瀝青路面施工質量控制與早期損害分析

陳遠軍

（上海先行建設監理有限責任公司）

瀝青路面施工質量控制與早期損害分析

陳遠軍

（上海先行建設監理有限責任公司）

引起瀝青路面早期損害的因素很多，其中的主要因素是施工技術水平低和質量控制管理薄弱。我國目前瀝青路面施工技術總體水平有了顯著提高，但施工質量控制管理體系還不完善。本文分析瀝青路面施工質量控制的現狀和主要問題，結合瀝青路面施工質量控制工程實踐，對瀝青路面施工質量控制進行了系統研究分析，提出應充分考慮影響質量的各個因素，從系統、過程、整體的角度進行瀝青路面施工質量控制，總結并提出瀝青路面施工質量控制主要原則。

瀝青路面；質量控制；早期損害

引言

隨著我國經濟的快速發展，道路建設也得到了快速發展，新建道路偏重于高等級，而原有道路則不斷升級改造，“十一五”期間，全國公路網總里程新增63.9萬公里。但值得關注的是，我國多數低等級公路以及部分高等級公路的瀝青路面出現了使用壽命短、早期損壞嚴重的現象，從而不得不耗巨資進行維修、改造。其中，大多數高等級公路瀝青面層雖然已經使用了優質的材料，先進的施工機械，但仍無法修出高水平的瀝青面層。我國目前瀝青路面施工技術總體水平偏低，質量保證體系不完善，尤其對施工過程中影響質量的各個指標認識不足，沒有一個完整的控制指標體系，對瀝青路面的施工過程控制還缺乏系統、深入的研究。因此，深入分析瀝青路面早期損害原因，加強質量控制意識，明確工前控制措施顯得尤其重要。

一、我國瀝青路面施工質量控制狀況

近年我國道路建設速度發展迅速，道路施工的技術和設備水平發展也比較快，部分施工設備處于國際先進水平，應該說我國道路施工已經具備了良好的硬件基礎，但部分道路開通不久出現了不同質量問題或病害，出現施工質量問題的原因是多方面的，但直接的、主要的原因是施工質量控制問題，也是施工技術管理的問題，需要在施工設備設置調控、原材料控制、施工工藝、檢測評價等方面做好質量控制工作，才能進一步提高施工質量，也就是加強道路施工的軟件環節。實踐證明，加強道路施工質量控制，不僅可以提高道路質量，也有利于提高經濟效益、社會效益。

隨著我國國民經濟的持續發展，對高等級公路瀝青路面的使用品質及行車舒適度和有效使用年限要求越來越高。只有保證瀝青路面的施工質量，才能實現良好的使用性能。目前影響瀝青路面施工質量的主要技術問題包括:

1、原材料質量不好，質量不穩定，材料管理不規范；

2、施工設備參數設置不恰當，施工設備局部存在缺陷；

3、施工過程中對關鍵工序缺乏有效的控制措施，施工工藝不合理，導致施工過程不穩定或勻質性較差；

4、存在機械設備上投入不足，設備性能落后的情況；

5、路面質量檢測方式和評價方法滿足不了施工質量控制要求；

6、施工質量技術管理上存在薄弱環節。

這些問題將導致瀝青路面出現早期損壞，反之如果加強和改進這些方面的控制，也會顯著提高路面施工質量。

隨著新型瀝青路面、新型建筑材料、先進的施工機械應用，需要更加科學的施工質量控制技術和管理方法，施工技術人員需要不斷更新專業知識和施工技術。然而，由于我國修建高等級公路瀝青路面的時間還較短，建設經驗還很欠缺，有經驗的施工技術人員的缺乏是普遍存在的問題，加之近期我國道路建設速度又很快，需要加強瀝青路面施工的技術和質量控制方面的研究工作，正是在這一工程實際需求的背景下，瀝青路面施工質量控制及相關病害研究的提出顯得尤為重要和迫切。

二、瀝青路面早期損壞與施工質量分析

施工質量控制是一個復雜的系統工作，瀝青路面施工質量控制出現任何薄弱環節都可能引起路面早期損壞，如高溫車轍、水損害坑槽等典型早期病害。由此，研究瀝青路面施工質量控制的要點、關鍵環節和容易出現的主要問題顯得尤為重要，并進一步為實施瀝青路面施工質量控制提供參考。

1、高溫穩定性病害與施工質量控制

高溫穩定性車轍病害是瀝青路面一種主要病害形式，尤其近年交通量增加迅速，年均氣溫也逐漸增加，車轍病害己成為瀝青路面的主要病害。瀝青路面出現車轍病害與原材料本身性能、設計方案、交通荷載等因素有關，但目前較多的非均勻性分布的車轍病害與施工質量控制關系較大。

