高速公路瀝青路面裂縫成因及防治技術(shù)

羅 鋒

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 大同 037006)

由于瀝青路面具有駕駛舒適，以及安全等特點(diǎn)，目前是國(guó)內(nèi)高速公路主要路面類型。截至2017年年底，我國(guó)高速公路通車總里程已達(dá)到14萬(wàn)km，居全球第一。瀝青路面是國(guó)內(nèi)高速公路路面的主要形式，約占總數(shù)的90%以上。由于瀝青混凝土材料以及設(shè)計(jì)和施工的影響，瀝青路面存在著如縱向裂縫和橫向裂縫等，這些裂縫嚴(yán)重影響著高速公路上駕駛員駕駛的舒適性和安全性，并且對(duì)于道路的使用壽命和性能有著極其負(fù)面的影響，并且會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益損失和負(fù)面的社會(huì)影響。因此，有必要對(duì)于高速公路瀝青路面可能出現(xiàn)的各種裂縫形式進(jìn)行研究，分析裂縫成因，并提出相應(yīng)的修復(fù)措施，來(lái)改善公路結(jié)構(gòu)和功能。

1 高速公路瀝青路面裂縫分類及成因分析

1.1 縱向裂縫

縱向裂縫為長(zhǎng)直裂縫，出現(xiàn)于道路中線或與其大致平行的道路上，并且時(shí)常伴隨著些許的支縫。縱向裂縫的產(chǎn)生主要有以下幾點(diǎn)原因：

1)由于地基的沉降，或者是填挖交界處不均勻沉降產(chǎn)生縱向裂縫。基礎(chǔ)壓實(shí)不符合規(guī)范要求，道路投入使用后，車輛載荷反復(fù)作用，導(dǎo)致下沉不均勻。

2)由于凍脹引起的凍脹量不同也會(huì)引起縱向開(kāi)裂。

3)由于在高速公路瀝青路面的施工過(guò)程中，施工人員對(duì)接縫處理不當(dāng)，或者壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范的滲水要求。在車輛荷載的作用下，縱向接縫就會(huì)發(fā)生極大的變形，形成長(zhǎng)并且直的縱向裂縫。

4)當(dāng)結(jié)構(gòu)的承載能力不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致在路面邊緣發(fā)生縱向裂縫。其中，天然雨水的滲入是影響結(jié)構(gòu)層破壞的主要原因。當(dāng)路基邊緣不符合壓實(shí)度要求時(shí)，雨水就會(huì)滲入路基，造成沉降，導(dǎo)致公路產(chǎn)生縱向裂縫。

5)山體滑坡。推動(dòng)路基導(dǎo)致路基開(kāi)裂并變形，導(dǎo)致路面上縱向接縫的產(chǎn)生。

1.2 橫向裂縫

橫向裂縫是垂直于道路中心線的裂縫，橫向裂縫是瀝青路面出現(xiàn)頻次最多的裂縫類型，橫向裂縫的產(chǎn)生普遍存在。

產(chǎn)生橫向裂縫的原因有以下幾種:

1)由穩(wěn)定層的收縮引起的反射裂縫。反射裂縫是從基層到面層逐漸向上反射的，呈現(xiàn)規(guī)則裂紋狀。有的橫向裂縫是由溫度應(yīng)力引起的，使得瀝青材料中部形成橫向裂縫。反射裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在裂縫或施工縫的底部，裂縫向上逐漸開(kāi)展。它是由于路面基層或者底基層的不連續(xù)性而產(chǎn)生的，裂縫一旦出現(xiàn)就會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力或剪切應(yīng)力。并且裂縫會(huì)在荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的共同作用下逐漸向上開(kāi)展。無(wú)論是單獨(dú)還是在整個(gè)表面上，它形成都是一個(gè)狹窄的裂縫。

2)在溫差較大的地區(qū)，低溫收縮和疲勞會(huì)導(dǎo)致側(cè)向溫度裂縫產(chǎn)生類似的裂縫。瀝青路面在夏季高溫條件下溫度應(yīng)力較小，但到冬季溫度急劇降低時(shí)，瀝青路面就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力松弛的情況，不能與溫度應(yīng)力的增加相匹配，這就達(dá)到了瀝青混合物的極限強(qiáng)度或極限拉伸應(yīng)變，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。當(dāng)瀝青面層與基層之間的附著力不足時(shí)，更容易發(fā)生這種情況。還有一種情況，就是溫度應(yīng)力因?yàn)闅鉁胤磸?fù)的升降而出現(xiàn)應(yīng)力疲勞狀態(tài)，混合物的極限拉伸應(yīng)變?cè)跍囟葢?yīng)力疲勞過(guò)程中變得更小，并且隨著瀝青老化，瀝青硬度逐漸提高，并且應(yīng)力松弛性能下降，所以就會(huì)在比第一次降溫開(kāi)裂溫度更高的溫度下開(kāi)裂，并且隨著路面年齡的增加，裂縫也會(huì)不斷產(chǎn)生。

