淺析重慶高速公路瀝青路面裂縫成因及其養(yǎng)護

摘要：隨著重慶高速公路通車?yán)锍痰娜找嬖龆啵瑢χ貞c市高速公路的養(yǎng)護提出了更高的要求。根據(jù)經(jīng)驗，高速公路建成后瀝青路面的病害便逐漸發(fā)展，相繼出現(xiàn)裂縫、麻面、松散、坑槽、沉陷、波浪、擁包、泛油、彈簧翻漿等破損形式，影響了高速公路的正常使用，也增加了高速公路的養(yǎng)護與維修的成本。其中尤以出現(xiàn)裂縫為最常見的破壞形式，本文著重探討高速公路瀝青路面裂縫的成因，并針對其成因探討其養(yǎng)護對策。

關(guān)鍵詞：重慶高速公路 瀝青混合料 評價指標(biāo) 裂縫成因 養(yǎng)護

1、引言

2010年底，重慶“二環(huán)八射”2000公里高速公路即將全面竣工通車，標(biāo)志著重慶市高速公路建設(shè)邁進新紀(jì)元。隨著高速公路通車?yán)锍倘找嬖龆啵瑢χ貞c市高速公路的養(yǎng)護提出了更高的要求。路面養(yǎng)護是高速公路養(yǎng)護的中心環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量考核的首要對象，隨著使用年限的增長，瀝青路面受到車輛荷載和自然因素的影響，相繼出現(xiàn)裂縫、麻面、松散、坑槽、沉陷、波浪、擁包、泛油、彈簧翻漿等破損形式，影響了高速公路的正常使用，也增加的高速公路的養(yǎng)護與維修的成本。而其中尤以出現(xiàn)裂縫為最常見的破壞形式。

2、瀝青路面的特性

瀝青路面是通過各種方式將瀝青材料用作礦料的結(jié)合料，經(jīng)鋪筑后形成路面面層并與其他各類基層和墊層共同組成的路面結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。瀝青路面具有以下優(yōu)點：表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便、適應(yīng)分期修建等，由于它可以使用不同的材料組成和施工方法，因而適用丁不同等級的公路路面。但也存在某些缺點，如溫度穩(wěn)定性差、施工污染等。

3、高速公路瀝青路面裂縫的成因

筆者結(jié)合瀝青混合物的特點及其受力特性，由此得出高速公路瀝青路面裂縫的成因主要包括以下幾個方面：設(shè)計的局限性；通行量過大、超載車輛多；季節(jié)變化所導(dǎo)致的溫度應(yīng)變；水的損害；地質(zhì)狀況的變化；施工質(zhì)量問題。

3.1設(shè)計的局限性

早期高速公路設(shè)計采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JT J01-88）。設(shè)計的局限性主要指原設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)偏低，以及設(shè)計方案不夠完善。由于當(dāng)時經(jīng)濟能力嚴(yán)重不足，勘察設(shè)計中計算行車速度按平原微丘、重丘區(qū)、山嶺區(qū)進行分區(qū)設(shè)計，一些路段的平曲線最小直徑、最大縱坡采用了一般值的最小值，有的甚至接近極限值，從而引發(fā)了一系列的安全事故，也造成了路面很大程度的破損。后經(jīng)過兩次改進，已經(jīng)改為新的《公標(biāo)》（JTG B01—2003）。新《公標(biāo)》（JTG B01—2003）充分體現(xiàn)了高速公路安全和以人為本的思想，取消了以前分區(qū)的計算行車速度為設(shè)計速度，而改為以路基寬度、車輛折算系數(shù)、路基壓實度及汽車荷載分級等綜合考慮。

3.2通行量偏大、車流量增多

通行量增大、車流量增多幾乎是所有早期高速公路運營后都令人頭痛的問題。以成渝高速公路為例，設(shè)計交通日流量4萬輛，而目前成渝高速公路的日車流量能達到7萬多輛，而且其中重型貨車占了很大比重。可見在建設(shè)高速公路之前進行可行性預(yù)測時，沒有把季節(jié)性出行車流量的壓力納入重點考慮范圍。

3.3溫度應(yīng)變

在重慶地區(qū)，低溫開裂是最常見的一種病害。在熱脹冷縮作用下，溫度降低時，若瀝青材料無約束，則體積收縮；若材料受到約束，將引起溫度應(yīng)力。當(dāng)該溫度應(yīng)力大于等于材料抗拉強度時，即產(chǎn)生裂縫。瀝青混合料收縮應(yīng)變速率越大，材料的應(yīng)力松弛性能越難發(fā)揮。溫度降低，瀝青的勁度模量會增大，收縮產(chǎn)生的應(yīng)力則更難以消耗，因此低溫開裂是早期裂縫產(chǎn)生的最主要原因。