下圖1為江蘇某高速公路所調查的三個標段車轍分布曲線圖，分布圖表明三個標段的車轍情況各有一定特點，C標的車轍最大，A標次之，B標的最小，比較數據見表1。三個標段路面方案、原材料、交通流量基本相同，通車不久出現車轍病害，但路面車轍病害發展和分布情況存在較大的差異，車轍分布差異表現為兩個方面，一個方面是三個標段的整體差異，即三個標段車轍病害整體上表現不同；另一方面差異是每個標段自身路段內的車轍分布變異性也非常大，相距10m的路面車轍深度差異可能很大。

表1 路況調查數據統計表

通過核查施工記錄和試驗報告發現，車轍病害的差異和間斷性分布與施工中兩個拌和樓的混合料控制有關，即存在油石比和級配差異，這是兩個重要的控制項目，如果控制不好會直接引起早期病害。因此，施工過程穩定性控制非常關鍵，從設計、原材料、管理、工藝等方面采取系統措施控制好施工的穩定性。

2、水損害與施工質量控制

瀝青路面的水損害是瀝青路面存在水分的條件下，水分逐步侵入到瀝青與集料的界面上，同時由于水動力的作用，使瀝青膜漸漸從集料表面剝離，并導致集料之間的粘結力喪失而發生的路面破壞過程。水損害也是瀝青路面一種主要早期病害，水損害導致路面瀝青混合料松散，并逐漸發展成為坑槽，對交通安全和路面耐久性影響較大。一般瀝青路面坑槽分布離散性、隨機性較明顯，這也說明與施工質量的均勻性控制有直接關系。

有關調查表明，水損害坑槽發展有如下特點：坑槽破壞發生在雨季，開始時一般先有一小塊松散，之后脫粒并出現小坑，小坑逐漸擴展成較大的坑槽，如下圖所示2。

圖2 瀝青路面坑槽發展過程圖示

同圖1對車轍檢測的同時，采用核子密度儀對該路段瀝青路面的空隙率進行檢測，結果如圖3所示，空隙率分布表現出顯著的變異性，波動較大，局部位置空隙率過大，超過8%。

圖3 分析路段瀝青路面空隙率分布

而同時進行的鉆芯取樣，抽提篩分后發現，部分芯樣0.075mm的通過量高達20.6%，超出規范限定的15%，而石料堆場的調查發現，部分粗集料含泥量過大，超過規范值1%。9個樣本中有4個小于設計瀝青用量4.4%，從而減小瀝青膜厚度，進而降低了瀝青混合料的水穩定性。

此外，細集料在露天堆放，造成其含水量過大，為了烘干細集料，不得不升高溫度進行拌和，導致細集料出現一定程度的脆化，而集料表面溫度較高造成瀝青結合料出現一定程度的焦化現象，導致瀝青粘結性能退化，還有瀝青混合料在運輸過程中由于種種原因導致在碾壓時料溫過低難以壓實，滲水嚴重，最終致使瀝青混合料的水穩性產生較大的影響。

3、瀝青路面開裂與施工質量控制

裂縫是瀝青路面的一種主要破壞形式,且裂縫的出現往往是路面損害急劇增加的開始。瀝青路面產生裂縫的原因很多，裂縫的種類也是多種多樣的，如下表2所列。

表2 我國瀝青路面裂縫分類

由于瀝青路面屬柔性路面，其裂縫的產生和開展受基層和路基的影響較多，典型的破壞如，無機結合料穩定層沒有拌和到底,在底部留有素土夾層,素土夾層成為瀝青路面結構中的軟夾層,它會導致瀝青面層產生塊狀裂縫；還有路面的不均勻沉降，會導致路面局部主體斷裂。

4、應采取的預防措施

完善的設計是確保路面使用性能的前提,嚴格的施工是確保路面使用性能的關鍵，施工質量是誘發瀝青路面出現早期破壞的主要因素,所以為防止路面早期損害,要采取一些措施來保證施工質量,主要包括以下幾點：

（1）強化施工管理,提高工序控制的科學性。

（2）保證現場試驗數據的完整和準確，杜絕弄虛作假，特別是瀝青材料、砂、石料的試驗數據真實,必須做到試驗檢測的過程規范化操作；保證瀝青路面材料的路用性能，對高路堤、軟基處理、填挖結合處、結構物兩端填土等重點部位的施工重點監控,防止不均勻沉降影響瀝青路面的使用性能。

（3）重視并合理調整道路瀝青路面的壓實度、均勻度、平整度和構造深度等指標,特別處理好平整度與壓實度的關系，不能過分追求平整度而犧牲壓實度,而是要在保證壓實度的基礎上追求平整度,否則通車后的路面極易發生水損壞以及松散、車轍等早期病害。

