裂縫、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥、邊角剝落、接縫料損壞、坑洞、拱起、露骨等。

2.2.1 裂縫

混凝土板面的裂縫，可分為表面裂縫和貫穿板全厚度的裂縫(簡稱貫穿裂縫)。表面裂縫主要是由混凝土混合料的早期過快失水干縮和碳化收縮引起的。貫穿裂縫為貫穿板全厚度的橫向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫、板角斷裂等。垂直于行車方向的有規(guī)則的裂縫稱為橫向裂縫，導(dǎo)致水泥混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫的原因較多。沿行車方向出現(xiàn)的裂縫稱為縱向裂縫。兩條或兩條以上相互交錯(cuò)的裂縫稱為交叉裂縫。產(chǎn)生交叉裂縫的主要原因：(1)水泥混凝土強(qiáng)度不足，在荷載和溫度作用下會(huì)出現(xiàn)交叉裂縫；(2)路基和基層的強(qiáng)度與水穩(wěn)性差，一但受到水的侵入，將會(huì)發(fā)生不均勻沉陷，在車輪荷載作用下，混凝土板塊出現(xiàn)交叉裂縫；(3)水泥的水化反應(yīng)和堿集料反應(yīng)。

板角斷裂與混凝土板角兩邊接縫接相并貫穿板厚的裂縫稱為板角斷裂。相鄰板角之間無傳力桿，傳荷能力較差，在車輪荷載的作用下荷載應(yīng)力較集中，除在混凝土路面的起始點(diǎn)設(shè)有角隅及邊緣鋼筋外，其他部位均未設(shè)加強(qiáng)筋，而且一旦混凝土路面板接縫進(jìn)水，板下就會(huì)出現(xiàn)唧泥、脫空現(xiàn)象，板角更處于不利狀況，車輪荷載作用在板角時(shí)，很容易出現(xiàn)板角斷裂。

2.2.2 接縫碎裂和填縫料損壞

水泥混凝土路面板接縫兩側(cè)傾斜的剪切擠碎現(xiàn)象稱為接縫碎裂?；炷谅访娉Ｒ姷慕涌p分縱縫和橫縫。橫縫又分為脹縫(真縫)和縮縫(假縫)兩種。脹縫的寬度隨氣溫而變化，當(dāng)氣溫上升時(shí)縫中的填縫料被擠出；反之，使縫中形成空隙，泥沙、石屑等雜物侵入，成為板塊伸脹時(shí)的障礙。雨雪水便能沿此空隙滲入，損壞基層和墊層，造成路面接縫處的變形和破損?？s縫的變化較小，但經(jīng)過若干次凍縮，能把假縫折斷成真縫，加之填縫料的老化，也會(huì)造成象脹縫一樣的后患。施工、養(yǎng)護(hù)不規(guī)范，切縫不及 時(shí)或未達(dá)規(guī)定深度，也是造成接縫破損的原因之一[7]。填縫料損壞主要是由于填料脆裂、老化、擠出與板邊脫離造成。質(zhì)量較差的填縫料，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生填縫料損壞現(xiàn)象。

2.2.3 拱起(blow-up)[6]

拱起是指橫縫兩側(cè)板體發(fā)生明顯抬高的現(xiàn)象，通常多由接縫被硬物阻塞或脹縫構(gòu)造設(shè)置不當(dāng)致使板體在氣溫升高時(shí)不能自由脹伸所引起。

2.2.4 錯(cuò)臺(tái)(faulting of slab ends)[6]

錯(cuò)臺(tái)是指接縫處相鄰板體產(chǎn)生的垂直高差。在澆筑混凝土板時(shí)，脹縫的填縫板未予牢固固定，在振搗中被振歪使縫壁傾斜，或接縫的上部填縫料同下部填縫板未能對(duì)齊，兩板在伸脹擠壓過程中將導(dǎo)致形成錯(cuò)臺(tái)。當(dāng)接縫未設(shè)傳力桿、傳荷能力不足或雨水通過接縫滲人基層產(chǎn)生唧泥使接縫處板塊產(chǎn)生不均勻下沉，以及因溫度和濕度梯度的作用，使反的接縫處產(chǎn)生翹曲都可引起板的錯(cuò)臺(tái)。

2.2.5 唧泥(pavement pumping)[6]

