公路工程瀝青路面早期破壞的成因與處理措施分析

經(jīng)緯

關(guān)鍵詞： 瀝青路面 公路工程 早期破壞 措施分析

中圖分類號(hào)： TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2023）15-0126-04

近年來(lái)，我國(guó)愈發(fā)重視高等級(jí)公路建設(shè)工程，高等級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)技術(shù)愈發(fā)先進(jìn)，公路施工工藝和建設(shè)質(zhì)量水平日漸提升，公路路面耐久性能也得以大幅度提高。但在公路投入使用后，受多重因素影響，瀝青路面仍然存在早期破壞問題，嚴(yán)重影響了路面使用?；诖?，施工單位要加大對(duì)公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象的研究力度，采取有效舉措，解決這一難題，進(jìn)而從整體上優(yōu)化瀝青路面性能，延長(zhǎng)其使用周期。

1 影響公路瀝青路面質(zhì)量的因素

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)與否直接關(guān)系公路瀝青路面病害的形成，因此，路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題不容忽視。在公路瀝青路面設(shè)計(jì)實(shí)踐中，部分設(shè)計(jì)人員存在盲目設(shè)計(jì)行為，并未結(jié)合工程所處區(qū)域氣候和交通條件，立足工程具體情況，對(duì)路面結(jié)構(gòu)科學(xué)加以設(shè)計(jì)和匹配，此種情況下，導(dǎo)致公路竣工投入應(yīng)用后，瀝青路面結(jié)構(gòu)難以契合行車要求，出現(xiàn)早期破壞。

1.2 材料質(zhì)量影響

公路瀝青路面瀝青混合料成分具有多樣化特點(diǎn)，主要由礦粉、瀝青和粗細(xì)集料等構(gòu)成，為保障瀝青混合料的質(zhì)量，須對(duì)不同施工材料的配合比合理進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。同時(shí)，施工單位也要關(guān)注各項(xiàng)材料的質(zhì)量，落實(shí)質(zhì)量管控工作，避免因材料配比不合理和材料質(zhì)量問題誘發(fā)路面病害。

1.3 施工操作影響

在瀝青路面各項(xiàng)施工操作中，施工單位所選擇的施工技術(shù)與工藝也會(huì)直接影響瀝青路面質(zhì)量，故施工單位要科學(xué)落實(shí)路基處理工作，強(qiáng)化路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，避免其在后續(xù)階段出現(xiàn)沉降問題。同時(shí)，施工單位也要結(jié)合公路工程具體施工進(jìn)展，落實(shí)各項(xiàng)施工安排，如氣候條件較為惡劣，則要考慮氣候?qū)κ┕げ僮鞯挠绊?，適當(dāng)延后瀝青攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)間。

1.4 養(yǎng)護(hù)操作影響

在公路瀝青路面竣工、公路正式投入應(yīng)用后，施工單位還要對(duì)公路路面加以養(yǎng)護(hù)，防止瀝青路面出現(xiàn)早期破壞問題。通過施工單位高效、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)工作，瀝青路面早期破壞發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。

