公路工程瀝青路面裂縫類病害防治技術(shù)研究

【摘要】瀝青路面一旦出現(xiàn)裂縫，將會導(dǎo)致路面產(chǎn)生翻漿、坑槽和松散等病害問題出現(xiàn)，進(jìn)而破壞瀝青路面的整體結(jié)構(gòu)，降低路用性能。因此，為降低瀝青路面裂縫問題所造成的不利影響，本文從實(shí)際情況出發(fā)，總結(jié)和分析瀝青路面裂縫形成的原因，并提出具有針對性的預(yù)防和處理方案，旨在改善公路路用性能，確保車輛行駛安全與舒適。

【關(guān)鍵詞】公路工程；瀝青路面；裂縫；防治

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.05.051

Study on Prevention and Control Technology of Cracks in Asphalt Pavement of Highway Engineering

LIU Jin

（Sujiaoke Group DetectionAuthentication Co.， Ltd.， Nanjing 211100， China）

Abstract： Once cracks appear in asphalt pavement， it will lead to diseases such as boiling， potholes and looseness， which will further destroy the overall structure of asphalt pavement and reduce road performance. Therefore， in order to reduce the adverse effects caused by asphalt pavement cracks， this paper summarizes and analyzes the causes of asphalt pavement cracks from the actual situation， and puts forward targeted prevention and treatment programs， aiming at improving the road performance and ensuring the safety and comfort of vehicles.

Key words： highway engineering； asphalt pavement； cracks； prevent and cure

0引言

對于瀝青路面來說，無論是柔性基層或者是半剛性基層，經(jīng)過長期的使用之后，均會出現(xiàn)一定程度的裂縫問題。早期產(chǎn)生的裂縫對瀝青路面性能影響不大，但由于雨水浸泡裂縫，導(dǎo)致周圍部位含水量增加，在長期作用下使其趨于飽和，而在車輛碾壓重復(fù)作用下，導(dǎo)致路面承載性能不充分，進(jìn)而產(chǎn)生沖刷、唧漿和網(wǎng)裂危害，這會對車輛行駛造成嚴(yán)重的安全威脅，同時也會影響車輛行駛的舒適性。

1公路工程瀝青路面裂縫類病害類型

1.1縱向裂縫

縱向裂縫是公路工程中一種常見的病害，它一般沿公路路線縱向產(chǎn)生裂口。通常縱向裂縫的出現(xiàn)往往伴有不同程度的路基沉降，往往在路基填方處或者沉降變化界面上形成裂縫。公路瀝青路面一旦出現(xiàn)縱向裂縫，則不可避免地會連帶著局部基層開裂，并呈現(xiàn)裂縫上部寬、下部窄的開裂形式（如圖1）。

1.2橫向裂縫

相對于縱向裂縫而言，橫向裂縫則主要指垂直于公路路線走向的裂縫。由于橫向裂縫產(chǎn)生的成因不同，裂縫的類型也存在著一定的差異，具體有荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩種。其中前者指公路路面由于受外界因素影響和車輛超荷載運(yùn)行所導(dǎo)致開裂，瀝青路面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞裂縫，許多時候是在車輛荷載的不斷作用下，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理，或施工質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，受車輛載荷作用，拉應(yīng)力大于半剛性基層材料強(qiáng)度，其底部發(fā)生裂縫危害。除此之外，在車輛荷載繼續(xù)作用下，底部裂縫向上部結(jié)構(gòu)反射，瀝青面層亦有可能發(fā)生開裂。

瀝青材料在高溫環(huán)境下具有良好的應(yīng)力松弛性，溫度的改變不會使其出現(xiàn)超過自身承載能力范圍內(nèi)的溫度應(yīng)力，但若溫度在短時間內(nèi)迅速下降，瀝青材料便開始硬化和收縮，當(dāng)瀝青材料應(yīng)力松弛不能滿足溫度應(yīng)力提高的要求，則會使材料勁度加大。由于瀝青面層對路面結(jié)構(gòu)具有外部約束力，只要面層內(nèi)部所形成的收縮拉應(yīng)力超過瀝青材料的抗拉強(qiáng)度，都可能引起開裂問題。在此條件下，由于瀝青材料對基層的附著力不夠，將發(fā)生嚴(yán)重收縮損害，并由此引起裂縫。

1.3網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫的出現(xiàn)和公路瀝青路面車輛荷載有著直接的關(guān)系，通常會連帶發(fā)生路面下沉和塌陷。網(wǎng)狀裂縫通常是指若干橫、縱向裂縫互相錯開所組成的網(wǎng)狀體。在形成之前，在車輛運(yùn)行路段附近會事先形成縱向裂縫，經(jīng)過一段時間之后，縱向裂縫間將陸續(xù)有部分橫向裂縫存在。不同的裂縫互相連通或者錯開，進(jìn)而構(gòu)成裂縫網(wǎng)。網(wǎng)狀裂縫形成則意味著瀝青路面已產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，平整度會明顯降低。

