環(huán)境因素對(duì)瀝青路面的影響分析及防治對(duì)策

陳凱明 金曉煜

1. 杭州市蕭山區(qū)戴村鎮(zhèn)人民政府 浙江 杭州 311261 2. 浙江立州交通工程檢測(cè)有限公司 浙江 杭州 311254

從整體上來(lái)進(jìn)行分析，現(xiàn)代化的瀝青路面在應(yīng)用過(guò)程中，有著非常顯著的特性以及優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)路面相比較而言具有完善的耐久性以及穩(wěn)定性，因此被廣泛的應(yīng)用到了道路的施工過(guò)程之中。在進(jìn)行瀝青路面工程的發(fā)展過(guò)程中，降低環(huán)境因素對(duì)瀝青路面的不利影響對(duì)整個(gè)工程有著十分重要的意義。

1 自然環(huán)境因素對(duì)瀝青路面性能的影響

1.1 高溫對(duì)瀝青路面的影響

在夏季高溫環(huán)境條件下，由于車(chē)輪荷載的反復(fù)作用，載荷應(yīng)力會(huì)超過(guò)瀝青混合料的塑性極限，流動(dòng)變形會(huì)逐步累積從而形成車(chē)轍病害。當(dāng)路面發(fā)生車(chē)轍破壞時(shí)，車(chē)輪下方會(huì)出現(xiàn)凹陷，車(chē)輪兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)凸起；路面材料被以曲線形式向外推，從而使車(chē)道線變得扭曲，車(chē)轍嚴(yán)重時(shí)，影響小汽車(chē)的通行和安全，給附近民眾帶來(lái)了較大的不便。

1.2 低溫對(duì)瀝青路面的影響

冬季氣溫大幅度下降，瀝青混合料的應(yīng)力松弛不及熱應(yīng)力的增長(zhǎng)，導(dǎo)致瀝青混合料的剛度迅速增加，降溫速率越大，溫度應(yīng)力越大，一旦超過(guò)混合料的極限抗拉強(qiáng)度，路面將產(chǎn)生開(kāi)裂病害，即溫度裂縫。當(dāng)瀝青面層與基層的附著力不足，產(chǎn)生一定的收縮自由度時(shí)，路表混合料就會(huì)更加容易產(chǎn)生裂縫。同時(shí)在下雪天或路面結(jié)冰條件下，瀝青路面通行安全大大降低，容易引發(fā)交通安全事故，因此在北方或山區(qū)道路時(shí)，可瀝青上面層可設(shè)計(jì)成抗凍性瀝青路面，使該瀝青路面在下雪天或冰凍天氣條件下，汽車(chē)能安全通行，減少交通事故發(fā)生概率，提高通行質(zhì)量[1]。

1.3 溫度反復(fù)變化對(duì)瀝青路面的影響

當(dāng)溫度反復(fù)升降時(shí)，對(duì)于瀝青混合料而言，其拉伸應(yīng)變疲勞應(yīng)力極限變小，同時(shí)加上瀝青老化瀝青勁度增高、應(yīng)力松弛性能降低等原因，路表混合料更容易在高溫下超過(guò)極限抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂。這種類(lèi)型的溫度裂縫包含疲勞因素和溫度因素，通常稱(chēng)之為溫度疲勞裂縫。

1.4 水對(duì)瀝青路面的影響

瀝青混凝土路面由集料、瀝青和礦粉組成，其中集料由瀝青黏合而成，這就導(dǎo)致了集料之間未能完全黏結(jié)的部分會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部孔隙。由于降雨、路面排水不暢等原因，當(dāng)瀝青混合料的空隙充滿水時(shí)，在車(chē)輛循環(huán)荷載作用下，瀝青混合料的孔隙中產(chǎn)生高孔隙水壓力和高流速的水流。瀝青粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，集料與瀝青膠漿的結(jié)合面會(huì)被破壞。當(dāng)瀝青膜的黏結(jié)性能被破壞到一定程度時(shí)，其從集料表面脫落剝離，瀝青混合料出現(xiàn)掉粒、松散，由于集料的缺失，路面形成凹坑。而路面坑槽的存在則會(huì)進(jìn)一步積存水分，并產(chǎn)生更為嚴(yán)重的瀝青混合料的水損傷，最終導(dǎo)致瀝青路面破損呈指數(shù)型增長(zhǎng)。

