高速公路瀝青路面發生早期破壞和損壞的原因分析

林習玲,于建民

(1.黑龍江東綏高速公路有限責任公司;2.黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

高速公路瀝青路面直接與大氣接觸,除承受交通荷載外還受自然因素的影響,在運營期間出現早期損壞現象,致使表面服務性能緝拿工地,影響正常運營。調研組的總結分析的原因可歸納為以下幾點。

(1)路面結構設計我國現行規范中可供設計人員選擇的結構單一,而且級配范圍較寬。如AC、AK結構都具有很強的優缺點：AC結構具有良好的密水性,但表面較細,抗滑指標難以保證,而且礦料組成中往往是粗骨料懸浮于細集料之中,在行車荷載作用下,容易出現材料重分配,因此容易出現車轍現象;AK結構具有很好的骨架,抗車轍能力強,粗糙的表面滿足了抗滑要求,但空隙率偏大,透水嚴重,這是造成近幾年水損破壞普遍產生的主要原因之一。根據調查,現場鋪筑的瀝青混凝土空隙率在 8%～13%時,瀝青混合料產生水損壞的可能性最大。在我國現行規范中 II型瀝青混凝土混合料的空隙率為 4%～10%,與之比較接近,而且施工中壓實度低值要求 95%,容易造成水損壞。這是因為雨天之后,瀝青路面在飽水狀態下承受重載車輛沖擊與動水壓力的反復作用,瀝青膜與礦料漸漸剝離,形成松散的凹坑,若不及時予以修補,極易發展擴大成坑槽,造成更大的損壞。這在南方雨水較多的尤其嚴重。另外,設計規范中該的設計車輛荷載于實際車輛荷載不相符,按照規范進行設計的瀝青混凝土路面難以承受當前交通運輸重車多、超載嚴重的交通狀況。我國高速公路建設現仍出在一個快速發展時期,對高速公路許多方面認識也在逐步加深,一些標準和規范仍停留在多年前的水平就不能滿足發展的需要,加上外界因素的影響,甚至出現了所謂“合理的病害”。針對規范滯后于當前高速公路建設及運輸市場的實際情況,為防止高速公路瀝青路面出現早期破壞現象,各省都在路面結構方面進行研究,但現行相關規范的修改跟不上迅速發展的高速公路建設需要,不符合其應有的嚴肅地位。

(2)設計與路段實際情況相差大。

如某二級公路穿過土基過濕地段,但設計方面卻按一般正常情況設計,全部利用挖方和就地借方填筑路基,采取逐層晾曬法施工,造成極大的窩工,影響了工期。施工單位只好申報監理工程師并經業主同意,遠運借土填筑,僅此一項就較原設計增加費用數百萬元。先瀝青路面(特別是挖方路段)破壞較為嚴重,已多次修補。這說明正確區劃路基干濕類型極為重要。

(3)外界因素的影響。

隨著我國經濟的迅速發展,高速公路的貨車今天能夠量增長非常快,某些部門從自身利益出發,超載嚴重,甚至達到了令人無法想象的程度。超載嚴重是造成早期破壞的主要原因之一。這一問題,單靠交通部門的努力遠遠不夠。

氣候因素是造成高速公路出現車轍和推移的原因。

交通事故及車輛漏油交通事故及車輛漏油、千斤頂引起的路面破壞。

(4)施工與養護因素的影響。

材料選擇。目前我國各省高速公路建設部門非常注重瀝青的選擇,大部分選用優質進口瀝青,上面層采用改性瀝青,但在調研中發現,有些省份的高速公路建設部門為了確保瀝青的質量,在進行招標時將指標值定得過高,以至于有些瀝青供應商為了迎合主管部門的需要,在瀝青中加入某種成分以提高指標值,嚴重影響了瀝青路面的壽命。除此之外,砂石料質量的參差不齊也造成了高速公路建設質量的下降。在這方面,可借鑒吉林省長吉高速公路的做法：建設部門對砂石料的供應統一規格、統一招標,在條件適宜的路段自建料廠,嚴格按照標準規格以及質量提供材料,不僅滿足了工程進度的需要,也確保了工程質量。

施工配合比的控制調研中發現,在實際生產中,許多地方多年來形成了一種習慣,那就是嚴格按照實驗室配合比中的骨料用量應用于實際生產。但這種方法生產的混合料往往不到設計要求,有的甚至出現較大偏差,出現了“目標配合比設計”與“生產配合比設計”不相符的情況,其原因就在于骨料的吸水性上。我國現行的瀝青混凝土路面設計方法中,集料密度采用的是視密度,而在實際生產過程中,因為自然條件、環境因素的影響,使生產配合比與實驗室配合比出入很大。在高速公路的建設中,解決這個問題唯一的辦法就是加大抽檢力度,通過試驗路段確定生產配合比,加強現場監理,實行跟蹤作業,定點、定量取樣,取得試驗數據后,指導生產,切實把質量標準落實到施工過程中。

混合料的拌和、攤鋪和壓實攤鋪和壓實兩項工作是路面施工的重要環節。攤鋪質量不好往往伴隨著裂縫、車轍等病害的發生。攤鋪過程中除嚴格按《規范》要求施工外,還應著重控制攤鋪溫度、供料速度與前進速度相協調、防止大料滾動離析等環節。碾壓過程應遵循少量噴水,保持高溫,梯形迭進的原則。決不能片面追求平整度,進行低溫碾壓,降低壓實度標準;低溫碾壓易造成空隙率多大,壓實度不足,使路面滲水,導致早期破壞;過度碾壓易造成構造深度偏小,甚至出現泛油病害,影響行車安全。碾壓過程要及時、迅速,并要保持碾壓要求。絕對不允許壓路機中途急停、轉向,一面發生推擠、擁包現象,從而影響平整度。在山東日竹高速公路施工中,根據實際情況,將抗滑表層的馬歇爾試驗制件采用了雙面擊實各 75次的標準,壓實度不低于 98%,混合料空隙控制在 6%以內,壓實后經路面現場取芯檢測都收到了良好效果。可見,壓實措施好壞對瀝青路面的平整度、防止水損壞和提高抗車轍能力都有很大影響。

路基施工缺陷的影響從調查材料看,有些高速公路早期破壞與路基施工質量有關,特別是軟土地區。路基軟土地基不穩定、地基換填或擠淤處理不徹底、路基填筑壓實度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均勻沉降等都會導致路面的早期破壞。究其原因,大部分與施工工期短、施工低欄為趕進度有關。

橋梁施工缺陷的影響由于橋梁施工質量控制不足的影響,橋面瀝青路面也時常發生早期破壞。通常發生在那些預拱度設置不合理造成橋面瀝青面層厚度達不到設計要求、簡支梁橋伸縮縫施工質量差的橋梁結構上。由于橋面的變形條件和彈性狀態受橋梁的整體剛度和局部剛度控制,與一般路基上路面變形狀態不同,未達到設計厚度的瀝青面層往往受到剪切破壞。而且一旦有病害發生,便迅速擴展到全橋,很難局部修復。這種類型的早期破壞在這次調研中并不鮮見。另外,由于橋頭兩端壓實不足發生的不均勻沉降,也往往造成橋頭兩端瀝青路面發生早期破壞之一。

路面早期養護措施不及時、不完善等也是高速公路瀝青路面產生早期破壞的原因。允許超載車輛進入高速公路或對超載車輛控制不嚴則更是早期破壞的直接原因。