2 公路瀝青路面早期破壞成因分析

公路工程瀝青路面早期破壞可分為裂縫、沉陷、車轍、網(wǎng)裂、松散等，本環(huán)節(jié)對(duì)其成因一一予以剖析。

2.1 裂縫成因

公路瀝青路面裂縫又可分為橫向裂縫和縱向裂縫兩種。從橫向裂縫形成來(lái)看，主要由如下4 個(gè)方面因素引起[2]：一是施工人員在瀝青攤鋪階段，對(duì)施工縫未加以科學(xué)處理，則瀝青路面在投入應(yīng)用后即有很大風(fēng)險(xiǎn)誘發(fā)橫向裂縫；二是施工階段施工人員碾壓操作不科學(xué)，也會(huì)致使公路瀝青路面表面出現(xiàn)細(xì)微裂縫；三是因施工人員在瀝青攤鋪操作時(shí)未考慮天氣因素，也會(huì)導(dǎo)致瀝青表層受溫度影響，出現(xiàn)收縮問題，產(chǎn)生裂縫，即施工人員在進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，受溫度影響，瀝青表層會(huì)對(duì)應(yīng)收縮，在收縮應(yīng)力大于路面結(jié)構(gòu)抗拉應(yīng)力情況下，即會(huì)導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫；四是地基沉降在一定程度上也會(huì)導(dǎo)致公路瀝青路面出現(xiàn)橫向裂縫[3]。從縱向裂縫形成來(lái)看，主要由如下因素引起：一是施工人員在攤鋪瀝青混合料時(shí)，如對(duì)縱向接縫位置處理不當(dāng)，壓實(shí)度難以契合相關(guān)要求，即會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫；二是地質(zhì)條件影響，部分位于丘陵低洼處的公路路段，因長(zhǎng)期受河水沖刷，地基含水量會(huì)顯著增加，如施工人員未對(duì)其進(jìn)行特別處理，或未對(duì)回填材料加以控制，即會(huì)導(dǎo)致路面縱向開裂；三是新舊路拓寬交接問題，為滿足我國(guó)日漸增長(zhǎng)的交通需求，施工單位會(huì)對(duì)舊路進(jìn)行加寬，相比于新路而言，舊路路面密實(shí)度更高，且新舊路基泊松比、回彈模量存在差異，故二者荷載傳遞并不一致，在新舊路交接處，沉降差別會(huì)直接導(dǎo)致接縫處路面縱向開裂。

2.2 沉陷成因

在荷載壓力較大的瀝青路面路段中，沉陷問題較為多見，因路面長(zhǎng)期受行車荷載影響，致使地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降。同時(shí)，路面基層局部破壞、原材料拌和不均勻和原材料變異性大也是導(dǎo)致公路瀝青路面出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象的重要原因。

2.3 車轍成因

公路瀝青路面在投入應(yīng)用后，如瀝青路面質(zhì)量不理想，在行車反復(fù)荷載作用下，就可能形成帶狀凹槽，即為車轍。從車轍問題出現(xiàn)成因來(lái)看，與瀝青混凝土級(jí)配穩(wěn)定性聯(lián)系顯著。當(dāng)然，如公路基層、面層壓實(shí)力度不理想，路面在反復(fù)行車荷載下，結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之變形。另外，因設(shè)計(jì)單位缺乏具體考量，部分新建公路在正式運(yùn)行后，并未嚴(yán)格限制車輛載重，當(dāng)車輛載重過高超出公路承載力后，車轍問題出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)明顯增加。

2.4 網(wǎng)裂成因

瀝青路面公路在運(yùn)行階段，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和底層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，則在外力作用下，路面很容易出現(xiàn)縱橫交錯(cuò)的裂縫，即為網(wǎng)裂[4]。同時(shí)，在公路瀝青路面使用年限過久缺乏養(yǎng)護(hù)的情況下，公路老化也會(huì)形成網(wǎng)狀裂縫。

2.5 松散成因

在瀝青混合料黏結(jié)度差、混合料中礦料過多瀝青材料過少的情況下，公路瀝青路面整體黏結(jié)度即會(huì)受到影響，即會(huì)造成路面松散問題。另外，在公路瀝青路面水損壞情況嚴(yán)重下，也會(huì)誘發(fā)這一問題。

3 公路工程瀝青路面早期破壞問題處理措施

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)

公路工程施工單位在設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)時(shí)，要摒棄以往階段性、單一的設(shè)計(jì)方式，立足工程實(shí)際情況，綜合考慮工程區(qū)域內(nèi)氣候條件、環(huán)境因素和地質(zhì)情況等，確定合理的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。具體而言，施工單位應(yīng)遵循如下幾點(diǎn)原則。

（1）應(yīng)確保路面各層結(jié)構(gòu)類型契合公路等級(jí)、區(qū)域自然環(huán)境和交通量等條件要求，科學(xué)提升基層材料強(qiáng)度，強(qiáng)化基層材料穩(wěn)定性。

