山區(qū)公路瀝青路面病害原因分析及防治措施

陳偉

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

山區(qū)公路瀝青路面病害原因分析及防治措施

陳偉

（海南省公路管理局白沙公路分局,海南 白沙 572800）

瀝青公路路面病害嚴(yán)重影響公路的正常通行,通過(guò)對(duì)山區(qū)瀝青路面常見(jiàn)病害與成因的分析,制定了瀝青路面病害有效的防治措施,為相關(guān)工作人員提供參考。

山區(qū)公路；瀝青路面；病害原因；防治措施

0 引言

近年來(lái)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健增長(zhǎng)的背景下,我國(guó)特別重視公路工程建設(shè)工程。其中山區(qū)公路在很大程度上影響著山區(qū)居民的日常生活及工作,為了推動(dòng)山區(qū)的發(fā)展,做好山區(qū)公路的建設(shè)工作便顯得極為重要。由于山區(qū)溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛,具有春早夏長(zhǎng)、秋雨連綿、多霧的特點(diǎn),做好瀝青路面的養(yǎng)護(hù)工作又是一項(xiàng)重點(diǎn)工作及難點(diǎn)工作,在該項(xiàng)工作當(dāng)中,需融合諸多技術(shù)。鑒于此,為了使山區(qū)公路建設(shè)工作更具完善性,本文主要對(duì)“山區(qū)公路瀝青路面病害原因分析及防治措施”進(jìn)行分析與探究,具有較為深遠(yuǎn)的重要意義。

1 山區(qū)瀝青路面病害的特點(diǎn)

瀝青路面在行車(chē)荷載與自然因素（如雨、溫度變化以及路基土質(zhì)、水文狀況差異等）的反復(fù)作用下,將產(chǎn)生塑性變形積累、剪力彎拉應(yīng)變和彈性疲勞等現(xiàn)象。隨著交通量的不斷增長(zhǎng),超載車(chē)輛不斷增多,瀝青路面使用期限延長(zhǎng),或基于設(shè)計(jì)、施工等方面造成質(zhì)量缺陷,各種病害在日常養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)過(guò)程中不及時(shí)處理,瀝青路面就會(huì)發(fā)生各種損壞或破壞。常見(jiàn)的瀝青路面損壞形式有車(chē)轍、裂縫、松散與坑槽、脫皮、沉陷、油包、泛油、翻漿、啃邊等。瀝青路面的病害通常分為早期病害和長(zhǎng)期病害兩種形式,其破壞形成主要包括以下幾種:

（1）瀝青路面的縱、橫向的永久性變形,夏季高溫期在重載車(chē)輛作用下造成流動(dòng)性車(chē)轍,造成路面平整度下降。

（2）路面的橫向開(kāi)裂,包括溫縮裂縫及半剛性基層開(kāi)裂或水泥混凝土路面接縫引起的反射裂縫,水從裂縫中進(jìn)入路面內(nèi)部,引起承載能力下降的破壞。

（3）水損害破壞。

在瀝青路面的破壞形式中,位于第一位的,即最普遍又最嚴(yán)重的就是水損害破壞。它使瀝青路面在很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)松散、坑槽,甚至導(dǎo)致全面崩潰,其破壞形式的直觀性會(huì)造成很大的社會(huì)負(fù)面影響。位于第二位的是高溫車(chē)轍。在通車(chē)后的不長(zhǎng)時(shí)間,由于車(chē)轍而對(duì)行車(chē)道挖除重鋪的現(xiàn)象也很常見(jiàn),這是瀝青路面病害的主要形式。

2 山區(qū)瀝青路面病害形成的原因

2.1 山區(qū)瀝青路面水損害的形成原因

瀝青路面的水損害是指瀝青路面在水的作用下,瀝青逐漸喪失與礦料之間的黏結(jié)力,從礦料表面剝落,在車(chē)輛的反復(fù)作用下瀝青面層呈松散狀態(tài),以致礦料從路面脫落形成坑槽。其形成的原因主要有以下幾種情況。

2.1.1 礦料的選用

瀝青路面產(chǎn)生松散剝落的最大原因可能是由于瀝青與礦料之間的黏附性較差,或者是采用的抗剝落劑沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的,在水或冰凍的作用下,瀝青從礦料表面剝落。

2.1.2 配合比設(shè)計(jì)

由于瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率過(guò)大,礦料級(jí)配組成不合理,造成路面泌水性差,混合料穩(wěn)定性不足。