2 使用環(huán)境因素對(duì)于瀝青路面的影響

2.1 路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面的影響

當(dāng)前道路工程建設(shè)時(shí)，瀝青路面的使用范圍相對(duì)較廣，多種因素會(huì)直接導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)不平整的問(wèn)題，而路基不均勻沉降問(wèn)題便是影響瀝青路面平整度的一個(gè)重要因素。瀝青路面在施工過(guò)程中，常會(huì)將無(wú)機(jī)結(jié)合料作為施工工序的展開(kāi)基層，部分情況下也會(huì)選擇在路床頂面展開(kāi)相應(yīng)的施工工序。上述工序中路基填抖選擇不當(dāng)、填筑方法不合理、壓實(shí)度不足等原因會(huì)直接導(dǎo)致瀝青路面使用過(guò)程中出現(xiàn)各類(lèi)變形問(wèn)題，進(jìn)而影響到路面平整度[2]。

在路基施工過(guò)程中，存在的濕土夾層、半填半挖以及路基分層等情況，使得瀝青道路路面存在有局部沉陷、開(kāi)裂以及不均勻沉降等情況。在完成瀝青路面施工工作后，上述問(wèn)題會(huì)直接影響到瀝青路面的表面，使得瀝青路面在承載車(chē)輛運(yùn)行的過(guò)程中，極易出現(xiàn)各種情況的凹陷或者斷裂，導(dǎo)致瀝青路面在使用時(shí)出現(xiàn)不平整形、凹陷等問(wèn)題。

圖1 路面凹陷圖

因此在推進(jìn)瀝青路面道路的施工工作時(shí)，需要重視起路基不均勻沉降的因素影響，針對(duì)容易出現(xiàn)不均勻沉降的道路區(qū)域以及施工方式展開(kāi)全面的管控工作，從而更進(jìn)一步的消除施工展開(kāi)過(guò)程中所存在的各類(lèi)隱患性問(wèn)題，嚴(yán)格按照制定的各類(lèi)工作流程與標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)展施工，減小路基不均勻沉降對(duì)瀝青路面的影響[3]。

2.2 基層平整度對(duì)瀝青路面的影響

從現(xiàn)階段瀝青路面道路建設(shè)與發(fā)展成效上分析可以得出，基層自身的平整度直接影響到瀝青路面在交付使用后所具備的平整度。在具體的施工過(guò)程中，前期測(cè)量掛線數(shù)據(jù)不精確、攤鋪機(jī)器行駛過(guò)程中速度相對(duì)不均衡、壓路機(jī)在工作過(guò)程中沒(méi)有根據(jù)當(dāng)前瀝青路面道路施工要求來(lái)對(duì)瀝青路面展開(kāi)碾壓等多方面原因，均會(huì)導(dǎo)致道路基層在施工過(guò)程中出現(xiàn)鼓包或者不平整的情況。若在對(duì)瀝青路面展開(kāi)正式的施工時(shí)，沒(méi)有對(duì)道路基層存在的鼓包以及不平整問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整以及優(yōu)化，則會(huì)直接導(dǎo)致瀝青路面在完成整體的鋪設(shè)且交付使用后，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)不同程度的鼓包以及不平整等問(wèn)題，降低車(chē)輛行駛過(guò)程中舒適度。

