瀝青路面裂縫調(diào)查及防治措施研究

朱榮華，陳開圣

(貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

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瀝青路面裂縫調(diào)查及防治措施研究

朱榮華，陳開圣*

(貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

針對瀝青路面裂縫的危害，采用現(xiàn)場調(diào)查方法分析了瀝青路面的裂縫類型及成因，并對產(chǎn)生裂縫的原因進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，從設(shè)計與施工方面提出了預(yù)防措施和養(yǎng)護(hù)建議，對今后高速公路瀝青路面修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)帶來參考。

瀝青路面；裂縫調(diào)查；病害原因；防治措施

瀝青路面因其行車舒適及安全性已成為道路鋪面的主要類型。截至2014年年底，中國高速公路通車?yán)锍桃淹黄?1萬km，居世界第一位，瀝青路面是中國高速公路路面的主要形式，占比約為90%。由于瀝青混凝土材質(zhì)本身的差異，以及受設(shè)計和施工水平的影響，瀝青路面往往會出現(xiàn)裂縫，如龜裂、塊裂、縱向裂縫、橫向裂縫等損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了行車的舒適性和安全性，極大地縮短了道路的服務(wù)壽命和使用性能，對國家造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失及社會影響，為此需要對瀝青路面的各種裂縫形式進(jìn)行調(diào)查、分析其產(chǎn)生的原因并提出相應(yīng)的修補(bǔ)對策，以提高高速公路的結(jié)構(gòu)性和功能性使用性能[1][2][3]。

1　工程概況

320國道起點(diǎn)為上海，終點(diǎn)為云南瑞麗，全程3695km。途經(jīng)上海、浙江、江西、湖南、貴州、云南6個省份。此次調(diào)查重點(diǎn)安排在320國道三穗至麻江段，裂縫調(diào)查起止樁號分別為K1844+200～K1859+300。路面為瀝青混凝土路面，其中由于路面開裂,玉屏至三穗段不久前經(jīng)歷了返修。課題組于2015年8月13日至8月20日對裂縫進(jìn)行了調(diào)查。

2　裂縫調(diào)查

2.1調(diào)查內(nèi)容與方法

調(diào)查內(nèi)容為裂縫產(chǎn)生的位置、裂縫條數(shù)、裂縫長度、裂縫寬度。調(diào)查方法是在充分收集資料的基礎(chǔ)上，以現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查為主，用皮尺、羅盤和游標(biāo)卡尺對裂縫進(jìn)行測量、記錄和拍照，并對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析。

圖1　現(xiàn)場調(diào)查

2.2調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果見表1。

表1　路面裂縫調(diào)查結(jié)果表

2.3結(jié)果分析

2.3.1裂縫成因

表2　瀝青路面裂縫成因

備注：“★★”為主要病害成因；“★”為次要病害成因；其余為一般病害成因。

(1)縱向裂縫

表現(xiàn)為道路中線大致平行的長直裂縫，有時伴有少量支縫(圖2)。縱向裂縫病害形成原因有如下幾種：

1)土基沉降或挖填交界處的不均勻沉降。

2)疲勞裂縫。

3)由于在瀝青攤鋪施工時接縫處理不當(dāng)，壓實(shí)度未達(dá)到要求造成路面滲水，在車載作用下在縱向接縫處產(chǎn)生變形，從而形成縱向開裂，其形態(tài)特征長而且直。

結(jié)構(gòu)承載力不足引起的縱向裂縫多出現(xiàn)在路面邊緣，自然雨水的滲入是影響結(jié)構(gòu)層損壞的主要原因。當(dāng)路基邊緣壓實(shí)度未達(dá)到規(guī)范要求時，雨水滲入邊緣產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致距路緣產(chǎn)生縱向裂縫[4]。

圖2　縱向裂縫

(2)橫向裂縫

與行車道中心線基本垂直的裂縫(圖3)。橫向裂縫病害形成原因：

1)半剛性基層反射裂縫。

2)在溫差變化大的地區(qū)，低溫收縮、疲勞引起間距近似的橫向溫度裂縫。

3)結(jié)構(gòu)物與路基交接處因交通車輛荷載及沉降。填挖交界處由于壓實(shí)度不均勻，路基不均勻沉降。

(3)反射裂縫

產(chǎn)生于下鋪層不連續(xù)處(裂縫或接縫)，裂縫逐漸向上擴(kuò)展面層。由于底層或基層不連續(xù)處(接縫或裂縫)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力，并最先開裂，然后裂縫在荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的單獨(dú)或共同作用下逐漸向上延伸、擴(kuò)展，并貫穿整個面層，形成下寬上窄的裂縫(圖4)。