2.1.3 施工

（1）原材料生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆放過(guò)程中造成原材料離析,以及瀝青混合料在裝料、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中造成的嚴(yán)重離析情況。

（2）在鋪筑瀝青混合料的過(guò)程中造成縱、橫接縫、路邊緣部位離析情況。

（3）在施工過(guò)程中由于過(guò)分追求表面平整度,不敢放開(kāi)壓實(shí),導(dǎo)致施工壓實(shí)度不足或壓實(shí)度數(shù)據(jù)不真實(shí)。

（4）施工時(shí)的嚴(yán)重污染造成各結(jié)構(gòu)層層間黏結(jié)性不好,影響路面整體性。

2.2 山區(qū)瀝青路面車(chē)轍的形成原因

車(chē)轍除了影響行車(chē)舒適性外,還對(duì)交通安全有直接影響,在正常情況下,瀝青路面的車(chē)轍有以下幾種類(lèi)型。

2.2.1 結(jié)構(gòu)型車(chē)轍

形成原因是由于荷載作用超過(guò)路面各層的強(qiáng)度,使瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生永久性變形。這種車(chē)轍的寬度較大,兩側(cè)沒(méi)有隆起現(xiàn)象,橫斷面呈V形。一般不會(huì)發(fā)生在半剛性基層的路基中,因?yàn)榘雱傂曰鶎佑休^大的強(qiáng)度和剛度,基層和基層以下的變形極小,除基層施工不良外,結(jié)構(gòu)型車(chē)轍很少見(jiàn)。

2.2.2 流動(dòng)性車(chē)轍

流動(dòng)性車(chē)轍是在溫度較高的季節(jié),經(jīng)車(chē)輛碾壓的反復(fù)作用,荷載的剪應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度,使路面形成永久變形和塑性流動(dòng)變形。這種車(chē)轍的特點(diǎn)是在車(chē)輪作用處下凹而兩側(cè)伴有隆起現(xiàn)象,構(gòu)成W形車(chē)轍,且內(nèi)外側(cè)呈對(duì)稱形狀。瀝青路面的車(chē)轍基本都是屬于流動(dòng)性車(chē)轍。

2.2.3 壓密性車(chē)轍

壓密性車(chē)轍是由于路面本身壓密造成的,是一種非正常的車(chē)轍,在我們身邊常有發(fā)生。其產(chǎn)生的主要原因是片面追求平整度,在降低溫度后碾壓,造成壓實(shí)度不足。這種車(chē)轍的特點(diǎn)是只有輪跡帶處的下凹,也呈V形或W形,但兩側(cè)沒(méi)有隆起。

2.3 山區(qū)瀝青路面裂縫的形成原因

瀝青路面在使用期開(kāi)裂是全國(guó)普遍存在的問(wèn)題,它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入的水分使基層甚至路基軟化,導(dǎo)致路面承載力下降,又在行車(chē)荷載作用下,產(chǎn)生唧漿、臺(tái)階、網(wǎng)裂,從而加速路面破壞。瀝青路面的裂縫從表現(xiàn)形式上看可分為縱、橫向裂縫和網(wǎng)狀裂縫三種類(lèi)型。

2.3.1 橫向裂縫

是指基本上垂直于行車(chē)方向的裂縫。按其成因不同,又可分為荷載型裂縫與非荷載型裂縫。非荷載型裂縫是橫向裂縫的主要表現(xiàn)形式,在橫向裂縫中占絕大部分。其形成的原因復(fù)雜,可以是溫縮裂縫、反射裂縫、不均勻沉降裂縫、凍脹裂縫、施工裂縫、構(gòu)造物接頭裂縫、老化裂縫。其中,最主要的是溫縮裂縫和半剛性基層開(kāi)裂引起的反射性裂縫。產(chǎn)生溫縮裂縫的原因是由于瀝青路面是在溫度應(yīng)力的反復(fù)作用下,裂縫逐漸發(fā)展與擴(kuò)張而形成的溫度疲勞裂縫；產(chǎn)生反射性裂縫的主要原因是由于半剛性基層先于瀝青面層開(kāi)裂,在荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力的共同作用下,在基層開(kāi)裂處的面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致面層底部在上方大體相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)裂,而后逐漸向上或向下擴(kuò)展使裂縫貫穿。