2.3 運(yùn)行環(huán)境對(duì)瀝青路面的影響

瀝青路面屬于當(dāng)前瀝青路面建設(shè)中比較多見(jiàn)的一種路面結(jié)構(gòu)，瀝青路面結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)不及時(shí)、瀝青路面運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，車(chē)流量過(guò)大、車(chē)輛荷載，長(zhǎng)時(shí)間高溫暴曬、積水滲透等因素都會(huì)在不同程度上給瀝青路面造成損害或影響，同時(shí)在南方地區(qū)高溫天氣下，由于受設(shè)置重車(chē)專(zhuān)用道、紅綠燈交叉口多、高坡度及大轉(zhuǎn)彎、通行速度慢等方面影響，瀝青路面容易產(chǎn)生嚴(yán)重車(chē)轍，有些瀝青路面甚至?xí)l(fā)生龜裂、脫落、裂縫等病害問(wèn)題，這不僅影響瀝青路面的使用壽命，還會(huì)影響人們的行車(chē)安全。

3 瀝青路面的施工對(duì)于環(huán)境的影響

3.1 噪音污染問(wèn)題

當(dāng)前瀝青路面項(xiàng)目的數(shù)量眾多，施工現(xiàn)場(chǎng)存在多種噪音，破壞了安靜的生活環(huán)境。因此，為了降低施工噪音對(duì)居民生活的影響，應(yīng)避免在人們休息的時(shí)間段使用有噪聲施工設(shè)備，結(jié)合周?chē)膶?shí)際情況合理安排工序，確定影響最小的時(shí)間段進(jìn)行施工[4]。

3.2 粉塵污染問(wèn)題

粉塵是施工中隨處可見(jiàn)的空氣污染源之一，施工中使用的石灰、水泥以及沙土等都會(huì)造成風(fēng)塵，特別是在風(fēng)沙天氣，粉塵會(huì)隨著風(fēng)蔓延在空氣中，不僅會(huì)自然環(huán)境，一旦吸入人體也會(huì)影響人們的健康。

3.3 水土破壞問(wèn)題

在施工項(xiàng)目的施工中存在施工設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致的施工現(xiàn)場(chǎng)的自然景觀以及水源。土壤環(huán)境的破壞等問(wèn)題，不僅影響了原有的綠化資源，破壞了自然的水土平衡。

3.4 施工對(duì)周邊環(huán)境影響

由于瀝青路面施工，需要對(duì)該道路進(jìn)行封道，便于瀝青路面施工和交通安全，但由于封道，減少了通行車(chē)道數(shù)量，在上下班高峰期時(shí)，容易發(fā)生堵車(chē)現(xiàn)象，對(duì)周邊交通產(chǎn)生了較多不利影響。

3.5 有害氣體影響

由于在拌和瀝青混合料時(shí)，需對(duì)集料和瀝青進(jìn)行加溫，因此在生產(chǎn)瀝青混合料時(shí)，瀝青拌合樓會(huì)產(chǎn)生各種有毒氣體，如該瀝青拌合樓環(huán)保措施不到位，將有毒氣體未經(jīng)環(huán)保處理就直接排放到大氣中，將對(duì)周邊空氣產(chǎn)生不利影響[5]。

4 降低環(huán)境因素對(duì)瀝青路面的不利影響的防治對(duì)策

4.1 瀝青路面設(shè)計(jì)中添加環(huán)境影響指標(biāo)

在瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)中應(yīng)提高集料的質(zhì)量和孔隙率要求。相關(guān)研究結(jié)果表明，瀝青路面的損壞除溫度變化和水損傷外，同時(shí)還與瀝青混合料級(jí)配及孔隙率密切相關(guān)：瀝青混合料中細(xì)集料含量過(guò)多會(huì)影響其高溫性能；而當(dāng)瀝青混合料的孔隙率超過(guò)8%時(shí)，其水損傷會(huì)顯著增加。然而，在目前的瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有因地區(qū)不同體現(xiàn)集料質(zhì)量和孔隙率不同的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)規(guī)范中明確了瀝青混合料的力學(xué)性能，但在南方高溫地區(qū)，特別是交通量較大的情況下，這些指標(biāo)并不合適，要求偏低，這樣就造成瀝青路面容易出現(xiàn)嚴(yán)重車(chē)轍和水損害現(xiàn)象，瀝青路面使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)年限，經(jīng)常進(jìn)行維修，造成資源浪費(fèi)，財(cái)政費(fèi)用超支，也影響了周邊交通通行，因此在南方高溫地區(qū)，在交通量較大，紅綠燈交叉口，重車(chē)較多等特殊路段，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，提高瀝青路面質(zhì)量和使用壽命，滿足民眾日常通行需求。