（4）對于路面基層施工要嚴格按規范要求選好合格材料，對于水泥穩定類材料，要嚴格按配合比要求控制水泥劑量及含水量，保證路面基層設計厚度及頂面標高，灑水碾壓至要求密實度，保證基層表面平整度，嚴格控制施工質量，同時要重視半剛性基層的養護，防止反射裂縫的出現。

（5）對于路面面層施工先要嚴格按規范要求選好材料及材料的級配，凡發現瀝青混合料級配不佳，油石比過低；當瀝青含量過大時，要及時通知后場對瀝青用量進行調整，調試現場施工還應掌握好瀝青混合料攤鋪厚度，嚴格按碾壓操作規程作業，保證瀝青混凝土壓實度及平整度,搞好施工縫、結構物伸縮縫位置施工工藝的選擇和處理，防止路表水下滲，另外對于邊角及有障礙物碾壓不到的部位，要使用熱墩錘，熱烙鐵或平板震動夯實。

（6）為減少路面病害的發生，在施工過程中如何控制好瀝青混凝土的級配、施工過程中不離析、保證壓實度是施工成敗的關鍵，而碾壓溫度是控制瀝青面層壓實度的一個關鍵因素，因此，對于溫度的控制在瀝青路面施工中非常重要。

通常瀝青混凝土拌和站場與攤鋪地點相距較遠,瀝青混凝土運輸時間長，混凝土溫度受外部因素影響較大，因此，控制瀝青拌和料在運輸過程中的運輸時間是溫度控制的最主要的環節。運輸過程中導致瀝青拌和料溫度損失主要是大氣環境溫度和運輸時間兩個主要因素，大氣環境溫度對瀝青混合料的溫度影響,主要體現在瀝青拌和料的攤鋪-初壓-復壓-終壓階段，為了保證瀝青拌和料在攤鋪-初壓-復壓-終壓階段的溫度要求，拌和站出料溫度應隨大氣環境溫度的變化而變化，瀝青拌和料的溫度在運輸過程中損失溫降，通常與自卸車運輸途中的運輸時間成正比關系,運輸時間越長,溫降越大。

三、瀝青路面施工質量控制管理體系

以上分析表明，瀝青路面施工過程復雜、影響因素環節多、變異性大，任何一個環節出現問題，都可能引起早期病害。瀝青路面的質量不是簡單的由試驗和檢測實現的，而必須通過執行合理設計的質量控制和質量保證計劃來實現。承包人應合理設計質量控制計劃，而業主應合理設計質量保證計劃。這些計劃的設計及執行對熱拌瀝青混合料路面的生產、攤鋪及使用性能至關重要。

1、質量管理體系與控制

質量管理科學自產生至今經歷了三個階段:質量檢驗階段、統計質量管理階段與全面質量管理階段。

統計質量管理階段，從單純依靠質量檢驗事后把關，發展到進行工序控制，突出了質量的預防性控制與質量檢驗相結合的管理方式。在此管理階段，強調“用數據說話”和應用統計方法進行質量管理，因此通常將這一階段稱之為統計質量管理階段，簡稱為SOC階段。

全面質量管理概念的涵蓋較廣泛，其核心是“三全”的管理:全面的質量管理、全過程的質量管理、全員參與的質量管理。

為了實施項目質量控制，應建立全面質量管理體系和控制體系，首先必須確定控制目標，其次應建立控制機制，同時必須重視和加強信息的傳遞與反饋。

控制是對被控系統的整體而言的，既要控制被控系統從輸入到輸出的全過程，也要控制被控系統的所有要素。在項目質量控制中，根據被控系統全過程的不同階段，控制可分為三類:①事前控制，又稱為預先控制或事先控制，即在投入階段所進行的控制，實質上是一種預防性控制，如質量預控就屬于事前控制。②過程控制，也稱為事中控制，即在轉化階段所進行的控制。如工序質量控制就屬于過程控制。③事后控制，即在輸出階段所進行的控制，如項目交工驗收階段所進行的質量控制。這種控制實質上是一種合格控制。基于瀝青路面施工過程特點，對于瀝青路面施工質量控制的重點是事前控制和過程控制兩個階段。

2、瀝青路面施工質量管理控制特點

對照項目質量管理科學的發展，我國瀝青路面建設的質量管理基本處于質量檢驗階段，目前使用的檢測方法及質量檢驗評定標準，在很大程度上屬于事后認可。對于需要及時反饋的質量控制來說，具有明顯的滯后性與被動性，無法起到動態控制作用。分析目前瀝青面層施工的質量狀況，原材料質量、混合料級配、油石比、溫度、厚度等主要技術要素都存在較大的變異性，可能使路面質量產生過大波動，路面局部早期損害嚴重，使用年限縮短，部分項目通車一、二年后開始大規模維修，因此在路面施工中進行系統質量控制，提高施工質量控制水平勢在必行。但是目前國內外對瀝青路面施工過程控制缺少較為系統和完善的研究成果，前期準備工作以及施工現場缺少必要的技術指導，從而導致瀝青路面的最終施工質量得不到有力的保證。

