麥積山旅游景區麥賈公路路面病害分析及處理措施

賈亞軍

（甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020）

0 前言

路面在行車荷載和自然因素的綜合作用下，將會出現各種損壞的現象，比如翻漿、裂縫、車轍、沉陷、擁包等。隨著損壞的出現，路面行駛質量必然下降，從而影響到行車的舒適與安全，并大大增加了道路的養護費用[1]。麥賈公路是通往麥積山景區的重要道路,也是途經我院并與市區、火車站連接的唯一通道，于2004年6月建成投入使用。因公路沿線工程地質、水文地質條件復雜，加上2009年10月天寶高速開通后，由于交通量劇增、車型構成復雜等問題，出現了多種病害，現加以分析并提出處理措施。

1 麥賈公路病害分析

經過筆者2012年6月份實地勘測、調查及檢測，分析查明了該公路形成病害的原因。麥賈公路路面損壞現象是各種因素作用于路面結構的結果，而路面損壞的模式主要有以下幾個方面：裂縫類（縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、塊裂）、變形類（翻漿、車轍、沉陷、波浪擁包）、表面損壞類（磨損、坑槽）、其他類（泛油、磨光、凍脹）。

1.1 裂縫

裂縫產生原因分析

瀝青路面產生裂縫主要是由于溫度的變化、水的侵蝕在行車的荷載，特別是在超載車輛的的反復作用之下以及地基的縱向不均勻沉降出現了裂縫，春融以及白晝溫度的劇變，造成路面和基層的張力作用，當溫度變化大于張力的變化范圍時以及基層的反射出現了橫向裂縫，橫向裂縫的方向垂直于道路中心線，裂縫間隔不等，裂縫數量逐年增加。自天寶高速開通以后，該路段行車量劇增，而行車的反復作用、地基不均勻沉降、行車過大荷載、施工接縫質量差導致結構承載能力不足是形成路面的縱向裂縫，縱向裂縫的方向基本上平行于道路中心線，一般發生在距路邊緣3～5 m的車道內，尤其K2+300～K5+600段較為集中，裂縫的形狀有兩種，一種是直線型另一種是縱向弧形且兩端向路堤邊緣延伸。橫向縱向裂縫交錯形成網狀裂，網裂常伴有沉陷和唧漿現象。由于縱橫向裂縫導致結構承載力不足或是由于唧漿引起的過量局部沉陷。當網裂發展到一定程度加上溫度、瀝青老化以及基層反射裂縫變形成了龜裂，龜裂是大面積的網裂，尺寸約為50 cm×50 cm到300 cm×300 cm[2]。在以上各種病害發展過程之中水一直起到加速發展的作用，其原理是瀝青混合料是礦料和瀝青之間相互作用形成的粘結力和瀝青材料本身的黏聚力，瀝青和礦料相互作用使瀝青在礦料表面產生化學組分的重新分布，在礦料表面形成一層擴散結構膜，此結構膜以外的瀝青稱為結構瀝青，此膜以外的瀝青稱為自由瀝青。由于裂縫的產生導致水分介入到瀝青與集料與集料界面上，并逐漸進入到結構膜，改變了瀝青、集料和水分之間的關系，導致瀝青在礦料表面的剝落，進一步加速路面的毀壞。而瀝青路面的水毀機理在此不做過多討論，主要考慮瀝青與集料粘附性是否不足，二是水分滲入道路瀝青混合料內部，使水分侵入到瀝青-集料界面上。

