公路工程施工過(guò)程中路面裂縫的成因及質(zhì)量控制方法重點(diǎn)探尋

劉維

摘 要： 我國(guó)當(dāng)前的公路建設(shè)中，半剛性基層瀝青路面的主要的結(jié)構(gòu)形式。該種結(jié)構(gòu)具有表面平整、耐磨性好、安全性高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，作為公路路面是比較優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)選擇。但瀝青路面裂縫問(wèn)題始終是難以結(jié)局的難題，本文將從公路工程施工過(guò)程中路面裂縫的成因角度出發(fā)，探討公路工程施工過(guò)程中的質(zhì)量控制方法，以期提出若能夠干切實(shí)有效延長(zhǎng)瀝青路面壽命的施工策略。

關(guān)鍵詞： 公路施工;路面裂縫;質(zhì)量控制

【中圖分類(lèi)號(hào)】U416.2 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）07-0117-01

上世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高、工業(yè)建設(shè)速度的增加，尤其是石油資源的開(kāi)發(fā)利用，瀝青路面結(jié)構(gòu)逐漸取代砂土路面成為公路建設(shè)的主要結(jié)構(gòu)選擇。進(jìn)入80年代后，工業(yè)發(fā)展水平的進(jìn)一步提高使得高速公路的建設(shè)提上日程，瀝青路面具有表面平整、耐磨性好、安全性高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，是高速公路的主流結(jié)構(gòu)選擇。然而，隨著時(shí)間的推移，我國(guó)早期建設(shè)的瀝青路面公路或多或少都出現(xiàn)了裂縫問(wèn)題。

1 公路裂縫的危害

半剛性基層瀝青混凝土路面是我國(guó)高等級(jí)公路的主要結(jié)構(gòu)形式，但該路面結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)早期容易因裂縫而出現(xiàn)各種病害，其中道路裂縫是半剛性基層瀝青面層最主要的早期破壞形式之一。如何有效地控制其產(chǎn)生、發(fā)展和降低對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響至今仍是道路工程界面臨的一大難題。

裂縫不僅影響路面的美觀，還會(huì)嚴(yán)重降低公路的使用性能。除影響行車(chē)平穩(wěn)外，還會(huì)降低公路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低車(chē)輛的摩擦力，使行車(chē)操控性能下降，行車(chē)安全性降低。裂縫還會(huì)隨著公路的使用進(jìn)一步擴(kuò)張，如不妥善處理，最終會(huì)導(dǎo)致公路出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，失去交通使用的功能。公路裂縫不僅縮短公路的使用壽命，還會(huì)增加公路的維護(hù)成本，其危害不容小覷。

2 公路裂縫的成因分析

瀝青路面的裂縫多出現(xiàn)在冬季，其成因相對(duì)復(fù)雜多樣，下面介紹我國(guó)公路裂縫問(wèn)題的幾種主要成因。

2.1 反射性裂縫。瀝青材料的導(dǎo)熱性能比較差，因此瀝青路面的面層上下層溫差變化幅度較大，瀝青路面表層因季節(jié)和晝夜變化，溫差變化大，下層則溫差變化小。這種溫差變化差異導(dǎo)致瀝青路面表層和底層因冷熱變化產(chǎn)生的拉伸與收縮幅度不同，對(duì)路面的瀝青材料產(chǎn)生拉力。這種拉力長(zhǎng)期作用下，產(chǎn)生的拉應(yīng)變形超過(guò)瀝青材料的屈服應(yīng)變極限，就會(huì)造成路面出現(xiàn)反射性裂縫。反射性裂縫是由上下應(yīng)力變化而產(chǎn)生的，所以大多數(shù)是垂直于路面的。公路本身要承受通過(guò)交通工具的荷載，交通荷載會(huì)使得公路局部受力情況更加復(fù)雜。研究認(rèn)為，瀝青公路的反射性裂縫處的應(yīng)力狀態(tài)更易受交通荷載的影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定的形變，更易導(dǎo)致瀝青材料疲勞，加劇裂縫的形成和擴(kuò)張。

2.2 溫度裂縫。溫度變化會(huì)使瀝青材料的性質(zhì)產(chǎn)生變化。溫度下降時(shí)，瀝青變硬并且收縮，這種收縮會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力對(duì)抗路面的抗拉力，產(chǎn)生裂縫。等到溫度上升時(shí)，瀝青開(kāi)始膨脹，裂縫也會(huì)隨之?dāng)U大。溫度裂縫是由于材料的收縮和擴(kuò)展產(chǎn)生的，多為橫向裂縫。一年之中的氣候變化和一天的晝夜變化會(huì)使路面反復(fù)經(jīng)過(guò)收縮和擴(kuò)張，這導(dǎo)致拉應(yīng)力對(duì)抗抗拉力和內(nèi)應(yīng)阻力循環(huán)，這種循環(huán)變化會(huì)使路面材料出現(xiàn)疲勞，進(jìn)一步降低路面壽命，加速裂縫的形成。

