高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策

范永福

（紅河州公路路政管理支隊(duì)，云南 蒙自 661100）

0 引言

近年來(lái)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，隨著“內(nèi)通外聯(lián)”的現(xiàn)代化交通體系的構(gòu)建，使公路網(wǎng)絡(luò)布局得到不斷完善，以推動(dòng)公路工程的發(fā)展進(jìn)入“快車(chē)道”，由于車(chē)輛的增加和人們安全意識(shí)的提高，為保障國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，高速公路的瀝青路面的使用年限備受全社會(huì)的廣泛關(guān)注。瀝青混凝土具有良好的適應(yīng)性和行駛舒適性，在公路工程中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，瀝青路面在長(zhǎng)期使用中經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、塌陷、車(chē)轍等問(wèn)題。如果不了解具體情況，及時(shí)制定改進(jìn)措施，完善建設(shè)方案的話(huà)，就會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的后果?；诖?，本文首先對(duì)瀝青路面的早期損壞問(wèn)題進(jìn)行研究分析，然后提出有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，以期提高瀝青路面的使用年限，保障人民群眾的切實(shí)利益。

1 高速公路大修工程概況

1.1 項(xiàng)目概述及主要指標(biāo)

本項(xiàng)目為高速公路全線(xiàn)維修工程，施工里程145km，雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)計(jì)算行車(chē)速度60km/h。路基寬度為20.5～22.5m，中央分隔帶寬度為1.5m，內(nèi)側(cè)路緣帶寬度為2×0.5m/0.25m，行車(chē)道寬度為2×2×3.5m，硬路肩寬度為2×2.5m/1.5m，土路肩寬度為2×0.5m。行車(chē)道及硬路肩路拱橫坡為2%，土路肩橫坡為4%。

1.2 自然地理?xiàng)l件

路線(xiàn)所經(jīng)區(qū)域地處低緯度亞熱帶高原型濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，在大氣環(huán)流與錯(cuò)綜復(fù)雜的地形條件下，氣候類(lèi)型多樣，具有獨(dú)特的高原型立體氣候特征。四季不甚分明，但干、雨季節(jié)區(qū)分較為顯著，每年5—10 月為雨季，降雨量占全年降雨量的80%以上，其中連續(xù)降雨強(qiáng)度大的時(shí)段主要集中于6—8 月，且具有時(shí)空地域分布極不均勻的特點(diǎn)。

1.3 路面維修原則

對(duì)路面進(jìn)行調(diào)查和檢測(cè)是分析路面使用性能、評(píng)價(jià)路面承載力、形成維修設(shè)計(jì)方案的依據(jù)，本項(xiàng)目采用沿線(xiàn)踏勘、無(wú)損檢測(cè)、鉆芯、交通分析等多種檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法。本次維修設(shè)計(jì)的維修原則如下：①以恢復(fù)和保持道路的良好服務(wù)水平、延長(zhǎng)路面的使用壽命為主，在確保設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性的前提下，通過(guò)優(yōu)化方案，盡量降低工程造價(jià)。②根據(jù)路面檢測(cè)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，確定維修路段及維修設(shè)計(jì)方案。③根據(jù)病害原因及程度優(yōu)化維修設(shè)計(jì)方案，控制投資規(guī)模；在不超投資計(jì)劃的前提下適當(dāng)提高維修標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 路面結(jié)構(gòu)

原路面結(jié)構(gòu)：上面層為4cm 細(xì)粒式改性瀝青混凝土（AK-13A）；中面層為5cm 中粒式瀝青混凝土（AC-20I）；下面層為粗粒式瀝青混凝土（AC-20I）；水泥混凝土穩(wěn)定基層厚度25～30cm；15cm 厚級(jí)配碎石底基層。

路面結(jié)構(gòu)大修后，局部路面結(jié)構(gòu)改為：瀝青路面上層為4cm SBS 改性瀝青混合料AC-13C 或微表處路面，其中4cm SBS 改性SMA-13 用于車(chē)轍嚴(yán)重路段；中面層為5cm SBS 改性瀝青混合料sma20 或AC-20C；下層6cmac-25c；水泥混凝土穩(wěn)定基層厚度為25～30cm；瀝青混凝土路面的結(jié)構(gòu)不會(huì)改變。設(shè)計(jì)參考期為10年。

1.5 建設(shè)規(guī)模、性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)

（1）建設(shè)規(guī)模：高速公路全線(xiàn)維修長(zhǎng)度145km，上面層維修1445880m2；中面層維修803292m2；下面層維修431579m2；水穩(wěn)層修補(bǔ)157886m2；微表面處理471420m2；修復(fù)了97 座橋梁。預(yù)算金額：40479 萬(wàn)元。

