高速公路瀝青路面早期破壞與防治

孟麗娜

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西太原 030006)

1 早期破壞的主要形式

1.1 路面結構性破壞

路面結構性破壞是瀝青路面早期破壞中最嚴重的一種破壞形式。這種破壞主要是由于行車荷載對路面結構層會產生反復作用，而路面結構層的承載能力不能抵抗該作用而使其產生整體性破壞。這種破壞產生的裂縫首先主要發生在溫度變化最大的上面層，并迅速向中、下面層甚至基層延伸。隨著時間的增長，結構層瀝青老化，導致其抵抗裂縫的能力逐漸降低，產生的裂縫量逐漸增加，在行車荷載、溫度變化等因素的影響下，就會產生以裂縫為中心的下陷形變，使得在裂縫兩側產生新裂縫甚至碎裂破壞(如圖1所示)。

1.2 水破壞

水破壞是由于降水透入路面結構層后使路面產生網裂、坑洞、唧漿等早期破壞的一種現象，大致有3種不同情況:

1)網裂。

因上面層空隙率大，透入上面層的水便會快速滲入中面層，滯留在中面層的水在未進入下面層前，對中面層浸蝕而使得其強度變弱。在行車荷載的反復作用下，行車道的輪跡帶上產生網裂形變，有的甚至產生明顯轍槽(如圖2所示)。

圖1 底基層先開始的結構性破壞

圖2 上面層網裂形變引起路面局部松散

2)坑洞。

由于中面層密實度較高，水透入上面還未往下滲透前，上面層就已經產生水破壞(如圖3所示)。

3)唧漿。

如果在下面層頂面設有下封層或粘結防水層，則滯留在上面層的水透過中面層進入下面層后，就不容易繼續向下滲透，則滯留在下面層內的水會使其強度減弱，隨著時間的增長，瀝青產生剝落，瀝青混凝土松散，瀝青上面層產生網裂形變，甚至產生坑洞，洞中產生積水(如圖4所示)。上面層、中面層和下面層各層間均不能有水侵入并滯留，無論哪一層有水并滯留，則該層就會產生水破壞。

1.3 嚴重轍槽

圖3 產生在上面層的坑洞

圖4 瀝青面層產生的坑洞

1)產生下面層和基層粘結不良的情況主要有:基層清掃不干凈、噴灑在基層上的透層油不均勻等，這樣，在行車荷載的反復作用下，在面層的施工接縫處便開始產生推移，進而會在輪跡帶兩側產生，直到造成嚴重裂縫(如圖5所示)。車輛荷載作用下，面層不平整會愈加明顯，在輪跡帶上形成波浪，有些波浪在不同程度上產生嚴重轍槽。

圖5 輪跡帶上形成的波浪轍槽

2)一般情況下，柔性路面上產生的轍槽比半剛性路面上產生的轍槽更為嚴重。因為半剛性材料層所產生的壓縮形變極小(可忽略不計)，則它的下承層(即土基層)所受到的壓應變就會很小，這樣，應變力反映到上面層上的可能性也會很小;而柔性路面上所產生的轍槽由于一種綜合形變造成的，它是由瀝青面層、柔性基層(底基層)及土基層等很多部分產生的永久形變組成，所以柔性路面所產生的轍槽比半剛性路面產生的轍槽更為嚴重。

2 早期破壞的原因

2.1 重要外因

1)近年來，行駛在高速公路上大軸載(有的最大軸載達240 kN)、輪胎充氣壓力大(有的達到1.0 MPa～1.2 MPa)的重型貨車數量明顯增加，這些重型貨車對路面的行車荷載是促使瀝青路面產生早期破壞的重要外因。

2)降雨量的大小和高速行車是對路面造成嚴重水破壞的重要外因。

3)夏季連續高溫，路面產生泛油現象是對路面產生嚴重轍槽的重要外因。

2.2 重要技術內因

1)原材料的影響。

a.礦料的針片狀含量、級配和均勻性嚴重影響瀝青混合料的質量。

b.各項目所在地氣候、交通條件等均有所不同，應選用瀝青的種類及標號與項目所在地條件相適應，要充分滿足設計、施工的要求。

2)路基施工缺陷的影響。

路面產生早期破壞與路基施工質量有關，如軟土地區，因該地基穩定性差、作換填或片、塊石排淤處理不徹底、路基填筑的密實度不足、填筑材料液限偏高、路堤的不均勻沉降等都會導致路面產生早期破壞。