2公路工程瀝青路面裂縫類病害產(chǎn)生原因

2.1設(shè)計(jì)原因

在瀝青路面施工過程中，一定要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)的重視程度，一旦設(shè)計(jì)存在缺陷，極易造成路面病害。通常情況下，由于設(shè)計(jì)缺陷所帶來的問題主要有：設(shè)計(jì)考慮不周，未調(diào)查實(shí)際環(huán)境因素，造成公路竣工后由于難以滿足交通量荷載量而使得公路投入運(yùn)營后易產(chǎn)生路面開裂現(xiàn)象；公路基層設(shè)計(jì)與實(shí)際狀況不符，可能造成地基沉降進(jìn)而產(chǎn)生路面裂縫；地下管道設(shè)計(jì)埋深與實(shí)際需求不符，造成基層夯實(shí)不平整，可能造成路面橫向開裂；設(shè)計(jì)過程中由于材料配比不科學(xué)以及未結(jié)合實(shí)際排水設(shè)計(jì)等原因還可能造成路面開裂病害等。

2.2施工材料原因

瀝青混合料是奠定瀝青路面質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，一般情況下，瀝青路面材料中主要含有瀝青和礦料。瀝青材料質(zhì)量合格與否依賴于瀝青結(jié)合料，而施工企業(yè)通常會因?yàn)楣て诰o、任務(wù)艱巨而在材料采購過程中缺少全面的對比和檢測。出于利益驅(qū)動，目前市面上優(yōu)質(zhì)瀝青材料數(shù)量很少，大多數(shù)瀝青材料具有含蠟多、延度小和易敏感的問題，導(dǎo)致瀝青和其他石料接觸后既無法產(chǎn)生強(qiáng)黏結(jié)力，又很難有效地應(yīng)對溫度變化，抗裂性和穩(wěn)定性都很弱，最后出現(xiàn)表層裂縫。礦料決定著瀝青混合料的強(qiáng)度，如果礦料技術(shù)參數(shù)達(dá)不到工程標(biāo)準(zhǔn)，容易誘發(fā)瀝青路面早期裂縫。

2.3道路施工原因

瀝青路面施工主要包括基層施工和面層施工，這兩個環(huán)節(jié)都有可能造成路面裂縫病害的產(chǎn)生。在基層瀝青路面施工中，基層表面未徹底清洗就立即鋪筑結(jié)構(gòu)層，經(jīng)過長時間使用，受到車輛載荷作用下，基層浮土演變?yōu)槟酀{，影響瀝青路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在石灰無機(jī)穩(wěn)定粒料生產(chǎn)中，加入石灰太少，拌和不勻，水含量太低或者太高，都會造成路面基層強(qiáng)度較弱，引發(fā)前期裂縫問題。在瀝青路面面層施工中，施工人員未對工程物料進(jìn)行嚴(yán)格測試，各種瀝青混合料比例不合適，就會造成網(wǎng)狀裂縫。同時，瀝青混合料加熱溫度和碾壓溫度過高以及雨季施工過多都是導(dǎo)致瀝青路面開裂的直接因素。

2.4外部環(huán)境原因

外部環(huán)境影響體現(xiàn)為季節(jié)變化、車輛荷載和溫度變化等。其中最重要的是溫度變化因素造成的一系列影響。瀝青路面在溫度作用下出現(xiàn)的開裂以橫向開裂為主，這種開裂影響了路面整體的正常使用。溫度變化會導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)兩種類型，一種是收縮裂縫，一旦溫度下降，路面因收縮而開裂；另一種是溫度疲勞開裂，若拉應(yīng)力大于瀝青自身強(qiáng)度則發(fā)生溫度疲勞。當(dāng)遇到持續(xù)降雨降雪天氣時，瀝青路面外界溫度驟降，其面層或者半剛性基層受低溫激發(fā)發(fā)生收縮反應(yīng)而出現(xiàn)收縮縫。在路面荷載作用一定時間后，收縮縫逐漸向路面表層擴(kuò)展，最后出現(xiàn)反射性裂縫。