4.2 改進(jìn)施工控制和驗(yàn)收中的抽樣方法

當(dāng)前瀝青路面的施工過(guò)程中，瀝青混合料級(jí)配樣品的檢測(cè)是在拌和后鋪裝之前，獲得的檢測(cè)指標(biāo)往往滿足其性能指標(biāo)要求。但在實(shí)際攤鋪施工中，瀝青混合料會(huì)產(chǎn)生攤鋪離析和溫度離析，導(dǎo)致瀝青混合料的實(shí)際級(jí)配與設(shè)計(jì)產(chǎn)生偏差。因此建議路面的質(zhì)量控制使用現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣，一是測(cè)試芯樣的常規(guī)性能，二是測(cè)試芯樣的層間黏結(jié)性能和孔隙率。同時(shí)可對(duì)已完成施工的瀝青路面上進(jìn)行切割取樣，檢測(cè)瀝青混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，檢驗(yàn)是否符合設(shè)計(jì)要求[6]。

瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于層間完全連續(xù)理論，即假定結(jié)構(gòu)層之間的接觸是完全黏結(jié)在一起。而工程實(shí)際中路面層間黏結(jié)狀態(tài)是否處于完全黏結(jié)，在驗(yàn)收時(shí)沒(méi)有相應(yīng)的檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，建議增加瀝青路面的層間黏結(jié)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，以確保施工時(shí)及竣工驗(yàn)收時(shí)瀝青路面的質(zhì)量。

4.3 提升瀝青路面設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性

現(xiàn)代化的路面設(shè)計(jì)在瀝青路面道路工程發(fā)展過(guò)程中，能夠更有效的服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)施工，提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)以及技術(shù)應(yīng)用方式參考，明確各類(lèi)重點(diǎn)關(guān)注方向。因此在道路建設(shè)推進(jìn)過(guò)程中，只有確保瀝青路面道路的瀝青路面前期設(shè)計(jì)效果符合國(guó)家所制定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，才確保實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)依照在現(xiàn)代化的施工方式來(lái)推進(jìn)瀝青路面道路的建設(shè)工作，有效保證瀝青路面的施工質(zhì)量與平整程度能夠達(dá)到前期預(yù)估的標(biāo)準(zhǔn)。

負(fù)責(zé)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的相關(guān)人員，在推進(jìn)瀝青路面道路施工工作的前期設(shè)計(jì)方案完善與審核時(shí)，需要全面分析當(dāng)前施工區(qū)域內(nèi)部所具備的各方面地質(zhì)條件以及社會(huì)群眾在出行過(guò)程中所存在的道路質(zhì)量需求。這類(lèi)因素在應(yīng)用過(guò)程中，均會(huì)對(duì)瀝青路面的平整程度造成負(fù)面影響。因此需要在完成瀝青路面道路的前期設(shè)計(jì)工作后，對(duì)當(dāng)前施工區(qū)域的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)勘察。例如，在對(duì)不同區(qū)域內(nèi)部的瀝青路面道路工程展開(kāi)施工工作時(shí)，相關(guān)人員需要對(duì)當(dāng)前施工地區(qū)所具備的地址條件與地址狀況來(lái)展開(kāi)調(diào)研以及研究工作，全面明確地表巖石層的實(shí)際分布狀況與土層之中的土質(zhì)問(wèn)題，強(qiáng)化各方面的審核工作內(nèi)容。運(yùn)用這種方式，可以最大限度的降低外界環(huán)境對(duì)于瀝青路面道路工程的負(fù)面影響，規(guī)避瀝青路面再施工過(guò)程中出現(xiàn)的不平整問(wèn)題。同時(shí)，設(shè)計(jì)工作者需全面統(tǒng)計(jì)與分析瀝青路面道路區(qū)域內(nèi)部的車(chē)輛行駛情況，分析道路正式交付使用后所需要承載的交通壓力，明確道路在投入使用后的一定時(shí)間內(nèi)的各方面使用頻率以及承載工作所需要達(dá)到的水平，計(jì)算道路在使用過(guò)程中的最大負(fù)載量。在科學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，整合國(guó)家所制定的各方面瀝青路面道路瀝青路面施工方式與施工標(biāo)準(zhǔn)，提高瀝青路面設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，確保瀝青路面使用環(huán)境與設(shè)計(jì)要求相匹配，大大提高瀝青路面的平整性和舒適性[7]。