3)施工因素的影響。

a.瀝青混合料的配合比不合理;

b.拌和設備出現意外情況;

c.攤鋪機具的性能較差、操作方法不規范，影響攤鋪時的平整度;

d.瀝青混凝土壓實機具配置不合理，壓實方法不科學，影響路面面層的平整度。

2.3 重要非技術內因

1)不合理工期，由于項目本身工期緊，有的項目投標時要求是3年工期，而實際進場后卻要求兩年完成，一味的搶工期，必定嚴重影響工程質量;

2)不合理標價，最低價、不合理標價中標是影響工程質量難以達到優良工程標準的重要非技術內因。

2.4 養護與管理

路面早期養護措施不到位、養護方法不完善、允許超載車輛隨意進出未開放路段也是導致瀝青路面產生早期破壞的原因。

2.5 水破壞的重要內因

1)孔隙率:瀝青混凝土上面層的孔隙率大于7%時，水易進入面層導致水破壞。

2)壓實度:片面強調平整度而忽視了壓實度。

3)瀝青混凝土的不均勻性:瀝青混凝土的離析現象和不均勻性導致瀝青混凝土面層隨機分布著數量不一的薄弱點位，降水在一些薄弱點位被快速行駛的車輪產生的大動水壓力壓入上面層，在中、下面層的瀝青混凝土不是很密實的情況下，水會被一直壓到下面層的底部直至基層。基層頂面的滯留水在行車荷載的反復作用下形成白漿，白漿由快速行駛的車輛擠到上面層，這樣，經過壓入水和泵出漿的反復作用，瀝青產生剝落，瀝青混凝土變得松散，形成積水坑洞。

4)面層裂縫:新鋪瀝青面層產生的裂縫一般僅到表面層的上部，在氣候變化、行車荷載等作用的影響下，裂縫會繼續向下延伸直至使基層在相同的位置產生裂縫。隨著時間的增長，裂縫會越來越嚴重。

2.6 嚴重轍槽的內因

1)連續式密級配瀝青混凝土抗形變能力、承受重載交通的反復作用的能力差的缺點是導致路面產生嚴重轍槽的內因。

2)瀝青混凝土中面層因自由水的進入且長期滯留而使其強度減弱，瀝青剝落直至松散，路面開始產生較嚴重轍槽，雨水透過轍槽更多更快地進入中、下面層。將上、中、下面層全部挖除后，基層卻完好無損。

3 早期破壞的預防措施

3.1 結構性破壞產生的裂縫

1)在路基施工過程中，特別是道路改造工程的拓寬路段、臺背回填處要嚴格控制填料均勻、厚度符合標準要求，確保壓實度達標、合理處理縱向冷接縫能減少結構性破壞產生的裂縫。

2)選用優質瀝青能有效減少溫度裂縫的產生。

3)瀝青混凝土拌和均勻、減小空隙率、提高壓實度、增強混凝土強度會減少面層表面的薄弱處。

4)防止瀝青面層反射裂縫的產生，就應當在基層施工中，注重施工縫的處理質量，及時養護，提高基層的整體強度。

3.2 水破壞

1)選擇合適的瀝青混凝土類型。

瀝青路面各面層盡量使用空隙率不大于5%的透水性差、抗滑性能良好的、高溫抗永久形變能力優于瀝青混凝土連續級配的密實型瀝青混凝土作為表面層。

2)增強瀝青與碎石的粘附性。

施工粗集料避免使用酸性石料(花崗巖、玄武巖等)，選用針入度較小的優質瀝青并加入抗剝落劑，細集料的含泥量符合標準要求，以增強瀝青與碎石粘附性。

3)提高施工質量。

選用符合設計及規范要求的原材料，拌和要均勻，防止粗細集料離析，嚴格控制混合料的拌和溫度、出場溫度、攤鋪溫度。

4)嚴格控制超載車輛。

公路管理部門應該按照相關法律法規的要求對超載車輛進行強制卸載，嚴禁超載車輛進入。

5)優化設計。

為避免遭受水破壞，在瀝青各面層間噴灑防水材料，在面層表面形成不透水的薄膜封層。

3.3 嚴重轍槽產生的裂縫

1)為增強瀝青混合料的粘結力，應選用合格優質的原材料，嚴格控制細集料含泥量及礦粉摻量。

2)為防止瀝青混合料產生離析，應嚴格控制瀝青混合料的均勻性。

3)嚴格控制施工各環節中的混合料溫度。

4)嚴格控制各層的壓實質量。