高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因及防治措施探討

王興來

摘 要：近年來，我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)可以說是飛速增長，這推動著國家的進(jìn)步和人民生活水平的提升，我國高速公路建設(shè)工程里程數(shù)也逐年增加。2019年8月開工建設(shè)的肅北至沙棗園一級公路建設(shè)項(xiàng)目，位于甘肅省酒泉市敦煌市和肅北蒙古族自治縣境內(nèi)，地處河西走廊西端、祁連山北麓。屬于典型的內(nèi)陸高寒荒漠草原氣候，年平均氣溫6.3℃，1月平均氣溫-7.9℃，極端最低溫度-25.1℃。肅北至沙棗園一級公路的建設(shè)能夠有效改善肅北縣、酒泉市的交通環(huán)境，極大地促進(jìn)同周邊城市之間的交通聯(lián)系與經(jīng)濟(jì)往來，對建設(shè)絲路文明與生態(tài)資源特色發(fā)展區(qū)，以敦煌作為地區(qū)中心城市地位，支持敦煌建設(shè)國際文化旅游名城和綠洲田園城市，并帶動周邊城鎮(zhèn)共同發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)貿(mào)流通，創(chuàng)造有利的投資環(huán)境具有極其重要的作用。而肅沙一級公路的建設(shè)過程中，建設(shè)者們面臨著各種各樣的影響，天氣的惡劣、晝夜溫差的巨大、風(fēng)沙的困擾等等，本篇文章就此角度出發(fā)，探索高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因及防治措施，為高海拔地區(qū)高速公路的建設(shè)施工提供微薄依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高海拔;大溫差;高速公路;瀝青路面

0 引言

我國國土疆域遼闊，很多地方地處高海拔地區(qū)，晝夜溫差大是高海拔地區(qū)最明顯的特點(diǎn)，而這對于該地區(qū)的高速公路建設(shè)施工來說是致命影響，大溫差會導(dǎo)致路面開裂，直接降低公路的使用壽命和安全性。認(rèn)清當(dāng)前高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫的形成原因，可以針對性地采取措施進(jìn)行解決，從根本上提升高海拔大溫差地區(qū)高速公路的耐久性和壽命，保障公路運(yùn)行的通暢和出行人員的生命財(cái)產(chǎn)完整與安全。

1 高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因分析

（1）溫度影響。由于溫度的影響而產(chǎn)生裂縫，這是高海拔大溫差地區(qū)高速公路常見的問題之一。眾所周知，高海拔大溫差地區(qū)最大的特點(diǎn)就是晝夜溫差大、紫外線強(qiáng)烈，而這對于瀝青這種材料而言是致命的影響因素，會導(dǎo)致瀝青老化的速度變快，氣溫驟降時(shí)瀝青路面的溫度極度收縮，瀝青材料本身的彈力松弛性較好，一般情況下面對溫度的升降自己會有所調(diào)整，但高海拔大溫差地區(qū)溫度的升降范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了瀝青的可承受范圍，并且瀝青材料是與其他材料混合使用，這就更降低了瀝青松弛性隨溫度變化而變化的性能，進(jìn)而溫度裂縫由此產(chǎn)生[1]。

（2）反射影響。反射影響而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)也是高海拔大溫差地區(qū)的常見問題之一。我國高速公路建設(shè)中基層大多選用的是半剛性基層，這種基層本身強(qiáng)度較高、承載能力好，并且能夠在一定程度上減少公路施工使用材料，對于節(jié)約成本而言十分有效。但是，半剛性基層的缺點(diǎn)在于容易形成存在一定間距與寬度的板塊，主要是因?yàn)楦煽s與溫度開裂原因，這就會導(dǎo)致壓力承受性降低。同時(shí)，干縮裂縫與溫度裂縫的逐漸向上延伸，會慢慢的將此反射至公路表面，這就是反射裂縫的出現(xiàn)，當(dāng)下雨時(shí)雨水就會隨著裂縫滲入地下基層，最終造成基層內(nèi)部出現(xiàn)唧泥，唧泥又會降低半剛性基層和瀝青路面層之間的黏結(jié)力，這些問題的綜合影響的則是公路路面結(jié)構(gòu)的被破壞。

（3）疲勞所致。疲勞所致裂縫的產(chǎn)生主要是因?yàn)楣仿访媸褂玫钠谛浴８咚俟菲诹芽p的傳遞是自上而下的，一般是瀝青路面的表層出現(xiàn)裂縫，然后在汽車通行壓力和其它因素影響下這種壓力逐漸向下延伸，并帶動著裂縫逐漸向下擴(kuò)散。導(dǎo)致公路疲勞的原因有兩點(diǎn)：1）公路在施工階段中對基層的壓實(shí)度不夠，導(dǎo)致基層建設(shè)沒有良好的成型而引發(fā)公路疲勞;2）公路的路面基層強(qiáng)度過大，后期鋪筑瀝青時(shí)導(dǎo)致基層開裂，并且在使用過程中出現(xiàn)荷載性能下降的問題，最終導(dǎo)致裂縫擴(kuò)散、路面受損[2]。

（4）凍脹原因。凍脹原因?qū)е碌牧芽p主要跟地區(qū)氣候有關(guān)，高海拔大溫差地區(qū)本身氣候與平原的差異就比較大，一般在冬季時(shí)高海拔地區(qū)的溫度極低，并且凍季時(shí)間比較長，這對于公路而言都是極大的挑戰(zhàn)。高海拔大溫差地區(qū)天氣寒冷之時(shí)會導(dǎo)致路基中的水分出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰會讓路基中的積水體積增大，而這會讓路基有一定的膨脹，當(dāng)春天到來時(shí)冰體開始融化，融化之后路基的膨脹度卻沒有隨著減小，并且在這個(gè)過程中路基的滲透性能還有可能受到影響，進(jìn)而裂縫隨之產(chǎn)生，向上蔓延直接引起瀝青路面開裂。