（2）主要材料的實(shí)際消耗量：石油瀝青3172t；改性瀝青10154t；乳化瀝青134t；礫石319083t；瀝青混凝土5646t。

1.6 高速公路目前存在的問(wèn)題

目前主要存在以下問(wèn)題：

①超車(chē)道部分路段有單條裂縫，采用熱瀝青罐縫后鋪筑微表處后，出現(xiàn)局部裂縫反射。②上面層表面泛黃。③縱向接縫處不緊密、平順。④微表處表面托痕、坑點(diǎn)。⑤行車(chē)道瀝青表面不密實(shí)，存在離析現(xiàn)象。⑥超車(chē)道微表處橫接縫不密實(shí)，存在離析現(xiàn)象。⑦瀝青面層有縱向裂縫。⑧超車(chē)道微表處有坑槽。⑨路面局部污染。⑩超車(chē)道邊緣線(xiàn)有刮痕、網(wǎng)裂。超車(chē)道邊緣線(xiàn)有污染。行車(chē)道路面坑槽。行車(chē)道路面表面離析。行車(chē)道路面有油丁和行車(chē)道路面有油疤。行車(chē)道微表處破損，行車(chē)道微表處面料明顯散失。行車(chē)道新老結(jié)合處有錯(cuò)臺(tái)。行車(chē)道路面車(chē)轍。微表處拉槽、破損。邊緣線(xiàn)被泥沙污染和邊緣線(xiàn)局部被瀝青污染。行車(chē)道、超車(chē)道有網(wǎng)裂。

1.7 維修方案

1.7.1 針對(duì)銑刨瀝清上面層的鋪設(shè)

將銑刨面清理干凈，對(duì)中面層上輕微裂縫采用70號(hào)熱瀝青灌縫后，設(shè)置SBS 改性瀝青預(yù)拌碎石封層，采用4cm 厚細(xì)粒式改性瀝清混合料AC-13C 攤鋪回填碾壓密實(shí)順接原路標(biāo)高。

1.7.2 針對(duì)銑刨瀝清上、中面層的鋪設(shè)

將銑刨面清理干凈，對(duì)下面層上輕微裂縫采用70號(hào)熱瀝青灌縫后，中面層下SBS 改性瀝青封層，攤鋪5cm厚瀝清混合料AC-20C 瀝青層，并碾壓密實(shí)后設(shè)置PCR乳化瀝青作為粘層，最后采用4cm 厚細(xì)粒式改性瀝清混合料AC-13C 攤鋪回填碾壓密實(shí)順接原路標(biāo)高。

1.7.3 針對(duì)銑刨瀝清上、中、下面層的鋪設(shè)

將銑刨面清理干凈，對(duì)基層上輕微裂縫采用70 號(hào)熱瀝青灌縫后，在基層上灑布PC-2 乳化瀝青透層后，攤鋪6cm 厚瀝清混合料AC-20C 瀝青層，并碾壓密實(shí)后設(shè)置PCR 乳化瀝青作為粘層，然后攤鋪5cm 厚瀝清混合料AC-20C 瀝青層，并碾壓密實(shí)后設(shè)置PCR 乳化瀝青作為粘層，最后采用4cm 厚細(xì)粒式改性瀝清混合料AC-13C 攤鋪回填碾壓密實(shí)順接原路標(biāo)高。

1.8 瀝清混合料的設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)

1.8.1 瀝清混合料的礦料級(jí)配

瀝青混合料的良好級(jí)配是保證結(jié)構(gòu)層功能、便于施工、不容易離析的基本要求，各結(jié)構(gòu)層連續(xù)施工，連結(jié)為一個(gè)整體，發(fā)揮各瀝青結(jié)構(gòu)層中的最佳效能。瀝青混合料級(jí)配不合理時(shí)，造成施工困難，成型不穩(wěn)定，無(wú)法發(fā)揮瀝青結(jié)構(gòu)層的基本功能，影響路面使用性能和壽命。根據(jù)規(guī)范要求，施工采用的各瀝青混合料級(jí)配應(yīng)根據(jù)材料情況由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)獲得。需要注意的是工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍僅作為選擇級(jí)配曲線(xiàn)的依據(jù)，不作為評(píng)定施工級(jí)配是否合格的依據(jù)，級(jí)配的選擇根據(jù)原材料的相關(guān)性質(zhì)確定，級(jí)配范圍根據(jù)工程實(shí)際所采用的礦料可能進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。

1.8.2 瀝清混合料配合比設(shè)計(jì)及技術(shù)要求

瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法，在配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行瀝青混合料高溫抗車(chē)轍性試驗(yàn)、水穩(wěn)定性檢驗(yàn)、低溫抗裂性檢驗(yàn)和滲水試驗(yàn)，并滿(mǎn)足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的技術(shù)要求。經(jīng)設(shè)計(jì)確定的標(biāo)準(zhǔn)配合比在施工過(guò)程中不得隨意變更。生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料的質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的礦料級(jí)配及其他技術(shù)指標(biāo)不符合要求，應(yīng)及時(shí)調(diào)整配合比，必要時(shí)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