1.2 變形類病害

變形類病害產生原因分析

變形類病害主要是由于集料本身的性能、車載特別是超載、基層的穩定性以及不恰當的施工造成的病害。麥賈公路每年當冬天氣溫降低,路基上部土體溫度降低到-3℃～-5℃時,土體內的毛細水和薄膜水都開始凍結。如果凍結線暫時停留在某一深度處,下層未凍區內的毛細水和薄膜水會源源不斷地向凍結線處聚集,并隨即凍結形成一個含有大量冰晶體的聚冰層。隨著凍結線的逐漸向下推移和停留,在更深處還可能形成新的聚冰層。與此同時,路基土體發生不均勻凍脹,路面被抬高,甚至出現凍脹裂縫,嚴重者可能隆起幾十厘米。春天氣溫回升,路基的冰晶開始從凍層上部融化,或從上、下兩面融化。因而路基中部化凍比兩側快,并形成一個凹槽,路基凹槽中大量水分不能排出,甚至變成稀泥,就使道路失去承載能力。道路在行車作用下路面被進一步壓壞,泥漿從路面裂縫里擠出來,產生翻漿的現象。結合實際情況，分析得知主要是由于基層的不穩定造成的，當基層在鋪筑路面時沒有達到晾曬的時間造成基層含水量偏高，或者路面的裂縫在雨水的侵蝕作用下逐漸進入到基層造成基層承載能力的下降，當在車輛的反復荷載作用下失去原有的剛性，導致路面的承載力下降而形成翻漿現象，不但影響了路面的平整度也給行車安全帶來了嚴重的影響。由于車載能力的不斷提高給路面本身提出了嚴重的考驗，產生車轍的主要因素就是路面本身的承載力低于車輛荷載、路基或基層發生剪切破壞造成的現象，車轍的主要形式有結構型和流動型，結構型其主要是由層間結合、交通荷載、面層厚度不合理等原因造成的；流動型主要是由于原材料本身的問題、集料配合比、集料粒徑與厚度匹配問題、施工質量、溫度、坡度等因素所引起的；磨損型由于集料耐磨性差、交通量過大造成的；壓實型由于施工追求平整度造成的。

1.3 表面損壞類病害

表面損壞類病害原因分析

表面損壞類病害是由于路面面層的表面局部松散造成的表面破損，根據嚴重程度分為坑槽和磨損。坑槽是路面破損而形成的深洼，坑槽的深度一般大于2 cm，面積在0.04 m2以上。如果小面積坑槽較多，又相距很近（20 cm以內），應合在一起計算。瀝青路面的坑槽一般都有一個形成過程，起初局部龜裂松散，在行車荷載和雨水等自然原因作用下逐步形成坑槽。究其破壞原因有：壓實不足性坑槽；在施工時混合料溫度太高，使得瀝青老化，粘接力下降，脆性增加，導致壓實不夠，粘接不牢，在車載作用下形成坑槽，還有一種是混合料溫度偏低，攤鋪不均勻導致壓實度不夠形成坑槽；厚度不足形成坑槽，瀝青上面層個別地方厚度不夠在車載作用下，部分混合料容易“帶走”，形成坑槽；水損壞性坑槽，這種坑槽在路面早期破壞中是最常見的坑槽，其形成過程如下，開始階段水分侵入瀝青與集料的界面，以水膜或水氣的形式存在，影響粘附性，在反復荷載作用下，瀝青膜與集料開始剝離，逐漸形成麻面、松散、掉粒，最后形成坑槽。水損破壞機理主要是從瀝青面層上午下面層開始的，水分進入瀝青路面，滯留在基層面上，瀝青下面層往往是空隙率較大的混合料，空隙中充滿水，給水損壞提供了條件，當集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個整體，集料在荷載作用下，對基層產生了力的作用，使基層的局部松落形成灰漿，從路面的裂縫向上擠出，在瀝青路面上形成白色的唧漿，如此循環不斷，水毀形成坑槽是其必然。磨損是由于車載的作用以及路面面層集料和瀝青自身的原因，出現面層集料的剝落，逐漸喪失了抗滑、耐磨等特性。

1.4 其他病害分析

麥賈公路路面的其他病害集中在K0+000～K2+200段，主要包括泛油、磨光、凍脹等，這些病害的出現意味著路面表面功能減退。泛油主要瀝青從瀝青混凝土層的內部從下向上移動，使表面有過多的瀝青，主要是由瀝青用量過大、稠度太低、熱穩定性差引起的，有時也可能是低溫季節施工，層鋪法瀝青路面的嵌縫料失散過多，氣溫轉暖后，車載作用下多余的瀝青溢出表面而形成的這主要是由于混合料擊實功能不夠、施工控制不嚴格以及少數施工單位習慣使用瀝青用量較大的混合料[3]；磨光是路面原有粗構造減退或喪失，導致路表光滑，主要原因是車輪反復作用，集料表面逐漸磨光；凍脹是由于路基下部的水分向上聚集并結成冰引起路面結構膨脹造成路表拱起和開裂，見圖1。