3.4水的損害和地質(zhì)條件的變化

瀝青混凝土路面最早出現(xiàn)的是季節(jié)性溫度變化所導(dǎo)致的反射型裂縫。路面一旦出現(xiàn)裂縫，水就會滲入路面中，在層間流動，形成層間水，在車輛碾壓下局部空間里形成瞬時高壓水，高壓水能夠進入瀝青混合料的空隙，長時間后，便會造成瀝青和骨料之間失去粘結(jié)力，很快便會形成路面面層龜裂、麻面、松散和唧漿、坑槽等病害，時間一久，病害便會由輕而重，若滲入基層，則會對半剛性的水泥穩(wěn)定料的強度造成影響。尤其是在排水不良的挖方路段，路線縱坡較小、平坡路段和平曲線超高過渡段，其情況尤為嚴(yán)重。

4、瀝青路面的調(diào)查及其養(yǎng)護對策

要養(yǎng)護好路面，必須了解和掌握在行車和自然因素綜合作用下要養(yǎng)護好路面 ，必須了解和掌握在行車和自然因素綜合作用下不斷發(fā)生變化的路面狀況，路面使用質(zhì)量的調(diào)查應(yīng)選擇最不利的季節(jié)進行。通過調(diào)查，評定被調(diào)查路面的功能指標(biāo)，從而確定養(yǎng)護對策。一般采用定期檢查或隨時抽查的形式，分4個方面內(nèi)容進行調(diào)查。

4.1瀝青路面的調(diào)查及其評價指標(biāo)

(1) 路面破損的調(diào)查。高速公路宜采用先進快速的方法，每100～500m作為一個調(diào)查路段，將各類損壞分別統(tǒng)計后計算綜合破損率DR，以路面狀況指數(shù)PCI進行評價。

(2) 強度的調(diào)查。瀝青路面強度采用強度系數(shù)SSI 作為評價指標(biāo)， SSI 為路面允許彎沉值與路段代表彎沉值之比。

(3) 平整度調(diào)查。以路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI 評價。

(4)抗滑能力調(diào)查。路面抗滑能力以擺值BPN或橫向力系數(shù)SFC評價。

4. 2 根據(jù)評價指標(biāo)制定養(yǎng)護對策

高速公路瀝青路面養(yǎng)護與維修可分為日常養(yǎng)護、中修、大修。路面設(shè)計年限一般為15年，使用初期應(yīng)以預(yù)防為主，并進行日常養(yǎng)護;投入運營后5～7年開始出現(xiàn)路面破損，應(yīng)及時有效地進行專項治理。根據(jù)對路面各項技術(shù)指標(biāo)的調(diào)查，對路況做出準(zhǔn)確的評價。

（1）路面狀況指數(shù)PCI >65，行駛質(zhì)量指數(shù)RQI >6的路段， 以日常養(yǎng)護為主，局部進行小修，中等路況的高速公路應(yīng)中修罩面。

（2） PCI<65 ， RQI<6 ， SSI>0.8的路段，宜安排中修罩面;若 SSI < 0.8 時應(yīng)大修補強。

（3）高速公路路面平整度、破損率和強度均滿足要求，而抗滑能力不足，即SFC<0.4或BPN<37的路段，應(yīng)加鋪抗滑磨耗層。

應(yīng)在最佳時機進行中修、補強、罩面，才能達到最佳的經(jīng)濟效果。如果破損沒有及時處理，將引起更大的破壞，最終導(dǎo)致路面大修，將大大增加修復(fù)難度和資金的投入。

5、高速公路瀝青裂縫的預(yù)防及其治理

高速公路瀝青路面裂縫不能徹底消除，但卻可以通過優(yōu)化設(shè)計、加強施工管理、提高現(xiàn)場施工質(zhì)量以及適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護措施等去預(yù)防和治理，將其危害降到最低，從而延長瀝青混凝土路面的使用壽命。另外，瀝青混凝土面層抗溫度裂縫的能力與混凝土均勻性、壓實度和空隙率有關(guān)。混凝土越均勻、壓實度高、空隙率小，則混凝土強度越高且比較均勻，面層表面的薄弱處也就越少。另外水損害的產(chǎn)生及速率與瀝青混凝土密實性及孔隙率大小、瀝青與集料的粘結(jié)力大小或抗剝落劑、交通量大小及重（超）載車輛的多少有關(guān)。因此，有效防治裂縫發(fā)生，應(yīng)從以下幾方面著手：

