探析高速公路路面裂縫及車轍的成因與防治

段魯林

探析高速公路路面裂縫及車轍的成因與防治

段魯林

高速公路基本上都是瀝青加混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的路面具有一定的耐磨性和防滑性，相較于普通水泥公路來說使用壽命較長。但是隨著交通流量越來越大，經(jīng)常出現(xiàn)超重超載車輛，對公路的正常使用造成了嚴重的不良影響，病害問題日益嚴重，必須要及時予以防治。

一、高速公路路面裂縫類型

裂縫是高速公路路面十分常見的一種病害，產(chǎn)生的原因很多。如若不能得到及時的修補一旦遇水就會更加嚴重，水分滲入路基層，道路內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變化，導致路面出現(xiàn)沉陷，裂縫由此產(chǎn)生。主要的類型有橫向裂縫和縱向裂縫，其中橫向裂縫又分為荷載型裂縫和沉降差異裂縫。

1.橫向裂縫

橫向裂縫主要是由于道路基層溫度突然出現(xiàn)劇烈變化導致路基底層斷裂，由于無法及時得到制止，斷裂情況會隨著溫度的變化逐漸加劇，最后延伸到路面上，形成了橫向裂縫。橫向裂縫主要分為沉降差異裂縫和荷載性裂縫兩種。

（1）荷載性裂縫

荷載性裂縫產(chǎn)生的主要原因是施工質(zhì)量較差導致。如果施工過程中瀝青混合料的配比不正確就會對施工質(zhì)量造成一定的影響，一旦外部受到過大應(yīng)力道路基層就會因承受不住而斷裂產(chǎn)生裂縫。

（2）沉降差異裂縫

沉降差異裂縫產(chǎn)生的主要原因是路段結(jié)合處出現(xiàn)問題，在施工過程中沒有處理好結(jié)合部位，導致連接出現(xiàn)缺陷，久而久之路面受到外界應(yīng)力作用就會出現(xiàn)下陷產(chǎn)生裂縫。

2.縱向裂縫

縱向裂縫基本上都是由于施工不當所致。最常見的縱向裂縫主要是由于路基下陷導致路表處出現(xiàn)斷裂而產(chǎn)生。

二、高速公路路面裂縫成因

1.集料配比不當

對于最常見的路面沉陷來講，主要就是因為瀝青和混合料的攪拌不均勻，材料質(zhì)量控制不好，配比不合理，以及攤鋪時候碾壓機的碾壓度不夠所導致。按照公路瀝青路面的設(shè)計要求，上層與中層主要是用來封水，還要抵抗高溫車轍的性能，I型結(jié)構(gòu)比較適合，這種結(jié)構(gòu)其內(nèi)部阻力較小，抵抗高溫車轍的性能較差，如果再降低了空隙率，一旦處于高溫環(huán)境瀝青就會膨脹而加劇了高溫變形。而且集料也是原因之一，如果沒有控制集料的選擇和配比也就無法提高其粘附性，粗料少、細料多，混合料內(nèi)摩擦角較小，強度也不高，嚴重降低了瀝青的粘結(jié)力。這樣一來層與層之間就會出現(xiàn)空隙，一旦路面受外力壓迫就會出現(xiàn)剝落產(chǎn)生裂縫。

2.處理層間結(jié)合不當

從高速路的瀝青路面進行取芯， 發(fā)現(xiàn)基層和面層之間并沒有透層油滲入痕跡，而且從取芯來看，要想獲取到基層與面層形成整體的芯，具有很大難度，因為幾乎二者都是分開的，粘結(jié)力較差，導致陡坡地段很容易出現(xiàn)車轍，產(chǎn)生裂縫。

3.交通荷載存在差異

從相關(guān)調(diào)查資料中可以看出，許多大型貨車的中軸載都遠遠超過了設(shè)計標準，超重載現(xiàn)象極為嚴重，如果在設(shè)計路面的過程中沒有考慮到這些因素，很容易會產(chǎn)生路面裂縫。

三、高速公路路面車轍類型

車轍是目前很常見的一種路面病害，主要是由于路面長時間受到反復的碾壓發(fā)生變形所致。車轍在正常情況下的形態(tài)都是凹進或凸起的，材料問題是車轍產(chǎn)生的主要原因，在施工過程中材料配比不合理道路基層就會逐漸變的松散，當長時間受到外力碾壓路面就會凹陷或凸起，車轍隨即形成。一般按照成因的不同車轍主要可以分為三種類型：（1）失穩(wěn)性車轍；（2）結(jié)構(gòu)型車轍；（3）壓密型車轍。

1.失穩(wěn)型車轍

路面長時間受到車輛的碾壓內(nèi)部基層就會逐漸發(fā)生變化，路基材料因為受到擠壓會出現(xiàn)或多或少的移位，導致整體結(jié)構(gòu)下陷或變得松散，這樣一來很容易形成失穩(wěn)型車轍。失穩(wěn)型車轍基本上屬車輪痕跡處居多，道路在施工過程中混合料穩(wěn)定性較差是導致失穩(wěn)型車轍產(chǎn)生的主要原因。這種車轍容易阻礙車輛行駛，基本上發(fā)生在上坡路段，成因很復雜。通常山區(qū)的高速公路這類車轍比較多。