4.4 優(yōu)化施工工序，提高施工質(zhì)量

路基的不均勻沉降、基層的平整度等使用環(huán)境因素會(huì)直接影響到瀝青路面的質(zhì)量。因此，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)把施工質(zhì)量，優(yōu)化施工工序。一是要嚴(yán)格控制路面原材料質(zhì)量，原材料的質(zhì)量直接關(guān)系到瀝青路面的鋪筑質(zhì)量；二是要嚴(yán)格控制路基壓實(shí)度、標(biāo)高、橫坡、平整度等重要指標(biāo)；三是要嚴(yán)格控制瀝青混合料攤鋪質(zhì)量及施工工藝，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工；四是要嚴(yán)格控制施工機(jī)械設(shè)備施工質(zhì)量，確保設(shè)備性能與施工工藝相匹配。

4.5 加強(qiáng)政策扶持，加大資金投入

目前我國(guó)的瀝青路面環(huán)保系統(tǒng)已經(jīng)得到了較大的進(jìn)步，并且也不斷采用新的技術(shù)，取得了一定的成果。可是隨著時(shí)代的不斷變化，環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)也需要不斷提高，如果依然采取傳統(tǒng)的管理模式，那么就會(huì)適得其反。需要瀝青路面建設(shè)施工設(shè)計(jì)等相關(guān)部門(mén)打破傳統(tǒng)的管理理念和管理模式，創(chuàng)新新的環(huán)保系統(tǒng)，加強(qiáng)政策扶持，加大資金投入，不斷更新高效的設(shè)備和設(shè)施，采用新的施工工藝，以合理的服務(wù)效果和客觀的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，并為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供一種新的增長(zhǎng)模式。

4.6 加強(qiáng)施工中環(huán)境保護(hù)管理

在施工的過(guò)程中，不僅要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)環(huán)境管理的重視程度，還要構(gòu)建完善的環(huán)境保護(hù)工作機(jī)制，最大限度減小瀝青路面施工對(duì)環(huán)境的影響。例如，采用通過(guò)摻入外加劑并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配比設(shè)計(jì)且危害更小的抑煙瀝青；利用瀝青路面再生技術(shù)進(jìn)行瀝青路面施工，節(jié)約資源、投入成本低；建設(shè)工廠式瀝青拌合站，減小污染氣體、粉塵以及噪音對(duì)周邊環(huán)境的影響；優(yōu)化瀝青混合料運(yùn)輸模式，在運(yùn)輸時(shí)做好密閉覆蓋等。

4.7 采用新技術(shù)提高瀝青路面使用壽命

隨著瀝青路面技術(shù)的不斷深入研究，近幾年不斷涌現(xiàn)新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用于瀝青路面施工中，如就地冷再生、超薄磨耗層、排水式路面、霧封層、橡膠瀝青、高粘度特種瀝青、抗車(chē)轍劑、抗冰凍路面等新材料、新工藝、新技術(shù)逐漸開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用，較大提高了瀝青路面的使用性能和壽命。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，筆者分析了環(huán)境因素對(duì)瀝青路面的影響，指出了目前瀝青路面設(shè)計(jì)措施應(yīng)對(duì)環(huán)境不利影響方面的不足之處，并相應(yīng)的提出了一系列的解決措施，提高施工質(zhì)量，優(yōu)化施工技術(shù)，提升社會(huì)效益，期望能夠促進(jìn)瀝青路面工程事業(yè)與環(huán)境保護(hù)的共同發(fā)展。