淺談瀝青路面早期病害成因與預(yù)防措施

孫 杰 吉瑋堂

[摘要]高速公路瀝青混凝土路面早期病害類型、形成原因,以及在設(shè)計(jì)、施工管理等方面的預(yù)防瀝青路面早期病害的措施。

[關(guān)鍵詞]瀝青混凝土路面早期病害病害類型成因分析預(yù)防措施

中圖分類號(hào):TU4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210142-01

近些年,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、協(xié)調(diào)發(fā)展,國(guó)家對(duì)高速公路建設(shè)投資力度的加大,我國(guó)的公路工程建設(shè)十分迅速。但是,隨著一條條高速公路的建成并投入運(yùn)營(yíng),由于交通量的日益增大,車輛迅速大型化且超載嚴(yán)重等原因造成的早期病害現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,也就越來(lái)越引起業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。

一、瀝青路面早期病害類型及形成原因

(一)瀝青路面早期病害類型

1.橋頭跳車。橋頭跳車產(chǎn)生的原因主要是軟土地基的沉降及路基與橋臺(tái)交界處產(chǎn)生不均勻沉降。在建設(shè)過(guò)程中,一般臺(tái)背填土多采用柔性材料填筑,由于填土的自重和行車荷載作用下使得有一定空隙的臺(tái)背回填材料發(fā)生變形、收縮、擠密,自然形成不同程度的下沉,而橋梁結(jié)構(gòu)部分屬于剛性永久結(jié)構(gòu),兩種剛度相差太大的結(jié)構(gòu)的沉降變形差異表現(xiàn)在路基橋梁搭接處的路面形成臺(tái)階,即形成跳車區(qū)域,影響行車的舒適性和安全性。

2.裂縫。路面裂縫是路面早期病害最常見(jiàn)的病害之一,它的危害在于從裂縫中不斷進(jìn)入水份使基層甚至路基軟化,導(dǎo)致路面承載能力下降,加速路面破壞。

(1)橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類。荷載性裂縫是由于路面設(shè)計(jì)不當(dāng)和施工質(zhì)量低劣,或由于車輛嚴(yán)重超載,致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而裂縫。非荷載性裂縫是橫向裂縫的主要形式,它有兩種情況:瀝青面層溫度收縮性裂縫和基層反射性裂縫。

(2)縱向裂縫可分為兩種情況:一種情況是由于路基壓實(shí)度不均勻,路面不均勻沉陷而引起的,如發(fā)生在半填半挖處的裂縫。另一種情況是瀝青面層分幅攤鋪時(shí),兩幅接茬未處理好,在行車荷載作用下,易形成縱縫。

(3)龜裂又稱網(wǎng)裂,通常是由于路面整體強(qiáng)度不足,基層軟化,穩(wěn)定性不良等原因引起的,瀝青路面老化變脆,也會(huì)發(fā)展成網(wǎng)狀裂縫。一般多發(fā)生在行車道輪跡下。

3.坑槽。瀝青路面的坑槽往往都有一個(gè)形成過(guò)程,起初局部龜裂松散,在行車荷載和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。坑槽按形成原因一般分三種類型:一種是壓實(shí)不足性坑槽;二是厚度不夠性坑槽;三是水損害性坑槽,這種坑槽是瀝青混凝土路面早期破壞中常見(jiàn)的坑槽。

4.車轍。公路車輛分方向行駛,渠化交通,車轍是其主要病害之一,車轍是在與時(shí)間有關(guān)的荷載因素和氣候因素共同作用下,輪跡帶逐漸產(chǎn)生下凹形形變并形成兩條縱向的槽。

(1)結(jié)構(gòu)性車轍由于荷載的作用,發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久變形。這種車轍寬度較大,兩側(cè)沒(méi)有隆起現(xiàn)象,橫斷面成凹字形。

(2)磨損性車轍由于車輛不斷地磨損路面,特別是大量重型超載車輛渠化行駛在主車道上,磨損路面也會(huì)形成車轍。

(3)流動(dòng)性車轍在高溫條件下,車輪碾壓反復(fù)作用,荷載應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使流動(dòng)變形不斷積累形成車轍。這種車轍一方面車輪作用部位下凹,另一方面車輪作用甚少的車道兩側(cè)反而向上隆起,在彎道處還明顯向外推擠,車道線或停車線因此可能成為變形的曲線。

5.瀝青路面表面功能衰減。瀝青路面的表面功能是指瀝青路面的平整、抗滑、噪音、濺水和水霧等。這里主要說(shuō)明在我國(guó)路面抗滑性能衰減的兩方面原因:一是瀝青標(biāo)號(hào)過(guò)大,針入度偏大,瀝青用量可能過(guò)多,路面漸漸泛油,構(gòu)造深度下降,直到變成光滑的路面。二是粗集料不耐磨,迅速磨光。