圖3　橫向裂縫

圖4　含反射裂縫的芯樣

(4)龜裂

也稱網(wǎng)裂，表現(xiàn)為龜甲紋狀的不規(guī)則裂縫(圖5)。病害形成原因：局部路面結(jié)構(gòu)壓實(shí)不足導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下產(chǎn)生的網(wǎng)狀疲勞裂縫。

圖5　龜裂

2.3.2裂縫病害原因分析

(1)橫向裂縫是瀝青面層發(fā)生最多的一種裂縫，也是瀝青路面早期破壞現(xiàn)象之一，它是不可避免的。產(chǎn)生橫向裂縫的原因有多種，一般以穩(wěn)定材料做基層或底基層，產(chǎn)生的橫縫是穩(wěn)定層干縮或溫縮產(chǎn)生的反射裂縫，由下層逐漸反射到表面，裂縫較規(guī)則。還有一種是由溫度應(yīng)力引起的，瀝青材料在較高溫度條件下不至于產(chǎn)生過高的溫度應(yīng)力，但在冬季氣溫驟降時，瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力的增長，超過混合料的極限強(qiáng)度或極限拉伸應(yīng)變，便會產(chǎn)生開裂。銅黃路沿線地區(qū)冬季氣溫較低，因此產(chǎn)生的橫縫多為這種原因。這種情況在瀝青面層與基層的附著力不夠好，可允許有一定自由收縮時，更易發(fā)生。另一情況，溫度反復(fù)升降導(dǎo)致溫度應(yīng)力疲勞時混合料的極限拉伸應(yīng)變變小，又加上瀝青的老化使瀝青勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，故可能在比一次性降溫開裂溫度更高的溫度下開裂，同時裂縫是隨著路齡的增加而不斷增加[5]。

(2)縱縫的產(chǎn)生一般則是結(jié)構(gòu)層發(fā)生破壞引起的。縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因，一是填土壓實(shí)不夠，公路投入使用后經(jīng)過汽車荷載的反復(fù)作用，產(chǎn)生不均勻沉陷；二是因凍脹作用時的凍脹量不同所造成的；三是滑坡推擠路基使路基拉裂變形，進(jìn)而導(dǎo)致路面產(chǎn)生縱縫，如西河水庫路段處的縱縫便是由滑坡引起。

(3)施工質(zhì)量原因。瀝青路面的早期病害很多是由于施工質(zhì)量問題引起的，施工質(zhì)量差的原因是多方面的：一些施工和監(jiān)理人員素質(zhì)不高；半剛性基層、底基層養(yǎng)生不重視，尤其在夏季，灑水養(yǎng)生基本跟不上，出現(xiàn)較多干縮裂縫，由于養(yǎng)生不及時，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度上不去；搶工期趕進(jìn)度而忽略質(zhì)量的現(xiàn)象時有發(fā)生；路面污染嚴(yán)重，粘結(jié)油和透層油灑布不均勻，層間粘結(jié)不好。

3　防治對策及養(yǎng)護(hù)建議

3.1預(yù)防措施

3.1.1設(shè)計方面

公路工程的合理設(shè)計是保證道路質(zhì)量達(dá)到預(yù)期使用性能的基礎(chǔ)和前提，是路面質(zhì)量保障體系的第一關(guān)，應(yīng)引起足夠的重視。設(shè)計時應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，對氣候、水文、地質(zhì)、材料交通量、載重等進(jìn)行詳細(xì)而認(rèn)真的前期調(diào)查，綜合考慮各種因素，選擇多種路面結(jié)構(gòu)、材料、以及多種配合比、不同結(jié)構(gòu)層厚度進(jìn)行試驗(yàn)、研究、比選，必要時應(yīng)鋪筑試驗(yàn)路。設(shè)計中要注意的問題：

(1)精心選擇路面結(jié)構(gòu)層的類型，確定各層的合理層位與合理的厚度；

(2)正確確定土基回彈模量、瀝青混合料設(shè)計參數(shù)和基層、墊層材料設(shè)計參數(shù)等路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)；

(3)合理進(jìn)行各層材料組合設(shè)計；

(4)加強(qiáng)瀝青路面的防排水設(shè)計。瀝青路面雖多采用密實(shí)型瀝青混合料，但是雨水還是可能發(fā)生滲透，特別是產(chǎn)生裂縫時。