圖1 2012年6月麥賈公路沿線路面損壞類型調查結果

2 麥賈公路病害處理措施

2.1 裂縫處理措施

針對由于裂縫所造成的連續性病害首先從瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓做以下分析：瀝青混合了是一種復合材料，它是由瀝青、粗集料、細集料、礦粉以及外加劑組成，粗集料分布在瀝青與細集料形成的瀝青砂中，細集料又分布在瀝青與礦料構成的瀝青膠漿中，形成了具有一定內摩擦和粘結力的多級網絡結構，由于各種材料用量的比例不同，壓實后瀝青混合料內部礦料顆粒的分布狀態、剩余空隙率也呈現不同的特征，形成不同的結構，而具有不同結構特征的瀝青混合料在使用時表現不同的性能，這些組成材料在混合料中由于組成材料質量的差異和數量的多少，可形成不同的組成結構并表現為不同的力學性能[4]。而瀝青混合料在拌和的時候老化較為嚴重，加上運輸以及碾壓造成溫度的降低都影響了混合料的路用性能，這些都只能通過科學的管理，進一步減少這些不可避免的因素，合理的級配條件之下，注重混合料的壓實度，盡量降低集料的空隙率提高抗荷載能力，減少由于各種外在和內在因素造成的裂縫。

2.2 變形類病害處理措施

針對上述情況只有通過合理結構組合設計、材料的合理選用、最優配合比以及嚴格的施工質量控制（控制攤鋪、壓實、溫度、厚度、密度、均勻性、平整度）才能控制車轍小于15 mm范圍之內。伴隨著車轍和翻漿經常還會出現路表面有規則的縱向起伏和局部擁起的波浪擁包，面層混合料的穩定性不足在車載作用下形成波浪擁包的根本原因。

2.3 表面損壞類病害處理措施

路面坑槽應在不中斷交通的情況下快速修補好，這需要先進的路面綜合修補設備作保證。目前路面坑槽的修補方法根據使用的路面綜合修補設備分為兩種，一種為冷補法（如美國H.D.公司生產的PRO-PATCHTCM415-160型瀝青路面綜合修補設備）。一種為熱補法（如美國熱能公司生產的“修路王”瀝青路面綜合修補設備）[5]。這兩種修補方法現已廣泛應用于公路瀝青路面坑槽修補中，但各有優缺點。冷補法可適用于不同深度的坑槽修補，但坑槽修補后存在明顯的接縫，如處理不好易滲水，使接縫處出現唧漿，造成新的破壞，修補所需時間較長，雨天及寒冷季節施工質量不能保證；熱補法可基本適于全天候修補坑槽，坑槽修補后無接縫，修補所需時間短，廢料可以重新利用，但對于較深的坑槽修補效果不易保證[6]。

2.4 其他病害處理措施

對于路表輕微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作處理；對于因局部施工質量差引起破壞的，宜按坑槽修補方法處治；對于大段泛油嚴重，摩擦系數降低較多，影響行車安全的，可采用碎石壓入法處治或銑刨原路面重新攤鋪面層。

3 結語

影響路面破壞的因素很多。在分析病害及處理過程中,應根據其成因從路面設計、原材料進場到具體施工,有針對性地采取一系列預防和改善措施。同時必須建立、健全質量保證體系,從管理部門、設計部門到施工部門,層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣,才能從根本上減少瀝青路面破損現象的發生,使旅游景區道路養護質量全面提高,更上新臺階，而通過對麥積山景區道路路面病害分析與提出處理措施，對全國其他地區旅游道路維護具有重要的借鑒意義。

[1]栗振鋒.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]姜志青.道路建筑材料試驗實訓指導[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]曹鴻,張軍慧.礦山企業場外公路舊路改造的現狀與建議[J].甘肅科技,2007,23(12).

[4]俞高明.公路施工技術[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5]賈亞軍.土力學地基基礎[M].成都:西南交通大學出版社,2011.

[6]齊麗云,徐秀華.工程地質[M].北京:人民交通出版社,2005.