2.結(jié)構(gòu)型車轍

一般情況下路基變形所引發(fā)的車轍就是結(jié)構(gòu)型車轍，這種車轍基本上都是永久性變形，呈U形，修復比較困難。

3.壓密型車轍

產(chǎn)生壓密性車轍主要是由于瀝青處理的原因，在施工過程中如果瀝青壓實度較差再受到過大的碾壓就會出現(xiàn)。

四、高速公路路面裂縫及車轍防治措施

1.對車轍采取的防治措施

（1）相關(guān)材料的選擇要符合標準

首先是集料：選擇集料的時候最好選擇粒徑較細的集料，保證其質(zhì)地堅硬，具有高強度，同時控制好含沙量，最好保持在10%以內(nèi)。如果想實用些可以用天然砂來改變性能，最好要加強壓實度，同時控制雜質(zhì)。其次是瀝青：盡量選擇軟化點高的瀝青，這樣的瀝青粘度大，具有較好的吸附力；路基層粘度要更大些，必要時候可以適當加入添加劑，保證瀝青的粘度符合施工要求。路表層可以選用改性瀝青，這種瀝青具有較高的粘度，可以從根本上提高混合料的水穩(wěn)定性，避免后期發(fā)生變形。再是添加劑：如果發(fā)現(xiàn)瀝青粘附力不好，可以選擇添加一些添加劑調(diào)和，例如水泥、石灰等堿性物質(zhì)都可以，這樣也就直接提高了路面的抗變形性。

（2）瀝青和混合料的配比要符合要求

施工過程中必須要合理控制瀝青用量，根據(jù)實際情況決定，同時合理配比，保證其符合施工規(guī)定。由于每一路段具有一定差異，因此瀝青也要根據(jù)路段的不同選擇不同的用量，適當調(diào)配。確定瀝青用量后，要合理配料，根據(jù)施工現(xiàn)場的天氣環(huán)境和施工環(huán)境選擇合適的級配，這樣才能充分發(fā)揮混合料的積極性能，保證路面施工質(zhì)量。

（3）合理的設(shè)計瀝青層面結(jié)構(gòu)

表層施工要保證具有良好的耐磨性以及抗老化性能；中間層要具備足夠的抗車轍能力；下面層主要是保證其抗水損害能力；最后是基層，也是最重要的一層，基層要具備一定的抗疲勞性和水穩(wěn)定。盡可能應(yīng)用混合式的基層，對于正在修建的高速公路都應(yīng)該使用半剛性的基層加上瀝青穩(wěn)定碎石基層共同組成混合式的基層，而瀝青的厚度應(yīng)該從過去15厘米加厚到18到22厘米，這樣可以有效降低基層間剪切應(yīng)力，降低半剛性的基層疲勞應(yīng)力，就能夠增強瀝青路面的整體抵抗車轍能力。

（4）控制好交通環(huán)境

如果處在夏季高溫時施工，一定要做好相關(guān)的安全工作。施工路段要封閉，嚴格控制重載的車輛通行。并且最好避開高溫時段施工，如果需要的話，一定要記得做好路面的灑水降溫等工作。

（5）使用混合料轉(zhuǎn)運車

在高速公路施工過程中應(yīng)該盡可能降低溫度離析與集料離析，使用混合料轉(zhuǎn)運車是攤鋪瀝青混凝土的最佳選擇，這樣可以在很大程度上控制集料的離析問題，有效提升瀝青混合料抗擊車轍的能力。

2.對裂縫采取的防治措施

（1）適量的噴撒乳化瀝青

如果路面的裂縫比較細小呈細紋狀，應(yīng)該首先將周圍雜質(zhì)清理干凈，然后采用適量的乳化瀝青噴灑病害部位，注意噴灑的一定要均勻適度，之后覆蓋一層薄薄的干燥粗砂，施工過程中控制好沙層厚度，最好保持在2mm到5mm之間，最后將其壓實即可。

（2）灌縫處理

如果裂縫的開裂程度并不是十分嚴重，可直接采用改性瀝青進行灌縫處理。首先用專門的機械將縫隙拓寬，然后清理裂縫內(nèi)部雜質(zhì)，同時還要確保裂縫內(nèi)必須干燥，最后用灌縫機將已經(jīng)加熱的瀝青緩緩的澆灌在裂縫中，待其干燥即可。

（3）采取局部修補

如果遇到一些例如麻面、坑洼、細紋等較為微小的病害，可以采取局部修補的方式加以處理。具體方法是采用切割機械將病害部位切割下來，然后清理周圍衛(wèi)生，保證無雜質(zhì)無砂石，在切割后的坑洼部位涂抹乳化瀝青，隨后利用混合料將其填平，并適當碾壓，保證其壓實密度達到規(guī)定標準。

五.結(jié)語

施工企業(yè)必須要轉(zhuǎn)變施工設(shè)計理念，做好各個路段的實地勘察，分析路面病害的產(chǎn)生原因，根據(jù)實際需要采取合理的措施及時加以修補，同時也要注意做好病害防御，具備足夠的前瞻性，保證從根本上增加路面的使用性能，延長其使用壽命。

（作者單位：菏澤市公路管理局工程二處）