高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因及防治措施探討

王興來

摘 要：近年來，我國社會主義市場經(jīng)濟可以說是飛速增長，這推動著國家的進步和人民生活水平的提升，我國高速公路建設(shè)工程里程數(shù)也逐年增加。2019年8月開工建設(shè)的肅北至沙棗園一級公路建設(shè)項目，位于甘肅省酒泉市敦煌市和肅北蒙古族自治縣境內(nèi)，地處河西走廊西端、祁連山北麓。屬于典型的內(nèi)陸高寒荒漠草原氣候，年平均氣溫6.3℃，1月平均氣溫-7.9℃，極端最低溫度-25.1℃。肅北至沙棗園一級公路的建設(shè)能夠有效改善肅北縣、酒泉市的交通環(huán)境，極大地促進同周邊城市之間的交通聯(lián)系與經(jīng)濟往來，對建設(shè)絲路文明與生態(tài)資源特色發(fā)展區(qū)，以敦煌作為地區(qū)中心城市地位，支持敦煌建設(shè)國際文化旅游名城和綠洲田園城市，并帶動周邊城鎮(zhèn)共同發(fā)展，促進經(jīng)貿(mào)流通，創(chuàng)造有利的投資環(huán)境具有極其重要的作用。而肅沙一級公路的建設(shè)過程中，建設(shè)者們面臨著各種各樣的影響，天氣的惡劣、晝夜溫差的巨大、風沙的困擾等等，本篇文章就此角度出發(fā)，探索高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因及防治措施，為高海拔地區(qū)高速公路的建設(shè)施工提供微薄依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高海拔;大溫差;高速公路;瀝青路面

0 引言

我國國土疆域遼闊，很多地方地處高海拔地區(qū)，晝夜溫差大是高海拔地區(qū)最明顯的特點，而這對于該地區(qū)的高速公路建設(shè)施工來說是致命影響，大溫差會導致路面開裂，直接降低公路的使用壽命和安全性。認清當前高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫的形成原因，可以針對性地采取措施進行解決，從根本上提升高海拔大溫差地區(qū)高速公路的耐久性和壽命，保障公路運行的通暢和出行人員的生命財產(chǎn)完整與安全。

1 高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫成因分析

（1）溫度影響。由于溫度的影響而產(chǎn)生裂縫，這是高海拔大溫差地區(qū)高速公路常見的問題之一。眾所周知，高海拔大溫差地區(qū)最大的特點就是晝夜溫差大、紫外線強烈，而這對于瀝青這種材料而言是致命的影響因素，會導致瀝青老化的速度變快，氣溫驟降時瀝青路面的溫度極度收縮，瀝青材料本身的彈力松弛性較好，一般情況下面對溫度的升降自己會有所調(diào)整，但高海拔大溫差地區(qū)溫度的升降范圍遠遠超出了瀝青的可承受范圍，并且瀝青材料是與其他材料混合使用，這就更降低了瀝青松弛性隨溫度變化而變化的性能，進而溫度裂縫由此產(chǎn)生[1]。

（2）反射影響。反射影響而導致裂縫的出現(xiàn)也是高海拔大溫差地區(qū)的常見問題之一。我國高速公路建設(shè)中基層大多選用的是半剛性基層，這種基層本身強度較高、承載能力好，并且能夠在一定程度上減少公路施工使用材料，對于節(jié)約成本而言十分有效。但是，半剛性基層的缺點在于容易形成存在一定間距與寬度的板塊，主要是因為干縮與溫度開裂原因，這就會導致壓力承受性降低。同時，干縮裂縫與溫度裂縫的逐漸向上延伸，會慢慢的將此反射至公路表面，這就是反射裂縫的出現(xiàn)，當下雨時雨水就會隨著裂縫滲入地下基層，最終造成基層內(nèi)部出現(xiàn)唧泥，唧泥又會降低半剛性基層和瀝青路面層之間的黏結(jié)力，這些問題的綜合影響的則是公路路面結(jié)構(gòu)的被破壞。

（3）疲勞所致。疲勞所致裂縫的產(chǎn)生主要是因為公路路面使用的疲勞性。高速公路疲勞裂縫的傳遞是自上而下的，一般是瀝青路面的表層出現(xiàn)裂縫，然后在汽車通行壓力和其它因素影響下這種壓力逐漸向下延伸，并帶動著裂縫逐漸向下擴散。導致公路疲勞的原因有兩點：1）公路在施工階段中對基層的壓實度不夠，導致基層建設(shè)沒有良好的成型而引發(fā)公路疲勞;2）公路的路面基層強度過大，后期鋪筑瀝青時導致基層開裂，并且在使用過程中出現(xiàn)荷載性能下降的問題，最終導致裂縫擴散、路面受損[2]。

（4）凍脹原因。凍脹原因?qū)е碌牧芽p主要跟地區(qū)氣候有關(guān)，高海拔大溫差地區(qū)本身氣候與平原的差異就比較大，一般在冬季時高海拔地區(qū)的溫度極低，并且凍季時間比較長，這對于公路而言都是極大的挑戰(zhàn)。高海拔大溫差地區(qū)天氣寒冷之時會導致路基中的水分出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰會讓路基中的積水體積增大，而這會讓路基有一定的膨脹，當春天到來時冰體開始融化，融化之后路基的膨脹度卻沒有隨著減小，并且在這個過程中路基的滲透性能還有可能受到影響，進而裂縫隨之產(chǎn)生，向上蔓延直接引起瀝青路面開裂。