控制體系是通過對瀝青路面施工中能直接影響工程質量的重要檢測指標，如關鍵工序、重要工藝參數及關鍵設備的操作程序等，進行數據采集并及時分析處理，從而及時判定施工工藝是否得當，判別施工質量的優劣程度，變事后控制為有效的過程控制。

Silicon Carbide Micro-optical Components[J]. Acta Photonica Sinica, 2018, 47(12): 1214003

瀝青面層施工質量控制是公路工程項目質量管理的組成部分，在施工質量控制過程中，用系統觀點及控制原理，建立適用的技術指標體系，明確控制目標，建立統計控制與技術診斷相結合的調控機制，即動態質量控制方法達到監控、糾偏、改進、提高的動態施工管理過程，最終鋪筑出高質量的瀝青路面。

瀝青路面的施工是一個復雜的過程，對其過程中關鍵環節的控制研究是多方面的，只用一兩個指標是不能全面反映施工過程和控制施工質量，為此，需要建立一個系統的指標控制體系。質量管理與控制體系是由許多的有內在聯系的單項指標組合而成，在設計時，既要從總體全面考慮整個體系所應包含的內容及其框架，也要逐一考慮各個單項指標的含義、適用范圍和計算方法等。

3、瀝青路面施工質量控制原則與發展

基于瀝青路面施工特性，瀝青路面施工質量控制應注意以下原則:

（1）主動控制原則，由于瀝青路面施工具有工程規模大、投資巨大、控制難度大、變異性大等特點，如果前期準備出現問題，后續很難糾正或需付出巨大代價，因此瀝青路面施工中必須做好事前準備和事前控制，包括設計審核、原材料準備、設備檢驗、工藝管理考核等。

（2）系統平衡原則，瀝青路面施工是一個系統過程，包括前期準備、施工過程，應從系統平衡角度進行前期準備和過程控制，施工過程又可分為拌和、攤鋪、碾壓等工藝過程，也需要從系統平衡角度控制各個工藝過程連續、平穩、有序，從而為保證路面質量均勻穩定建立基礎。

（3）整體與細節原則，瀝青路面施工是一個復雜過程，既要建立整體過程控制體系，又要保證每個細節質量控制，只有細節的質量得到保證，整體工程的質量才能得到保證。也就是只有控制好每一車混合料質量，才能控制好每lm路面質量，進而才能保證整條公路路面質量，實施全面質量管理體系。

（4）過程控制原則，只有通過加強過程監控，才能及時發現影響施工質量的問題，以便及時采取措施，保證質量穩定。

為了提高瀝青路面施工質量控制水平，還需要進一步改進和完善控制方法和體系:

（1）實施全面質量管理控制體系，瀝青路面施工是一個復雜過程，影響因素環節眾多，提高施工質量控制管理水平是提高瀝青路面質量的必要條件，建立全面系統的施工質量控制管理體系。

（3）建立基于概率統計的質量控制體系，只有建立基于概率統計的控制體系才能客觀全面的檢測評價路面施工質量，判別施工過程控制狀態，為施工質量控制提供基礎數據，并為工程驗收和實施按質支付提供依據。

（3）實施按質支付的質量管理體系，可調節支付形成了契約形式激勵機制，促使承包人提高工程質量，明確細化質量管理驗收標準，提高業主質量管理的效率和效果，保護投資人利益。

四、結論

本文分析了我國瀝青路面施工質量控制的現狀和主要問題，結合瀝青路面施工質量控制工程實踐，從設計、材料、工藝過程、檢測評價等方面系統分析質量控制關鍵環節和相應技術措施，具體總結如下:

1、研究分析了集料、瀝青等原材料對瀝青路面施工質量的影響，提出了原材料供應、生產、管理等方面的質量控制要點和措施；

2、結合實際工程中瀝青路面典型病害，分析了瀝青路面施工質量控制的主要問題及改進措施，提出了應充分考慮影響質量的各個因素，應從系統、過程、整體的角度進行瀝青路面施工質量控制；

3、總結提出了瀝青路面施工質量控制體系的基本原則:系統平衡原則、整體與細節原則、過程控制原則。

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TU138

1674-3954（2011）03-0073-03

陳遠軍 （1975-），男，交通部監理工程師，上海先行建設監理有限責任公司，上海200070。現任京福鐵路客專閩贛段監理5標上海先行監理部副總監理工程師。