2 瀝青路面早期損壞的原因

瀝青路面損壞的原因有很多，比如交通荷載和自然環(huán)境因素。但到目前為止，還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義，但業(yè)內(nèi)總結(jié)出兩種普遍的表現(xiàn)形式：①公路路面隨著使用年限的延長(zhǎng)在兩三年后或多或少會(huì)受到損壞。例如，網(wǎng)格裂縫，車(chē)轍、坑洼等是常見(jiàn)的早期損壞現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的根本原因是施工質(zhì)量問(wèn)題，重點(diǎn)是采購(gòu)不合格材料和施工管理不到位。②在高速公路建設(shè)中，對(duì)路面的使用壽命有明確的要求，不符合要求的損壞也屬于早期損壞。一般來(lái)說(shuō)，道路的壽命約為15 年，有些設(shè)計(jì)甚至長(zhǎng)達(dá)20 年。如果使用七八年后，未進(jìn)行全面的維護(hù)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫、沉降、浸油、表面抗滑不足等情況，這也應(yīng)歸因于瀝青路面早期損壞。

3 選擇瀝青混凝土作為路面材料的原因

3.1 重量大、較穩(wěn)固

瀝青混凝土因自身重量較大、比較穩(wěn)固，而且安裝的操作簡(jiǎn)單便捷、可操作性強(qiáng)，適合承載質(zhì)量比較大的物體。

3.2 瀝青混凝土的經(jīng)濟(jì)效益高

雖然國(guó)家大力倡導(dǎo)綠色工程，推廣清潔型環(huán)保技術(shù)，但是當(dāng)我們進(jìn)行公路工程建設(shè)的時(shí)候，因技術(shù)層面的原因，仍會(huì)產(chǎn)生一定量的工業(yè)垃圾。這時(shí)候，我們可以利用大量的工業(yè)垃圾制造瀝青混凝土，實(shí)施資源的回收利用，提高資源的利用率，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，因?yàn)闉r青混凝土材料的組織材料來(lái)源豐富、多種多樣，并且可以與其他材料復(fù)合使用，增強(qiáng)材料自身的特性，提升強(qiáng)度和穩(wěn)定性，大大的提升了工程的質(zhì)量，所以瀝青混凝土材料的價(jià)格不高，經(jīng)濟(jì)性好，適用于大多數(shù)公路工程。

3.3 易加工，可操作性強(qiáng)

由于瀝青混凝土材料易加工變形成各種形狀、各種尺寸大小的構(gòu)件，在對(duì)高速公路的路面進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，施工單位可用于瀝青混凝土加工的時(shí)間短暫，使得安裝的時(shí)間大大縮短，可以明顯縮短工程工期，提高工程質(zhì)量，提升施工效率。

4 造成瀝青路面早期損壞的主要原因

對(duì)于一些較為落后的地區(qū)，公路工程項(xiàng)目雖然微小，但受益的人民群眾龐大，是一項(xiàng)廣受全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)工程。加之其所需的政府投資數(shù)目較少，對(duì)所需的技術(shù)水平要求較低，即使是技術(shù)落后，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)的地區(qū)，依然可以滿(mǎn)足公路工程所需，一躍成為社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的“民生”話(huà)題。由于公路工程的施工管理水平是高速公路建設(shè)質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，所以針對(duì)高速公路施工管理存在的問(wèn)題制定實(shí)際的解決方案是提升公路工程質(zhì)量的關(guān)鍵舉措之一。

4.1 在瀝青混凝土路面質(zhì)量管理中存在問(wèn)題的原因

近年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模和進(jìn)程不斷擴(kuò)大，技術(shù)水平不斷提高，質(zhì)量管理較前幾年有了很大提高，但仍存在一些影響公路建設(shè)總體水平的問(wèn)題。①施工難度大，工期短。我國(guó)公路建設(shè)任務(wù)較重，涉及建設(shè)單位較多，地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在一定程度上增加了施工難度。工程建設(shè)中存在許多不確定因素，增加了質(zhì)量管理的難度，對(duì)工程投資和管理提出了新的要求。②公路工程設(shè)計(jì)變化多，施工不穩(wěn)定因素多。公路工程的施工設(shè)計(jì)更為重要，設(shè)計(jì)變更復(fù)雜且不可預(yù)測(cè)[1]。