（2）應(yīng)對(duì)各結(jié)構(gòu)層功能和使用要求予以考量，確保路面結(jié)構(gòu)適應(yīng)行車荷載作用。通常情況下，公路的瀝青路面面層發(fā)揮著結(jié)構(gòu)性、功能性作用，故施工單位在選擇材料時(shí)，要關(guān)注材料的耐久性、抗滑性和密實(shí)性等，科學(xué)落實(shí)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)工作。在此基礎(chǔ)上，細(xì)致分析公路瀝青路面表面層、中、下面層和下面層功能，確保表面層平整密實(shí)、穩(wěn)定耐久、抗老化、抗低溫性能良好；中、下面層密水性、抗剪強(qiáng)度和抗剝離性良好；下面層抗疲勞性能良好[5]。另外，施工單位也要關(guān)注基層作用，在行車數(shù)量少、荷載壓力弱的路段，應(yīng)用碎石柔性基層；對(duì)于行車數(shù)量多、但重載車輛少的路段，應(yīng)用半剛性基層；在行車數(shù)量和重載車輛皆多的路段，可應(yīng)用半剛性基層，科學(xué)改進(jìn)結(jié)構(gòu)關(guān)系，進(jìn)而從整體上強(qiáng)化結(jié)構(gòu)受力性能。

（3）施工單位應(yīng)保障瀝青路面各結(jié)構(gòu)層厚度合理，確保其與公路等級(jí)、區(qū)域氣候水溫條件和交通量等相匹配。同時(shí)，為確保施工操作有序開展，還應(yīng)對(duì)路面結(jié)構(gòu)層次和材料變化予以控制。一般而言，公路瀝青路面面層厚度普遍在12～18 cm 的區(qū)間內(nèi)，一級(jí)公路瀝青面層厚度則在10～18 cm 的區(qū)間內(nèi)，二級(jí)及以下公路瀝青路面面層厚度則要結(jié)合交通量情況和設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容予以確定。

（4）施工單位要綜合考慮各種自然因素作用，保障瀝青路面的穩(wěn)定性。在不同氣候地區(qū)進(jìn)行瀝青面層設(shè)計(jì)工作時(shí)，施工單位要有所側(cè)重：高溫地區(qū)要應(yīng)用高溫性能理想的骨架嵌擠型密級(jí)配瀝青混凝土；潮濕多雨地區(qū)則要應(yīng)用密實(shí)防水的瀝青混合料。

3.2 嚴(yán)格把控材料質(zhì)量

一方面，施工單位要保證原材料選用的合理性和科學(xué)性，在選擇瀝青材料時(shí)，要關(guān)注材料的抗老化性能和黏度情況。在具體公路路面施工階段，也可結(jié)合工程具體特點(diǎn)和路面施工要求，于瀝青材料內(nèi)添加適量的特定改性劑，以強(qiáng)化瀝青材料使用性能。同時(shí)，施工單位在選擇集料時(shí)，應(yīng)關(guān)注骨料的硬度和耐磨性，關(guān)注骨料含水量，對(duì)含水量嚴(yán)格進(jìn)行控制。例如：骨料酸性值過大，也可于其內(nèi)添加適量的石灰粉，保障骨料抗剝落性能，確保原材料合理應(yīng)用于瀝青路面施工實(shí)踐中。

另一方面，施工單位要對(duì)混合料進(jìn)行科學(xué)配比?？v觀以往階段下公路瀝青路面施工實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)人員在設(shè)計(jì)混合料配比時(shí)，難以同時(shí)保障混合料高溫穩(wěn)定性和抗疲勞性?；诖耍瑱z測(cè)人員在進(jìn)行瀝青混合料配比設(shè)計(jì)工作階段，要以公路工程所處區(qū)域氣候條件為參照，結(jié)合公路工程具體行車需求，平衡公路瀝青路面表層特性和耐久性二者關(guān)系，確定最優(yōu)的配比方式。當(dāng)然，如有需要，也可應(yīng)用改性瀝青材料，強(qiáng)化公路瀝青路面使用性能。

