貴州省干線公路瀝青路面典型病害研究

杜武剛 雷 建（中交路橋南方工程有限公司，北京 101120）

1 研究背景

貴州省地處祖國西南腹地，面積17.62萬km2，其中，山地和丘陵占了92.5%，因此，貴州素有“八山一水一分田”之說。特殊的地理形貌嚴重地阻礙了貴州省的經(jīng)濟社會發(fā)展，老百姓生活亦大受影響。從改革開放開始，尤其是進入“十二五”以來，貴州充分發(fā)揮“交通先行、引領(lǐng)經(jīng)濟”，全省累計完成交通固定資產(chǎn)投資4431億元，全省公路總里程達18.38萬km，其中，貴州省二級及以上普通國省道建成和在建規(guī)模達到6700km以上，較2010年增長1倍。取得輝煌成就的同時也可以看出，多種因素共同作用下干線公路瀝青路面出現(xiàn)了許多早期病害。瀝青路面病害嚴重阻礙了老百姓的出行，對當?shù)亟?jīng)濟、社會的發(fā)展造成阻力。

本文對9個地級市的國省干線公路中選擇了36個路段共計764km瀝青路面進行了實地調(diào)研，匯總分析后，對貴州省干線公路瀝青路面典型病害產(chǎn)生原因進行了系統(tǒng)分析。

2 瀝青路面典型病害調(diào)研

對貴州省各地區(qū)干線公路瀝青路面現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果進行匯總分析，統(tǒng)計得出貴州省干線公路瀝青路面病害組成情況，結(jié)果如圖1和表1所示。從圖表中可以看出，貴州省干線公路瀝青路面主要病害為龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫、坑槽、松散和修補，合計占總病害的91.1%。

圖1 瀝青路面病害組成

3 病害成因分析

3.1 龜裂、塊狀裂縫

根據(jù)干線公路典型病害調(diào)查結(jié)果，貴州省干線公路瀝青路面出現(xiàn)龜裂、塊狀裂縫的原因主要有以下幾種[1]：一是瀝青混合料老化，性能降低，抗裂性能變差，瀝青面層無法承受路面荷載作用，逐漸被壓散成塊，形成疲勞損壞；二是瀝青結(jié)構(gòu)層簡單，厚度不足，面層難以承受荷載；三是基層強度不足或松軟沉陷，在交通荷載作用下，造成瀝青路面被壓散成塊，形成網(wǎng)狀型裂縫。

3.2 橫向裂縫

對調(diào)查結(jié)果分析認為，橫向裂縫產(chǎn)生的原因有以下幾種：①反射裂縫。主要原因是由于基層為半剛性基層，雖然具有強度高、整體性好等優(yōu)點，但在運營期間易產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫，隨著運營時間的增長，道路在交通荷載和溫度荷載的重復作用下，基層裂縫易擴展到面層形成反射裂縫；②溫度裂縫。冬季低溫條件下，瀝青材料變得越來越硬，并開始收縮。由于瀝青面層在路面中是受約束的，當氣溫下降時，瀝青面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強度或極限拉應(yīng)變，瀝青面層就會開裂；③疲勞裂縫。路面結(jié)構(gòu)層厚度不足或較薄，路面通行交通量較大，路面結(jié)構(gòu)承載能力較低，在得不到及時有效的外力緩解作用下，路面長期處于結(jié)構(gòu)承載能力飽和的狀態(tài)下，路面表層易產(chǎn)生輕微裂縫病害，隨著運營期的增長，裂縫病害進一步發(fā)展，在雨水及交通荷載作用下，基層產(chǎn)生水損壞，會導致其他病害的發(fā)育。

表1 貴州區(qū)域病害調(diào)查情況

3.3 縱向裂縫

經(jīng)分析認為，縱向裂縫產(chǎn)生的一般原因如下：①對于半填半挖路基，路基縱向回填土壓實質(zhì)量有所差異從而發(fā)生不均勻沉降，形成縱向沉降裂縫；②局部路基濕軟或基層承載能力不足，重載交通作用下產(chǎn)生的疲勞型縱向裂縫；③路基拼接縫，道路由于規(guī)劃發(fā)展需要或大交通壓力需求，對原路面進行加寬拼接處治，新老路基之間發(fā)生不同程度的沉降，易形成縱向順直的拼接裂縫。