（1）選擇合適的瀝青混凝土類型

瀝青面層各層宜盡量使用空隙率小于5%的密實型瀝青混凝土。從目前的技術(shù)水平看，密實式粗集料斷級配瀝青混凝土不僅具有優(yōu)良的不透水性，而且具有明顯優(yōu)于連續(xù)級配瀝青混凝土的高溫抗永久形變能力，用前者作為表面層時，還具有良好的抗滑性能，SMA路面的廣泛應(yīng)用便是最好的例證。

（2）增強瀝青與碎石之間粘附性

一般酸性石料（花崗巖、玄武巖等）與瀝青的粘附性較差，因此在高速公路中，宜使用針入度較小的瀝青并采用抗剝落劑，嚴(yán)格控制細(xì)集料含泥量也是提高瀝青與碎石的粘附性的有力措施。近年來重慶地區(qū)新建高速公路開始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA路面，產(chǎn)生水破壞的數(shù)量和速度得到了明顯改觀，高速公路的壽命大大延長了。

（3）提高施工質(zhì)量

施工前的原材料選用必須質(zhì)量達標(biāo)、級配均勻合理，并符合重慶地區(qū)的特有地理環(huán)境，配合比的設(shè)計必須嚴(yán)密控制。在施工過程中必須注意瀝青混凝土拌合的均勻性，防止粗細(xì)集料離析。混合料拌合溫度過高會容易造成瀝青老化，與集料的粘附性也會明顯降低，嚴(yán)重時還會造成面層局部色澤不一致等現(xiàn)象，國外有關(guān)試驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)瀝青混合料的溫度低于90℃時，實際上已不可能再被進一步壓實，因此必須嚴(yán)格控制瀝青混合料拌合溫度、出場溫度及碾壓溫度。而且要盡量通過使用高效配套的碾壓設(shè)備、增加碾壓遍數(shù)等提高壓實度以減小空隙率，空隙率大的位置越多水破壞現(xiàn)象越嚴(yán)重。

（4）嚴(yán)格控制超載車輛

超限運輸已逐漸成為公路第一“殺手”和“事故元兇”，車輛超載現(xiàn)象也是屢禁不止。高速公路管理部門應(yīng)按照《公路法》及交通部《超限運輸車輛行駛公路規(guī)定》，對超載車輛進行強制卸載，并在入口處設(shè)卡不得讓超載車輛進入高速公路，同時對超載車輛必須嚴(yán)厲打擊，不僅要有力度，更要有持續(xù)性，不能讓車主有僥幸心理。

（5）優(yōu)化設(shè)計

瀝青面層層間應(yīng)使用防水材料，無論是何種瀝青混合料，必然有一定的空隙率存在，因此會遭受一定的水破壞。在瀝青面層表面涂上防水材料，形成一種不透水的薄膜封層，能使瀝青面層中因降雨而聚集的水大大減少。另外，也可以加強路面排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，高速公路的設(shè)計應(yīng)該是一個有機的整體，其破壞的產(chǎn)生及發(fā)展也是相互影響的，各系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該充分考慮對高速公路使用壽命的影響，共同發(fā)揮作用，使得高速公路能抵抗各種各樣的破壞作用。

（6）對已有裂縫的養(yǎng)護

當(dāng)裂縫對結(jié)構(gòu)影響不大，可根據(jù)裂縫寬度封閉裂縫防水即可。對縫寬在5mm以內(nèi)的裂縫，可采用熱油灌縫并搗實，以防止水的滲透。而對縫寬大于5mm的裂縫，可用炒拌好的瀝青砂或細(xì)粒式混凝土填料填充、搗實、烙鐵封口、撒砂掃勻。

如路面出現(xiàn)開裂或輕微的龜裂，無明顯變形，可用刷油法處理，或進行噴油封面，防止?jié)B水導(dǎo)致病害擴大。

由基層、土基的破壞而引起的裂縫，須經(jīng)調(diào)查評價后，采用挖補法先治理基層、土基的病害，密實穩(wěn)定后，再處理面層。龜裂也應(yīng)采用挖補法，連同基層一塊治理。

6、結(jié)語

高速公路瀝青路面裂縫是一個尚得到很好解決的問題，對裂縫的養(yǎng)護，不是簡單地補上裂縫，我們不僅要按照國家標(biāo)準(zhǔn)予以修復(fù)，更要仔細(xì)分析其破壞成因，針對其成因采取有效的措施，并防范其再次發(fā)生，使修復(fù)后的高速公路路面能夠再次經(jīng)受自然及人為因素的考驗。

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