荷載型裂縫是路面承受能力下降,強(qiáng)度不足以承擔(dān)車(chē)輛荷載或者反復(fù)循環(huán)荷載作用引起的疲勞所產(chǎn)生的損害。其產(chǎn)生的原因是由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)、配合比不當(dāng)、拌和不均勻、施工質(zhì)量低劣,或者是由于車(chē)輛嚴(yán)重超載,致使半剛性基層瀝青路面在反復(fù)的交通荷載作用下,瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而斷裂。

2.3.2 縱向裂縫

它產(chǎn)生的原因有除了荷載作用過(guò)大、承載力不足引起的縱向開(kāi)裂外,還有瀝青面層分路幅攤鋪時(shí)施工縱向接縫沒(méi)有做好而產(chǎn)生的裂縫,也有可能是路基壓實(shí)度不均勻或由于路基邊緣受水侵蝕產(chǎn)生不均勻沉降而引起的縱向裂縫。

2.3.3 網(wǎng)狀裂縫

它是由單根裂縫發(fā)展而引起的,其主要形成原因有:由于路面的整體強(qiáng)度不足,尤其是基層的強(qiáng)度過(guò)低引起的；瀝青在施工期間以及長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中瀝青老化引起的；路面出現(xiàn)開(kāi)裂后未及時(shí)封填,致使水分滲入下層,尤其是在融雪期間凍融作用下引起的裂縫。

3 山區(qū)瀝青路面病害的防治措施

3.1 山區(qū)瀝青路面的水損害的防治措施

3.1.1 材料的選用及生產(chǎn)控制措施

（1）在選擇集料時(shí)盡可能選擇與瀝青黏附性好的材料。根據(jù)調(diào)查,95%的路面集料對(duì)路面質(zhì)量至關(guān)重要,所以選用集料必須建立健全的“集料準(zhǔn)入制度”,提高集料指標(biāo)、增加集料的高溫壓碎值。細(xì)集料盡可能采用機(jī)制砂來(lái)代替石屑。集料的生產(chǎn)采用反擊破和整形破設(shè)備,控制針片狀含量,安裝二級(jí)除塵設(shè)備嚴(yán)格控制0.075 mm以下含量。

（2）選用針入度較小的瀝青,條件允許的情況下盡可能選用改性瀝青,加強(qiáng)瀝青與集料間的黏結(jié)力。

（3）盡量采用摻加消石灰或具有長(zhǎng)期有效的抗剝落劑。

3.1.2 配合比設(shè)計(jì)控制措施

（1）配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格控制空隙率,統(tǒng)一空隙率的計(jì)算方法。設(shè)計(jì)礦料級(jí)配盡量采用S形,嚴(yán)格控制集料粒徑與各層厚度間的關(guān)系。

（2）合理選擇瀝青面層的構(gòu)造深度和滲水系數(shù)指標(biāo)。

（3）確保水穩(wěn)定性檢驗(yàn)指標(biāo)（雙指標(biāo)）合格。

3.1.3 施工過(guò)程控制措施

（1）細(xì)集料必須搭棚或覆蓋,防止下雨潮濕。（2）加強(qiáng)施工過(guò)程控制,進(jìn)行路面離析檢驗(yàn)。（3）盡可能減小原材料生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆放、使用過(guò)程中造成的離析；減小瀝青混合料在裝料、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中的離析,不采用全幅攤鋪瀝青混合料,在分幅攤鋪過(guò)程中認(rèn)真做好縱向、橫向接縫。

（4）通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段合理配備壓實(shí)機(jī)具,宜優(yōu)先采用輪胎式壓路機(jī)搓揉碾壓,提高泌水性。

（5）確保壓實(shí)厚度與最大粒徑相匹配,防止片面追求平整度而影響壓實(shí)度,改變完全鉆孔檢測(cè)結(jié)果,重點(diǎn)控制施工工藝,防止試驗(yàn)數(shù)據(jù)弄虛作假。

（6）改變標(biāo)段劃分方法,基層、面層宜連續(xù)施工,強(qiáng)化噴灑黏層油,確保瀝青面層層間結(jié)合良好。

（7）改變?nèi)榛癁r青的噴灑時(shí)間,更換乳化瀝青品種,采用稀釋瀝青,保證透層油透入深度不小于規(guī)范要求。

3.2 山區(qū)瀝青路面車(chē)轍的防治措施

3.2.1 原材料的選用

（1）瀝青。宜選用稠度大、PI值大、標(biāo)號(hào)小的瀝青,或選用SBS、PE等改性瀝青。

（2）集料。必須選用抗車(chē)轍能力強(qiáng)的石料,如玄武巖、花崗巖等。集料應(yīng)具有良好的紋理粗糙度和棱角性,形狀接近立方體,細(xì)集料應(yīng)選用機(jī)制砂。各種規(guī)格的集料不宜堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3.2.2 設(shè)計(jì)階段控制措施