2.3 外界破壞性裂縫。除溫度變化導(dǎo)致的兩種裂縫外，外界環(huán)境的破壞也會(huì)使路面出現(xiàn)裂縫。這其中，最為常見(jiàn)的就是水損害性裂縫。水可以進(jìn)入路面的瀝青和其他材料的縫隙中，使路面粘結(jié)力大幅降低，導(dǎo)致瀝青和集料脫離，產(chǎn)生裂縫。路面滲水還會(huì)加劇溫度形變，導(dǎo)致路面變軟，降低路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。除水損害外，因路面下的管道施工，機(jī)器鏟雪，重型卡車(chē)荷載等原因也會(huì)對(duì)路面造成機(jī)械性損害，這些損害大部分是不可逆的，一旦出現(xiàn)裂縫，很難再進(jìn)行修復(fù)工作。

3 公路施工中應(yīng)對(duì)裂縫的措施

3.1 使用優(yōu)質(zhì)材料。研究表明，使用改良型瀝青在其他條件都相同的情況下能刻較大程度的改善公路出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題。瀝青的混合比例和其他材料的選擇也會(huì)影響路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在道路施工的過(guò)程中，必須嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家制定的道路施工工程規(guī)范選取合適的瀝青和集料，依據(jù)現(xiàn)實(shí)條件進(jìn)行合理的水泥配比。材料進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，必須有專(zhuān)人驗(yàn)收，不合格的材料一律禁止使用?；旌蠒r(shí)的比例必須精確控制，盡量減少誤差。對(duì)攪拌工藝也要不斷改進(jìn)優(yōu)化，注意保持濕度，盡快碾壓成型。

3.2 鋪設(shè)土工織物。土工織物是一種在路面下鋪設(shè)土工織物作為夾層，防止突然與瀝青材料互相滲透的公路施工技術(shù)。該技術(shù)可起到隔離和排水功能，能有效增強(qiáng)路面地基承載力，還可減少滲水對(duì)路面基底的損害。

土工織物在防治路面裂縫方面具有如下優(yōu)勢(shì)：第一、土工織物作為中間夾層，可以將不同類(lèi)型的材料之間隔離開(kāi)來(lái)，起到保障路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的功能;第二、土工織物可以封閉膨脹和凍脹的土壤層，并且防治水分滲入路面結(jié)構(gòu)，降低水損害;第三、土工織物的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定，可分散路面的應(yīng)力，將結(jié)構(gòu)拉力轉(zhuǎn)移至土壤層中，提升結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，增強(qiáng)路面承載能力;第四、土工織物本身的有一定吸水和排水的效應(yīng)，可以有效幫助地基排水;第五、土工織物有一定防護(hù)能力，對(duì)地下水沖蝕、土層變動(dòng)都有一定抵抗能力。

3.3 改良基層路面鋪設(shè)工藝。對(duì)于舊的混凝土路面而言，在其基礎(chǔ)上鋪設(shè)瀝青路面時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)的工藝方式舊路面變形而將應(yīng)力傳導(dǎo)至瀝青路面上致使路面裂縫出現(xiàn)。對(duì)舊的路面進(jìn)行碎石化處理是一種行之有效的方法。

基層路面碎石化是將原本的混凝土路面破碎成微小顆粒后，再在其上鋪設(shè)瀝青路面，這種方式從根源上消除了基層的集中應(yīng)力和形變，可有效減緩裂縫產(chǎn)生的速度。

3.4 優(yōu)化路面內(nèi)部排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水損害也是路面裂縫的一大重要成因，設(shè)置合理的排水系統(tǒng)可以降低減少水損害對(duì)路面的危害。目前主要的路面內(nèi)排水系統(tǒng)主要是設(shè)置排水基層，這項(xiàng)技術(shù)多用于國(guó)家級(jí)高速公路，在路面基層的碎石和道路基底之間設(shè)置一層具有孔隙的排水穩(wěn)定層。該層面由水泥和有一定孔隙的集料混合而成，既能保證有足夠的強(qiáng)度對(duì)抗形變，又可以有效排出路面內(nèi)部的水分。該層面的設(shè)置減少水損害對(duì)路面的傷害，有效增加了路面的強(qiáng)度和使用壽命。

結(jié)束語(yǔ)：致使路面出現(xiàn)裂縫的原因有很多，除科學(xué)合理的后期維護(hù)工作外，在施工進(jìn)程中就通過(guò)合理的方式延長(zhǎng)路面壽命，延長(zhǎng)裂縫出現(xiàn)的時(shí)間，降低其擴(kuò)大的速度，也是值得仔細(xì)思考的問(wèn)題。瀝青路面出現(xiàn)裂縫是一種普遍現(xiàn)象，是一種不可抗力，因此，相關(guān)的研究和預(yù)防工作還有待進(jìn)一步的展開(kāi)。

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