(二)瀝青路面早期病害形成原因

1.路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足。2.瀝青混合料類型選擇不當(dāng)。3.瀝青面層混合料進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量達(dá)不到要求,拌合不均、離析、粘結(jié)力差。4.碾壓不及時(shí),壓實(shí)度不夠空隙大或有微細(xì)裂紋,路面滲水,加之路面結(jié)構(gòu)防水、排水設(shè)施不全,形成水損失。5.下封層施工質(zhì)量達(dá)不到要求,導(dǎo)致未成型或強(qiáng)度不足的基層在路面滲水、排水受阻和在行車作用下,使受浸泡的基層頂面變軟、唧漿、路面變形,繼續(xù)裂紋、松散。6.半剛性基層未成型,強(qiáng)度不足;半剛性材料底基層采用路拌法施工,留有素土夾層。7.油石比控制不當(dāng),粘層油用量過(guò)多。8.路基不均勻沉降等。

二、瀝青路面早期病害的防治措施

(一)路面設(shè)計(jì)方面

1.成立專門的路面設(shè)計(jì)和研究機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)全省的路面設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù),定期對(duì)路面的路用性能進(jìn)行觀測(cè)、分析,不斷提高和完善設(shè)計(jì)。

2.逐步建立本地區(qū)的設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè),開(kāi)展一些路面研究工作和工程實(shí)踐總結(jié),在現(xiàn)有規(guī)范的基礎(chǔ)上能針對(duì)本地區(qū)的氣候、材料、交通情況,提出具有地方特色的設(shè)計(jì)指南,并逐步完善。

(二)施工管理方面

1.路面施工。(1)嚴(yán)格檢驗(yàn)原材料,準(zhǔn)確控制瀝青混合料的配合比,特別是礦粉和瀝青的用量,可避免瀝青路面早期出現(xiàn)推擁、油包、松散、露骨、坑槽等。(2)采用先進(jìn)成套的施工機(jī)械設(shè)備,可提高混合料配合比計(jì)量的精確性、拌和的均勻性、同時(shí)能夠保證壓實(shí)度、平整度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。(3)嚴(yán)格控制瀝青混合料拌和溫度。瀝青混合料加熱溫度不能過(guò)高,特別是瀝青和礦料拌和時(shí),嚴(yán)格杜絕高溫灼焦、瀝青老化,可以避免因此造成的路面強(qiáng)度不足,產(chǎn)生松散、坑槽等病害。(4)嚴(yán)格控制混合料碾壓溫度。碾壓溫度不能過(guò)高,否則會(huì)造成混合料壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),出現(xiàn)推移,發(fā)生微裂。

2.路基施工。(1)保證基層、底基層、路面表面干凈。在鋪筑上一結(jié)構(gòu)層前,須將路面結(jié)構(gòu)層及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除干凈。(2)嚴(yán)格控制基層松鋪系數(shù)(或基層標(biāo)高)。控制不嚴(yán)將導(dǎo)致的二次補(bǔ)加層,二次補(bǔ)加層與下基層無(wú)法緊密連接,自身厚度又較小,因而極易松散,進(jìn)而引起瀝青層的網(wǎng)裂、松散、坑槽等破壞。如必須二次補(bǔ)加,建議補(bǔ)加層用含油瀝青混合料代替。(3)保證基層壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。適當(dāng)增大碾壓噸位、增加碾壓遍數(shù),確保基層到規(guī)定壓實(shí)密度,避免因壓實(shí)度不合格引起的面層坑槽、局部沉陷等病害。

三、結(jié)束語(yǔ)

路面早期病害已成為瀝青路面的主要危害之一,各級(jí)交通管理部門都應(yīng)引起足夠的重視,并根據(jù)其成因從路面設(shè)計(jì)、原材料進(jìn)場(chǎng)到具體施工,有針對(duì)性采取一系列預(yù)防和改善措施。同時(shí),必須加強(qiáng)管理,建立健全質(zhì)量保證體系,充分有效的發(fā)揮好監(jiān)理及質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)的作用,從管理部門、設(shè)計(jì)部門到施工部門,層層重視、層層控制、層層落實(shí)。只有這樣,才能從根本上減少瀝青路面的早期病害現(xiàn)象的發(fā)生,確保正常發(fā)揮高速公路安全、舒適、快捷、高效的作用。延長(zhǎng)路面的使用壽命。