（1）合理地設(shè)計(jì)路面厚度并盡量減少瀝青用量,適當(dāng)增加粉油比（不小于1～1.2）,合理地設(shè)計(jì)混合料空隙率。

（2）面層設(shè)計(jì)時(shí)選用崁擠型的瀝青混合料類(lèi)型,如SMA、OGFC、崁擠的AC等。

3.2.3 施工階段控制措施

在瀝青路面施工過(guò)程中盡量減小瀝青混合料的離析,合理配置壓實(shí)機(jī)具,提高瀝青面層的壓實(shí)度。

3.3 山區(qū)瀝青路面裂縫的防治措施

3.3.1 橫向裂縫的解決措施

（1）裂縫邊緣輪廓不清晰,尚未發(fā)展出支縫的輕微裂縫,可不做處理。

（2）裂縫邊緣輪廓清晰,尚未發(fā)展出支縫的裂縫,采用裂縫貼進(jìn)行封閉處理,其施工要求如下:清除裂縫塵土和臟物,保持縫面清潔、干燥。裂縫貼的寬度大于裂縫的寬度3～5 cm,嚴(yán)禁污染裂縫貼的粘貼面為加強(qiáng)與舊路面的黏結(jié),用液化氣噴槍烘烤縫面和裂縫貼。

（3）已經(jīng)發(fā)展出支縫,表面尚未出現(xiàn)明顯的唧漿或沉陷變形的裂縫,一般在裂縫兩邊各開(kāi)挖至少50 cm寬(視裂縫的寬度及彎曲程度確定)至瀝青面層的中面層頂面,在裂縫上對(duì)中鋪貼至少50 cm寬的SBS改性瀝青防水卷材。裂縫一般是彎曲的,卷材的實(shí)際寬度應(yīng)根據(jù)每一條縫的走向,卷材邊緣距裂縫邊緣的距離不得小于25 cm,且盡可能保證居中的位置。

3.3.2 縱向裂縫的解決措施

（1）嚴(yán)格按照規(guī)范要求、設(shè)計(jì)文件填筑好路基、鋪筑好基層,使各項(xiàng)指標(biāo)都滿足工程質(zhì)量要求；在攤鋪瀝青面層時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)范處理好縱向接縫。

（2）如果路基沉降已經(jīng)穩(wěn)定,則與處理路基沉降引起的橫向裂縫方式一樣;如果沉降未穩(wěn)定,則僅需要灌縫,將水堵住即可。

3.3.3 網(wǎng)狀裂縫的解決措施

在設(shè)計(jì)時(shí),宜選用抗老化性能好的瀝青、瀝青混合料；尤其在瀝青面層施工前,必須處理好基層,且在瀝青路面投入使用后,加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和日常性養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)公路瀝青路面的病害是十分常見(jiàn)的問(wèn)題,病害的形式有許多種,比如裂縫、下陷、松散、泛油和推移等；影響公路瀝青路面出現(xiàn)病害的因素也有許多,比如原材料因素、設(shè)計(jì)因素、氣候因素和施工因素等。公路瀝青路面一旦出現(xiàn)病害,將會(huì)影響車(chē)輛的安全和行駛,降低公路的使用壽命,甚至造成生命安全隱患。因此公路管理部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)各方面的質(zhì)量控制,比如原料、施工和設(shè)計(jì)方面的質(zhì)量控制,只有這樣才能提高公路的使用壽命,保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)社會(huì)的快速發(fā)展。

[1]于正龍.公路瀝青路面病害成因與預(yù)防處理對(duì)策[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2013（8）:59-61.

[2]劉成凱.公路瀝青路面病害的防治[J].科技視界,2013（16）:156.

[3]孫海平.瀝青路面病害的成因及處理[J].甘肅科技,2011,27（24）: 133-135.

U418.6

B

1009-7716（2017）07-0209-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.065

2017-03-16

陳偉（1982-）,男,廣東信宜人,工程師,從事道路與橋梁施工工作。