4.2 瀝青混凝土路面質(zhì)量管理存在的問(wèn)題

4.2.1 質(zhì)量管理模式固定且單一

目前，公路工程行業(yè)的大多數(shù)模式都是基于承包方式。施工方是整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目組織的關(guān)鍵，勞務(wù)輸出模式所占比例最大。然而，在這種模式下，工程建設(shè)的質(zhì)量和效果并不是很理想。目前，在我國(guó)公路工程建設(shè)中，除技術(shù)含量高、需要采用新材料的施工技術(shù)外，大部分施工作業(yè)由施工隊(duì)完成，公路工程所需的機(jī)械設(shè)備和施工材料由對(duì)應(yīng)企業(yè)提供。

4.2.2 質(zhì)量管理工作尚未完善

在公路工程建設(shè)的過(guò)程中，我們不夠重視瀝青混凝土路面的質(zhì)量管理，大多仍采用粗放式的管理模式，這對(duì)公路工程建設(shè)相關(guān)人員的意識(shí)和綜合素質(zhì)要求很高。然而，公路工程建設(shè)涉及人員較多，綜合素質(zhì)參差不齊?；诖?，粗放式的管理模式不適合公路工程質(zhì)量管理。對(duì)于專(zhuān)業(yè)化、系統(tǒng)化的公路工程，采用集約化管理模式更為合適。粗放型管理模式在規(guī)范人員行為過(guò)程中的作用不夠明顯，難以發(fā)揮良好的管理作用。此外，施工方對(duì)公路工程質(zhì)量管理缺乏重視也是目前存在的大問(wèn)題。在公路工程建設(shè)過(guò)程中，各種問(wèn)題導(dǎo)致管理混亂，施工數(shù)據(jù)的松弛嚴(yán)重延誤了施工進(jìn)度，甚至對(duì)工程的安全和質(zhì)量造成了不可彌補(bǔ)的危險(xiǎn)。

5 提升瀝青混凝土路面施工技術(shù)的控制重點(diǎn)

5.1 控制原材料的選擇

瀝青混凝土路面質(zhì)量的控制重點(diǎn)是控制混凝土的原材料。材料供應(yīng)商的選擇是關(guān)鍵要素之一，選擇信譽(yù)好、能力強(qiáng)的廠(chǎng)家作為原材料供應(yīng)商，按時(shí)、定期采購(gòu)原材料，可有效保證公路工程對(duì)原材料的需求以及施工期原材料的穩(wěn)定供應(yīng)。如何選用原材料，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際需求，嚴(yán)格檢測(cè)瀝青混凝土的化學(xué)組成、礦物成分和顆粒大小，以達(dá)到施工的目的。在使用集料時(shí)，應(yīng)按照精良、實(shí)惠的標(biāo)準(zhǔn)獲取當(dāng)?shù)夭牧?，使其在質(zhì)量和數(shù)量上達(dá)到建設(shè)單位的施工目的。細(xì)骨料在施工中的應(yīng)用，如果因?yàn)槠淇紫堵屎图?xì)度模數(shù)無(wú)法滿(mǎn)足施工要求，將會(huì)直接影響瀝青混凝土路面的質(zhì)量，減少其使用年限。通過(guò)施工單位的反復(fù)實(shí)踐，當(dāng)進(jìn)行瀝青混凝土路面施工的時(shí)候，應(yīng)該采用不含堿性的集料，以確保瀝青混凝土的凝結(jié)強(qiáng)度。除此之外，必須結(jié)合瀝青混凝土的相關(guān)特性，選擇適合的瀝青混凝土外加劑。

5.2 控制原材料的運(yùn)輸

在原材料運(yùn)輸過(guò)程中，如果運(yùn)輸?shù)缆窊頂D堵塞，出現(xiàn)惡劣天氣及運(yùn)輸人員的錯(cuò)誤操作，這樣將會(huì)直接影響原材料質(zhì)量。為確保原材料在運(yùn)輸過(guò)程中保存完好，可在瀝青混凝土進(jìn)行攪拌的時(shí)候，加入一定化學(xué)試劑，以減緩瀝青混凝土的凝結(jié)時(shí)間。同時(shí)，建議采用攪拌桶進(jìn)行攪拌，使瀝青混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中保持原有結(jié)構(gòu)，避免瀝青混凝土過(guò)早產(chǎn)生凝結(jié)，影響后期的使用[2]。

6 結(jié)語(yǔ)

公路工程本身具有非常高的專(zhuān)業(yè)性，要求工程人員需要具備相關(guān)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。綜上所述，對(duì)高速公路瀝青路面早期損壞進(jìn)行有效防治，即可以延長(zhǎng)高速公路性能的同時(shí)又可以保證車(chē)輛和駕乘人員的安全。對(duì)于目前高速公路瀝青路面早期損壞，應(yīng)重點(diǎn)嚴(yán)格控制施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)后續(xù)管理維護(hù)，顯得尤為重要。