3.3 強(qiáng)化路面施工管控

第一，在基層施工技術(shù)方面，施工人員要對(duì)粗細(xì)骨料粒徑和骨料含水量予以控制，應(yīng)用科學(xué)有效的碾壓方式，強(qiáng)化基層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提升基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，為提升路面基層、表層間的黏結(jié)度，施工人員可從提升基層頂面粗糙度著手，從整體上強(qiáng)化路面基層結(jié)構(gòu)質(zhì)量。第二，在進(jìn)行透層油和黏層油攤鋪操作時(shí)，施工人員要明確基層結(jié)構(gòu)情況，如基層結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定類型，則可選擇乳化瀝青進(jìn)行透層油攤鋪。在攤鋪前期施工人員要對(duì)路面表層加以清潔和處理，在具體攤鋪階段，施工人員也要對(duì)瀝青灑布車的速度和攤鋪量予以控制，始終保持車輛勻速行駛，避免車輛經(jīng)過之處出現(xiàn)留白等問題[6]。第三，在面層攤鋪施工方面，施工人員需對(duì)混合料溫度予以控制，以施工方案為參照，確定攤鋪距離。通常情況下，須確?；旌狭蠝囟仍?45～175 ℃的區(qū)間內(nèi)。在具體攤鋪操作期間，應(yīng)確保混合料攤鋪厚度均勻，應(yīng)用專業(yè)的配套壓實(shí)設(shè)備，對(duì)混合料進(jìn)行碾壓，并將設(shè)備行進(jìn)速度控制在2 m/min。同時(shí)，要關(guān)注混合料空隙度，根據(jù)混合料空隙度大小，確定具體的碾壓次數(shù)。最后，須對(duì)接縫位置情況予以關(guān)注，如接縫位置出現(xiàn)重疊情況，則可對(duì)其進(jìn)行人工處理，確保接縫處緊密性良好。

3.4 構(gòu)建公路養(yǎng)護(hù)機(jī)制

在公路瀝青路面竣工后，施工單位要秉持動(dòng)態(tài)化觀念，科學(xué)監(jiān)管瀝青路面運(yùn)行情況，構(gòu)建公路養(yǎng)護(hù)機(jī)制，強(qiáng)化公路養(yǎng)護(hù)力度，提高公路工程施工效果。具體而言，需從如下幾方面著手。

一是成立專業(yè)的養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍，落實(shí)公路日常管理，采取有效技術(shù)手段，確保公路強(qiáng)度和通車狀態(tài)良好。以《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2017）為依據(jù)，可知不同等級(jí)公路瀝青路面強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)存在差異，故施工單位要結(jié)合公路具體等級(jí)，確定公路養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，以此保障公路瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量。表1 為不同等級(jí)公路瀝青路面強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)情況。

二是施工單位要結(jié)合公路所處位置氣候條件和公路具體狀況，針對(duì)性制訂早期養(yǎng)護(hù)方案，公路瀝青路面早期養(yǎng)護(hù)方法可分為霧封層、微表處理、薄層罩面和稀漿封層4 種。（1）霧封層：該項(xiàng)技術(shù)指的是施工人員可在公路瀝青路面均勻噴灑改性乳化瀝青等，填補(bǔ)瀝青路面縫隙，于第一時(shí)間內(nèi)粘結(jié)路面松散集料，修復(fù)老化瀝青路面。（2）微表處理：該項(xiàng)技術(shù)指的是施工人員按照一定的比例，將水、集料和改性乳化瀝青等加以混合，均勻攤鋪于公路瀝青路面，待其冷卻后形成可養(yǎng)護(hù)路面的封層。微表處理技術(shù)施工效率高、節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)強(qiáng)，且應(yīng)用成本較低。（3）薄層罩面：該項(xiàng)技術(shù)指的是施工人員將熱瀝青物料均勻攤鋪于公路道路面層，并嚴(yán)格把控?cái)備伜穸?，預(yù)防公路工程整體性能下降，提升公路抗滑性能。但該項(xiàng)技術(shù)成本相對(duì)較高。（4）稀漿封層：該項(xiàng)技術(shù)可有效恢復(fù)公路瀝青路面平整度和抗滑性，可有效解決輕微車轍問題，在優(yōu)化公路性能、延長(zhǎng)公路使用周期方面有著理想的價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)階段，公路扮演著重要的角色，在推動(dòng)我國(guó)社會(huì)發(fā)展方面作用顯著。目前，瀝青材料憑借著其所具有的優(yōu)越價(jià)值，得以在公路路面廣泛應(yīng)用，但在公路瀝青路面應(yīng)用早期，受多重因素影響，很容易導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)不同類型的病害。因此，為保障公路瀝青路面施工和運(yùn)行質(zhì)量，施工單位有必要對(duì)瀝青路面早期破壞成因予以分析，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建有效處理措施，解決公路瀝青路面早期破壞問題，提升公路瀝青路面施工質(zhì)量，進(jìn)而從根本上推動(dòng)我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步。