3.4 坑槽

路面坑槽的產(chǎn)生過程較長，往往是某些病害的次生損害，開始可能是局部裂縫發(fā)展成龜裂、松散后，在車輛荷載和雨水等因素作用下逐步形成。貴州省坑槽產(chǎn)生的原因主要有以下幾種[2,3]：①面層厚度與壓實度不夠；②粘結(jié)層施工質(zhì)量較差，使上下層不能有效粘結(jié)，而形成坑槽；③水損害性坑槽。水分進入瀝青路面，滯留在中面層，當集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個整體，集料在荷載的作用下，對基層產(chǎn)生了力的作用，基層的局部松落形成灰漿，從路面的縫隙向上擠出來，在瀝青路面上形成白色的唧漿。如此循環(huán)不斷，形成了水損害性坑槽；④基層、底基層損壞產(chǎn)生翻漿形成的坑槽。

3.5 松散

干線公路瀝青路面產(chǎn)生松散的原因有很多，具體為：①個別干線公路混合料瀝青用量偏低，使得瀝青與集料間粘結(jié)性差；②部分地區(qū)存在低溫施工，且施工運距過遠，瀝青混合料施工溫度不足，導致路面壓實度過低，造成瀝青面層內(nèi)部空隙率過大，在車輛的載荷作用下造成的瀝青面層松散；③干線公路料場選擇范圍過窄，集料加工時母材質(zhì)量太差造成粉塵含量過高，使瀝青膜粘結(jié)在粉塵上，在表面的摩擦力作用下，集料顆粒容易發(fā)生脫離；④集料選擇有誤，選擇了酸性骨料與瀝青粘附性差而造成的松散；⑤個別地區(qū)雨水較多，由于車輪載荷的作用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青黏附性降低逐漸喪失粘結(jié)力，瀝青膜從集料表面脫落，瀝青混合料出現(xiàn)掉粒、松散。

3.6 車轍

車轍按成因可分成三類[4,5]：①壓密型車轍：此類車轍是由于施工時路面壓實過密，粗集料破碎或壓實不足，造成空隙過大以及車輛軸載超過瀝青混合料抗壓強度。②失穩(wěn)型車轍：由于高溫條件下，剪應(yīng)力超過瀝青混合料的抗剪切強度，導致瀝青混合料側(cè)向流動變形，不斷積累形成車轍。這種車轍高溫區(qū)的重載路段較為普遍。③結(jié)構(gòu)型車轍：由于荷載作用超過路面各層強度，發(fā)生在瀝青面層以下，包括路基和基層在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久性變形，稱為結(jié)構(gòu)型車轍。對調(diào)研情況進行分析，黔南州干線公路瀝青路面車轍多為壓密型車轍。

3.7 泛油

在處理干線公路龜裂等病害時，多數(shù)養(yǎng)護管理段習慣采用乳化瀝青甚至熱瀝青進行噴灑，灑布不均勻極易導致路面泛油，另外，某些銑刨重鋪處混合料瀝青用量控制不到位，導致泛油。

3.8 沉陷

沉陷是指基層壓實度不夠或路基土質(zhì)不良，在地下水的浸入、路基和基層不穩(wěn)定因素及行車荷載等作用下產(chǎn)生的不均勻的豎向變形而導致路面局部下沉的現(xiàn)象。貴州省部分干線公路采用級配碎石基層，加之路基施工質(zhì)量不佳，極易造成瀝青路面沉陷。

3.9 波浪擁包

經(jīng)分析，貴州省干線公路瀝青路面產(chǎn)生波浪擁包的原因是：①混合料中瀝青用量過高、粘度和軟化點偏低，礦料級配不良，細料偏多，致使面層材料自身的高溫抗剪強度不足，在行車作用下產(chǎn)生擁包；②基層局部含水量過大，水分滯留于基層，或基層浮土過多，或粘層瀝青灑布不合要求等原因，影響面層和基層之間的結(jié)合，在行車水平力的作用下，使路面產(chǎn)生推移而形成局部不規(guī)則隆起的變形。③由于基層局部強度不足或水穩(wěn)性不好，使基層松軟在行車作用下，形成局部擁包。

4 結(jié) 語

本文在貴州省各地市選取了多條干線公路進行了路面典型病害調(diào)研，得出貴州省干線公路瀝青路面典型病害有龜裂、橫（縱）裂縫、坑槽等。病害產(chǎn)生的原因主要有：①瀝青面層厚度太薄及瀝青混凝土本身施工質(zhì)量不足；②路基、基層施工質(zhì)量較為薄弱，造成路面不均勻沉陷；③車輛荷載反復作用等。