3)當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)與路基的交接處時(shí)，因?yàn)檐囕v荷載而產(chǎn)生橫向裂縫。如果高速公路瀝青路面的填方和挖方交叉口的壓實(shí)不均勻，或者路堤沉降不均勻，也會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫。

4)不合格的施工質(zhì)量也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。許多早期的高速公路瀝青路面出現(xiàn)裂縫，都是由施工質(zhì)量缺陷引起的。施工質(zhì)量不符合規(guī)范要求的原因很多：部分施工和監(jiān)理人員對(duì)于道路質(zhì)量的不關(guān)注;根本不重視半剛性基層和基層層面的養(yǎng)護(hù)。特別是在夏季，灑水養(yǎng)護(hù)不能跟上，路面干燥導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，或者為了搶工期，對(duì)道路的質(zhì)量不管不顧。

2 防治技術(shù)

2.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

公路工程的設(shè)計(jì)的初衷是保證道路質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期使用效果。這是道路質(zhì)量保證體系的第一級(jí)，應(yīng)該給予足夠的重視。道路設(shè)計(jì)要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颍模刭|(zhì)，交通流量等進(jìn)行細(xì)致認(rèn)真的初勘，綜合考慮各種因素，選擇合適的路面結(jié)構(gòu)，材料和配合比，在設(shè)計(jì)中需要注意以下問(wèn)題：

1)認(rèn)真選擇路面結(jié)構(gòu)類型，確定各層的合理層位和合理厚度;2)正確確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)，比如土基的彈性模量，瀝青混合料的設(shè)計(jì)參數(shù)以及水穩(wěn)基層和底基層的設(shè)計(jì)參數(shù);3)合理進(jìn)行各結(jié)構(gòu)層的復(fù)合設(shè)計(jì);4)加強(qiáng)防水、排水設(shè)計(jì);5)提高瀝青面層的壓實(shí)度，降低孔隙率；6)提高瀝青路面的壓實(shí)度，降低瀝青路面的孔隙率。

施工質(zhì)量在項(xiàng)目質(zhì)量中起著決定性作用。公路建設(shè)必須以全過(guò)程質(zhì)量管理的要求為基礎(chǔ)，建立健全完善的質(zhì)量管理保證體系，實(shí)行過(guò)程管理，明確崗位責(zé)任和全過(guò)程建設(shè)，嚴(yán)格檢查，控制和評(píng)價(jià)：1)加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn);2)加強(qiáng)對(duì)瀝青混合材料的檢驗(yàn);3)施工前的設(shè)備檢測(cè);4)鋪裝試驗(yàn)道路；5)加強(qiáng)施工期間的質(zhì)量管理和檢查。

2.2 養(yǎng)護(hù)建議

以預(yù)防為主，防治結(jié)合是高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)的基本原則。瀝青混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受溫度，濕度以及路面材料性質(zhì)等因素的影響很大。因此，有必要跟蹤利用道路進(jìn)行維護(hù)工作，加強(qiáng)定期維護(hù)，消除影響路面的各種因素。在道路早期階段，應(yīng)及時(shí)處理病害，并盡快啟動(dòng)，防止裂縫等病害的發(fā)生，擴(kuò)大受損地區(qū)。及時(shí)修復(fù)面層裂縫，預(yù)防雨水滲入導(dǎo)致病害。對(duì)于大面積裂縫(開(kāi)裂等)，如果面層以下結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度仍然較好，可結(jié)合實(shí)際情況采用外層乳化瀝青砂漿密封，瀝青混合料或改性瀝青涂料這些方法來(lái)處理。如果裂縫是由于路基強(qiáng)度不足引起的，則應(yīng)首先處理基層并重新制作表層。同時(shí)對(duì)于超載車輛，要進(jìn)行嚴(yán)格的限制，嚴(yán)格執(zhí)法，超載車輛必須進(jìn)行卸載。

3 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)高速公路的建設(shè)過(guò)程中，大部分使用的都是瀝青路面。瀝青路面病害的發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果，涉及設(shè)計(jì)，施工，管理等方面。經(jīng)過(guò)20多年的建設(shè)，中國(guó)在高速公路建設(shè)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但由于氣候，交通，管理和運(yùn)營(yíng)的特殊性，道路和結(jié)構(gòu)的質(zhì)量在某些方面還存在很多問(wèn)題，所以瀝青公路出現(xiàn)裂縫等病害甚至成為一個(gè)普遍問(wèn)題。一旦道路受損，不僅需要時(shí)間努力修復(fù)，也會(huì)影響道路的正常使用。因此，高速公路路面上的各種病害應(yīng)以防治為主。為有效預(yù)防病害的發(fā)生，有必要深入研究各種病害的形成機(jī)制，預(yù)防措施和治療方法，減少施工和管理中的隱患，并為一線施工提供理論支持，減少高速公路瀝青路面裂縫的產(chǎn)生。