接縫的填縫料失效，雨水滲入基層使其軟化，在輪載頻繁作用下產(chǎn)生塑性變形累積而使板底脫空，這時(shí)積水在輪載通過時(shí)成為有壓水并與基層細(xì)料混攪成泥漿而從縫隙中泵唧出來，即形成唧泥現(xiàn)象。唧泥使板邊緣的基礎(chǔ)部分失去支承能力，在輪載重復(fù)作用下最終導(dǎo)致板的斷裂，使板產(chǎn)生局部沉陷，并污染路面。

2.2.6 板塊沉陷(plate depression)[6]

水泥混凝土路面板的沉陷，多由基層濕軟、水穩(wěn)性不足，或板底出現(xiàn)空隙以及路基下有墓穴等坑洞，在行車作用逐漸產(chǎn)生豎向變形所形成。

2.2.7 板面起皮、剝落

水泥混凝土路面表層上下脫開，這種板面淺層內(nèi)所發(fā)生的病害稱為起皮。距接縫40cm寬度內(nèi)的板邊，板角40cm半徑內(nèi)不垂直貫通板的破碎(裂)現(xiàn)象稱為剝落；起皮主要是施工中水灰比過大或因混凝土施工時(shí)表面砂漿有灑水提漿現(xiàn)象所致。剝落主要是由混凝土強(qiáng)度不足，縫內(nèi)人進(jìn)雜物所引起?；炷脸苫顣r(shí)過度抹面、養(yǎng)生不及時(shí)、休料質(zhì)量低劣、水泥中的堿與集料中某些特定礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及采用鹽類融化路面冰雪等都可引起表面起皮與剝落。

2.2.8 坑洞

坑洞是指水泥混凝土路面板表面產(chǎn)生直徑2.5-10cm、深為1-5cm的破損現(xiàn)象。施工質(zhì)量并或在澆筑的混凝土?xí)r砂石材料含泥量過大，夾帶朽木、紙張、泥塊等雜物，以及行駛的某些車輛、機(jī)械的金屬硬輪等對(duì)路面產(chǎn)生撞擊都可造成坑洞的產(chǎn)生。面層集料局部脫落而產(chǎn)生的長槽稱為坑槽。

2.2.9 麻面、露骨(surface angularity)[6]

水泥混凝土表面結(jié)合料磨失，成片或成段地呈現(xiàn)過度的粗糙稱為麻面。路面混凝土保護(hù)層脫落形成集料裸露稱為露骨。麻面主要是由于混凝土施工時(shí)遇雨所致。露骨主要是混凝土表面灰漿不足，灑水提漿造成混凝土路面表層強(qiáng)度不足。

2.2.10 松散

水泥混凝土路面由于結(jié)合料不足或失效，成片或成段地呈現(xiàn)過度地粗糙和砂石材料分離稱為松散。松散主要是由于砂石含混量較大，水泥質(zhì)量較差或用量較少，混凝土強(qiáng)度不足引起。

2.2.11 磨光

水泥混凝土路面磨成光面，其摩擦系數(shù)已下降到極限值以下。磨光的主要原因是由于水泥路面水泥砂漿層強(qiáng)度低，水泥等原材料耐磨性差，路面使用時(shí)間較長也會(huì)發(fā)生磨光現(xiàn)象。

3 結(jié)論

高速公路路面出現(xiàn)的病害有很多種：瀝青路面主要是早期病害，由于設(shè)計(jì)及施工方面都存在一些不足，水泥路面亦如此，因此只有認(rèn)清這兩種路面各自的不足，才能提高路面使用性能的同時(shí)，延長使用壽命，提高投資效益，保證路面的行車安全。

[1]李立寒，張南鷺.道路建筑材料[M].4版.北京：人民交通出版社.

[2]高志田,劉中國.瀝青路面車轍產(chǎn)生的原因及防治措施[J].黑龍江交通科技,2002(08).

[3]昂劍鋒.瀝青路面常見病害成因分析及其防治措施[J].中國水運(yùn):學(xué)術(shù)版,2007(06).

[4]劉志遠(yuǎn).瀝青混凝土路面病害及其防治[J].交通世界,2012(Z1).

[5]張常浩.瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生原因及防治措施[J].科技資訊,2010(19).

[6]JTGH10-2009公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社.

[7]傅智,金志強(qiáng).水泥混凝土里面施工與養(yǎng)護(hù)技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2003.