(5)提高瀝青面層壓實(shí)度，減小孔隙率。

3.1.2施工管理方面

施工對工程質(zhì)量起決定性作用，路面的施工必須按全面質(zhì)量管理的要求，建立健全有效的質(zhì)量管理保證體系，實(shí)行目標(biāo)管理、工序管理，明確崗位責(zé)任制，對施工的全過程及每道工序的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查、控制、評定，以保證到達(dá)規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)以分項(xiàng)工程、分部工程、單位工程逐層的質(zhì)量保證來最終保證建設(shè)項(xiàng)目的整體質(zhì)量[6][7]。搞好施工質(zhì)量要抓好以下工作：

(1)加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)工作；

(2)加強(qiáng)瀝青混合料配合比的控制；

(3)施工前設(shè)備檢查；

(4)鋪筑試驗(yàn)路；

(5)加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量管理和檢查。

3.2養(yǎng)護(hù)建議

1)瀝青路面病害的治理應(yīng)以“預(yù)防為主，防治結(jié)合”為原則，在公路設(shè)計期間結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，針對病害根源，因地制宜，采取有效的技術(shù)措施，做好預(yù)防性保養(yǎng)和維修工作。

2)瀝青路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受氣溫、水分和路面材料性質(zhì)等客觀因素影響比較大，因此要在養(yǎng)護(hù)工作中必須隨時掌握路面使用情況，加強(qiáng)日常保養(yǎng)及時排除有損路面的各種因素，發(fā)現(xiàn)路面初期病害，應(yīng)及時處理，宜早不宜遲，防止病害發(fā)展和破損面積的擴(kuò)大。

3)對路面出現(xiàn)的裂縫及時予以修補(bǔ)，以免雨水滲入誘發(fā)唧漿，病害進(jìn)一步發(fā)展，以保證道路行車的安全、舒適。

4)對于道路的大面積裂縫(龜裂、網(wǎng)裂等)，如果基層強(qiáng)度尚好，可以根據(jù)實(shí)際情況選用乳化瀝青稀漿封層、加鋪瀝青混合料上封層或改性瀝青薄層罩面等，這幾種處治方法中的一種。如果是土基、基層強(qiáng)度不足引起的龜裂，應(yīng)先對基層進(jìn)行處治在重做面層。

5)限制超載車輛的通行，嚴(yán)格路政執(zhí)法，超載車輛堅決予以卸載。

4　結(jié)語

瀝青路面是中國高速公路路面的主要形式。目前中國已經(jīng)進(jìn)入高速公路的運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)階段。高速公路瀝青路面出現(xiàn)了各種裂縫，如龜裂、塊裂、縱向裂縫、橫向裂縫等損壞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了行車的舒適性和安全性，因此，我們需要不斷積累瀝青路面的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)、提高路面施工和養(yǎng)護(hù)維修管理水平，盡量防止、控制瀝青路面的早期破壞，對中國基礎(chǔ)交通以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很重要的意義。

[1] 沙慶林. 高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防[M].人民交通出版社，2001.

[2] 李江. 瀝青路面冷態(tài)修補(bǔ)技術(shù)(乳化瀝青混合料)研究[D].長安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003:1-8.

[3] 王曉軍. 瀝青路面抗裂技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003:3-9.

[4] 陳申，毛延升. 半剛性基層瀝青路面裂縫分析[J].平頂山工學(xué)院學(xué)報，2004,13(1):1-3.

[5] 史保華，王聲，焦明聲，等.機(jī)場改性瀝青路面裂縫分析與處理方法研究[J].石油瀝青，2004,18(5):1-3.

[6] 齊亞慧.瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因及處理措施[J].山西建筑，2004,30(3):1-2.

(責(zé)任編輯：王先桃)

Investigation and Prevention Measures of Asphalt Pavement Cracks

ZHU Ronghua CHEN Kaisheng*

(College of Civil Engineering, Guizhou University，Guiyang 550025, China)

In view of the harm of cracks in the asphalt pavement, the methods of field survey analysis of the asphalt pavement crack type and the cause, and the causes of the cracks were analyzed. Based on that, from the aspects of design and construction, preventive measures and suggestions on maintenance were proposed, which have a reference for the future of expressway asphalt pavement repair maintenance.

asphalt pavement; crack investigation; cause of disease; prevention measures

A

1000-5269(2016)03-0131-06

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.03.30

2016-04-20

貴州省高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新人才支持計劃(黔教合KY2015[488])

朱榮華(1990-)，男，在讀碩士，研究方向：巖土工程，Email:1412181607@qq.com

陳開圣，Email：chen_kaisheng@163.com.

U416.271