3公路工程瀝青路面裂縫類病害防治措施

3.1優(yōu)化工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是開展路面施工的重要前提，在瀝青路面施工中要確保設(shè)計(jì)方案能夠滿足道路的實(shí)際需求，做好以下幾方面的內(nèi)容：一是確定路面的厚度。若為柔性路面則在設(shè)計(jì)時一定要綜合考慮路面等級、交通承載量、施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境以及施工季節(jié)等因素，然后再對路面厚度做出合理設(shè)計(jì)。二是做好瀝青混合料級配設(shè)計(jì)。我國高等級道路廣泛采用較粗級配，以改善路面抗滑能力及抗車轍性能，但因用油量相對較小、空隙率偏高、傳荷能力有一定減弱等原因，極易造成路面開裂。因此設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮混合料種類選擇和設(shè)計(jì)厚度。三是要做好應(yīng)力吸收層和加筋層的設(shè)計(jì)。在瀝青混凝土面層上增加應(yīng)力吸收層和加筋層可以有效地防止反射裂縫的產(chǎn)生。應(yīng)力吸收層為罩面層和原路面間的隔離層，所用材料一般為彈性模量相對較低的土工布、砂屑和石屑等，這些材料能夠有效地消除應(yīng)力。而加筋是指通過使用較高強(qiáng)度和彈性模量的材料（例如鋼筋網(wǎng)，玻璃纖維隔柵與纖維瀝青混凝土等）來提高罩面層抗拉強(qiáng)度。除此之外，瀝青路面各層厚度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足最小施工厚度，這樣上下兩層才能保持良好連接。

3.2合理選擇材料

上文提到過瀝青含蠟量對瀝青路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有很大影響，所以選擇含蠟量少的優(yōu)質(zhì)瀝青做面層材料很重要，改性瀝青就是其中之一。隨著我國高等級公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和數(shù)量的不斷增加，以丁苯橡膠為代表的高分子聚合物在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，添加高分子聚合物的主要目的是實(shí)現(xiàn)改性，提升瀝青與其他物料的粘連性與強(qiáng)度。

3.3加強(qiáng)施工管理

瀝青路面施工質(zhì)量不僅影響路面的平整性和使用壽命，而且對后期維護(hù)也有很大影響。在道路施工過程中，要嚴(yán)格控制每一個結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量，確保每一個結(jié)構(gòu)層都能達(dá)到預(yù)期的效果，避免出現(xiàn)裂縫。在施工過程中，要嚴(yán)格控制瀝青混合料的質(zhì)量，確保公路施工的質(zhì)量。在制定施工方案時，要注意選擇合適的施工人員、先進(jìn)的施工技術(shù)以及專業(yè)的施工機(jī)械等，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題。在制作瀝青混合料時應(yīng)控制好加熱溫度和加熱時間，防止因溫度過高或過低而導(dǎo)致瀝青老化，影響瀝青混合料的壓實(shí)度而產(chǎn)生反射裂縫。做好排水工作，防止水分滲入到土壤當(dāng)中去。壓實(shí)度作為體現(xiàn)路基強(qiáng)度的重要標(biāo)志，必須對其進(jìn)行測試與控制，以保證其處于施工過程中規(guī)定。當(dāng)壓實(shí)度達(dá)不到要求時，就會導(dǎo)致填筑完成后的填土層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這時就要及時更換新的插桿掛線用的材料，確保每一層的松鋪厚度能夠達(dá)到30 cm以內(nèi)。路基強(qiáng)度的提高可以降低地下水位對路基造成的壓力，當(dāng)水位達(dá)到80 cm左右時，就應(yīng)該及時對路床進(jìn)行加固，以減小其產(chǎn)生的擴(kuò)散應(yīng)力，保證整個工程的穩(wěn)定性。路基開挖后，如發(fā)現(xiàn)其下滲水，不論滲水量有多少，都應(yīng)立即治理。

3.4落實(shí)養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

在做好施工管理的同時也要做好路面后期的養(yǎng)護(hù)工作，加強(qiáng)對道路建設(shè)的管理力度。在整個工程建設(shè)過程中都應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范要求實(shí)施。道路養(yǎng)護(hù)設(shè)施主要包括路面排水設(shè)施、道路基層和面層等，只有做好這些工作才能有效減少道路損壞現(xiàn)象發(fā)生，提高道路使用壽命。

4結(jié)束語

影響瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因有很多，包括設(shè)計(jì)因素、混合料質(zhì)量、施工因素等。因此，如果不及時對這些不利因素進(jìn)行解決，將會嚴(yán)重阻礙我國公路工程事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，還會給車輛行駛安全造成威脅。由此可見，研究瀝青混凝土路面裂縫成因及防治措施具有重要意義。因此要想降低路面裂縫問題，必須要從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、材料質(zhì)量和工藝操作方面著手，在對裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行分析的前提下，運(yùn)用科學(xué)方法對其進(jìn)行治理，降低路面裂縫問題發(fā)生率，提升公路車輛行駛安全。

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【作者簡介】

劉津，男，1989年出生，工程師，研究方向?yàn)榈缆放c橋梁施工技術(shù)咨詢與檢測。

（編輯：謝飛燕）