2 高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫防治措施探討

（1）溫度影響的防治。首先是瀝青的選擇，高海拔大溫差地區(qū)應(yīng)當選用低溫延度和針入度大，但粘度稍低的瀝青，以保證其在面對大溫差時有較好的變形能力或者使用溫度敏感度較低的瀝青與PG分級較小的瀝青結(jié)合料;其次是科學選擇集料，成型的瀝青混合料中，一般選用吸水率較小的集料，并且粗集料的吸水率要注意控制在2%以下，碎石則是100%軋制;最后是油量的控制與纖維的添加，油量要控制在可以充分保證瀝青抗裂性能的基礎(chǔ)上，而添加的纖維要注意具備吸油和加筋作用，這樣能確保降低裂縫的產(chǎn)生概率。此外，施工過程中需要格外注意壓實度與接縫處理，要在避免冷接縫的同時做好排水工作[3]。

（2）反射影響的防治。對于高海拔大溫差地區(qū)高速公路反射裂縫的防治而言，主要有以下幾點內(nèi)容：第一，需要盡可能的降低無機結(jié)合料與穩(wěn)定料的收縮性和抗裂性，促使半剛性基層有效降低產(chǎn)生裂縫的概率，以此從源頭上防治裂縫出現(xiàn);第二，施工中需要加大瀝青路面的基層鋪設(shè)厚度，促使瀝青基層和半剛性基層之間保持良好的應(yīng)力吸收，或者可以選擇使用柔性基層，這樣能夠減少反射裂縫的發(fā)生概率;第三，高速公路施工中，水泥材料和其他集料的使用要注意控制用量，適當減小水泥集料的強度與剛性，從而增強公路的柔韌性，避免裂縫產(chǎn)生。

（3）疲勞使用的防治。高海拔大溫差地區(qū)高速公路疲勞裂縫的防治有四點內(nèi)容：1）瀝青主材料的選擇，可以替換使用改性瀝青，但要在施工中增加用量，并且需要配合級配較細、不透水的瀝青混合料;2）根據(jù)地區(qū)環(huán)境的不同適當加厚瀝青鋪設(shè)厚度，厚度的增加中瀝青底層拉應(yīng)力的驗算是重點;3）公路施工過程中對其噴灑黏層油，這可以提高瀝青路面的粘結(jié)力，促使路面形成完整的整體，從而直接性避免疲勞裂縫的產(chǎn)生;4）合理施工，這一點其實可以說是防治所有裂縫出現(xiàn)的有效途徑，施工過程中加強監(jiān)管和控制，是從根源上解決路面裂縫的關(guān)鍵。

（4）凍脹裂縫的防治。高海拔大溫差地區(qū)高速公路凍脹裂縫的防治相對來說是特殊存在，路基凍脹是這一問題出現(xiàn)的主要原因[4]。基于此，高海拔大溫差地區(qū)高速公路施工期間務(wù)必要做好排水工作，要注意嚴格選用透水性較好的材料來填筑路基，嚴寒地帶路段在凍季時期可以采用粗砂或者是爐渣防護，這種透水性較高的輔助材料可以加強公路透水隔離層的性能，保障公路更好的應(yīng)對凍季、避免路基凍脹，從而減小凍脹裂縫的出現(xiàn)概率。砂石等輔佐性材料的選用也要注意考慮磨損性，不能對公路路面造成損壞，以避免影響使用的年限和安全。

3 結(jié)語

總而言之，高海拔大溫差地區(qū)高速公路瀝青路面裂縫的出現(xiàn)是多方面原因造成的，主要包括溫度、反射、疲勞、凍脹等原因，這些因素下公路路面裂縫的出現(xiàn)都會直接影響公路的使用壽命和安全性，有效防治各種裂縫的產(chǎn)生是高海拔大溫差地區(qū)高速公路建設(shè)的關(guān)鍵。不同裂縫的產(chǎn)生所采取的防治措施不同，在確保有效實施裂縫防治的同時，施工建設(shè)單位也要注意加強對施工現(xiàn)場的管理，保證每一個施工環(huán)節(jié)都是標準或者是超標準的，是保障公路建設(shè)質(zhì)量良好的重點，施工與管理同樣保持水平穩(wěn)定，可有效確保路面裂縫的出現(xiàn)概率降低。由此一來，高海拔大溫差地區(qū)高速公路的運行和出行者的安全都能夠得到保障，我國高速公路的建設(shè)和發(fā)展也能獲得一定的動力與支撐。

參考文獻：

[1]卓吉.西藏地區(qū)水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量控制研究[D].長安大學，2016.

[2]徐曉瑋.寒區(qū)道路瀝青路面病害特征及其施工對策研究[D].長安大學，2017.

[3]姚曉康.高海拔山區(qū)公路半剛性基層抗裂性研究[D].重慶交通大學，2017.

[4]張傳峰.復(fù)雜水熱環(huán)境下共玉高速凍土沼澤區(qū)路基變形及其防治研究[D].成都理工大學，2020.