2 高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫防治措施探討

（1）溫度影響的防治。首先是瀝青的選擇，高海拔大溫差地區(qū)應(yīng)當(dāng)選用低溫延度和針入度大，但粘度稍低的瀝青，以保證其在面對大溫差時(shí)有較好的變形能力或者使用溫度敏感度較低的瀝青與PG分級較小的瀝青結(jié)合料;其次是科學(xué)選擇集料，成型的瀝青混合料中，一般選用吸水率較小的集料，并且粗集料的吸水率要注意控制在2%以下，碎石則是100%軋制;最后是油量的控制與纖維的添加，油量要控制在可以充分保證瀝青抗裂性能的基礎(chǔ)上，而添加的纖維要注意具備吸油和加筋作用，這樣能確保降低裂縫的產(chǎn)生概率。此外，施工過程中需要格外注意壓實(shí)度與接縫處理，要在避免冷接縫的同時(shí)做好排水工作[3]。

（2）反射影響的防治。對于高海拔大溫差地區(qū)高速公路反射裂縫的防治而言，主要有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，需要盡可能的降低無機(jī)結(jié)合料與穩(wěn)定料的收縮性和抗裂性，促使半剛性基層有效降低產(chǎn)生裂縫的概率，以此從源頭上防治裂縫出現(xiàn);第二，施工中需要加大瀝青路面的基層鋪設(shè)厚度，促使瀝青基層和半剛性基層之間保持良好的應(yīng)力吸收，或者可以選擇使用柔性基層，這樣能夠減少反射裂縫的發(fā)生概率;第三，高速公路施工中，水泥材料和其他集料的使用要注意控制用量，適當(dāng)減小水泥集料的強(qiáng)度與剛性，從而增強(qiáng)公路的柔韌性，避免裂縫產(chǎn)生。

（3）疲勞使用的防治。高海拔大溫差地區(qū)高速公路疲勞裂縫的防治有四點(diǎn)內(nèi)容：1）瀝青主材料的選擇，可以替換使用改性瀝青，但要在施工中增加用量，并且需要配合級配較細(xì)、不透水的瀝青混合料;2）根據(jù)地區(qū)環(huán)境的不同適當(dāng)加厚瀝青鋪設(shè)厚度，厚度的增加中瀝青底層拉應(yīng)力的驗(yàn)算是重點(diǎn);3）公路施工過程中對其噴灑黏層油，這可以提高瀝青路面的粘結(jié)力，促使路面形成完整的整體，從而直接性避免疲勞裂縫的產(chǎn)生;4）合理施工，這一點(diǎn)其實(shí)可以說是防治所有裂縫出現(xiàn)的有效途徑，施工過程中加強(qiáng)監(jiān)管和控制，是從根源上解決路面裂縫的關(guān)鍵。

（4）凍脹裂縫的防治。高海拔大溫差地區(qū)高速公路凍脹裂縫的防治相對來說是特殊存在，路基凍脹是這一問題出現(xiàn)的主要原因[4]?；诖?，高海拔大溫差地區(qū)高速公路施工期間務(wù)必要做好排水工作，要注意嚴(yán)格選用透水性較好的材料來填筑路基，嚴(yán)寒地帶路段在凍季時(shí)期可以采用粗砂或者是爐渣防護(hù)，這種透水性較高的輔助材料可以加強(qiáng)公路透水隔離層的性能，保障公路更好的應(yīng)對凍季、避免路基凍脹，從而減小凍脹裂縫的出現(xiàn)概率。砂石等輔佐性材料的選用也要注意考慮磨損性，不能對公路路面造成損壞，以避免影響使用的年限和安全。

3 結(jié)語

總而言之，高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫的出現(xiàn)是多方面原因造成的，主要包括溫度、反射、疲勞、凍脹等原因，這些因素下公路路面裂縫的出現(xiàn)都會直接影響公路的使用壽命和安全性，有效防治各種裂縫的產(chǎn)生是高海拔大溫差地區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵。不同裂縫的產(chǎn)生所采取的防治措施不同，在確保有效實(shí)施裂縫防治的同時(shí)，施工建設(shè)單位也要注意加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的管理，保證每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都是標(biāo)準(zhǔn)或者是超標(biāo)準(zhǔn)的，是保障公路建設(shè)質(zhì)量良好的重點(diǎn)，施工與管理同樣保持水平穩(wěn)定，可有效確保路面裂縫的出現(xiàn)概率降低。由此一來，高海拔大溫差地區(qū)高速公路的運(yùn)行和出行者的安全都能夠得到保障，我國高速公路的建設(shè)和發(fā)展也能獲得一定的動力與支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]卓吉.西藏地區(qū)水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量控制研究[D].長安大學(xué)，2016.

[2]徐曉瑋.寒區(qū)道路瀝青路面病害特征及其施工對策研究[D].長安大學(xué)，2017.

[3]姚曉康.高海拔山區(qū)公路半剛性基層抗裂性研究[D].重慶交通大學(xué)，2017.

[4]張傳峰.復(fù)雜水熱環(huán)境下共玉高速凍土沼澤區(qū)路基變形及其防治研究[D].成都理工大學(xué)，2020.