公路工程瀝青路面早期破壞的成因與處理措施分析

經緯

關鍵詞： 瀝青路面 公路工程 早期破壞 措施分析

中圖分類號： TU753 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0126-04

近年來，我國愈發重視高等級公路建設工程，高等級公路瀝青路面設計、施工和檢測技術愈發先進，公路施工工藝和建設質量水平日漸提升，公路路面耐久性能也得以大幅度提高。但在公路投入使用后，受多重因素影響，瀝青路面仍然存在早期破壞問題，嚴重影響了路面使用。基于此，施工單位要加大對公路瀝青路面早期破壞現象的研究力度，采取有效舉措，解決這一難題，進而從整體上優化瀝青路面性能，延長其使用周期。

1 影響公路瀝青路面質量的因素

1.1 結構設計影響

路面結構設計科學與否直接關系公路瀝青路面病害的形成，因此，路面結構質量問題不容忽視。在公路瀝青路面設計實踐中，部分設計人員存在盲目設計行為，并未結合工程所處區域氣候和交通條件，立足工程具體情況，對路面結構科學加以設計和匹配，此種情況下，導致公路竣工投入應用后，瀝青路面結構難以契合行車要求，出現早期破壞。

1.2 材料質量影響

公路瀝青路面瀝青混合料成分具有多樣化特點，主要由礦粉、瀝青和粗細集料等構成，為保障瀝青混合料的質量，須對不同施工材料的配合比合理進行設計[1]。同時，施工單位也要關注各項材料的質量，落實質量管控工作，避免因材料配比不合理和材料質量問題誘發路面病害。

1.3 施工操作影響

在瀝青路面各項施工操作中，施工單位所選擇的施工技術與工藝也會直接影響瀝青路面質量，故施工單位要科學落實路基處理工作，強化路基結構穩定性，避免其在后續階段出現沉降問題。同時，施工單位也要結合公路工程具體施工進展，落實各項施工安排，如氣候條件較為惡劣，則要考慮氣候對施工操作的影響，適當延后瀝青攤鋪作業時間。

1.4 養護操作影響

在公路瀝青路面竣工、公路正式投入應用后，施工單位還要對公路路面加以養護，防止瀝青路面出現早期破壞問題。通過施工單位高效、科學的養護工作，瀝青路面早期破壞發生風險顯著降低。

2 公路瀝青路面早期破壞成因分析

公路工程瀝青路面早期破壞可分為裂縫、沉陷、車轍、網裂、松散等，本環節對其成因一一予以剖析。

2.1 裂縫成因

公路瀝青路面裂縫又可分為橫向裂縫和縱向裂縫兩種。從橫向裂縫形成來看，主要由如下4 個方面因素引起[2]：一是施工人員在瀝青攤鋪階段，對施工縫未加以科學處理，則瀝青路面在投入應用后即有很大風險誘發橫向裂縫；二是施工階段施工人員碾壓操作不科學，也會致使公路瀝青路面表面出現細微裂縫；三是因施工人員在瀝青攤鋪操作時未考慮天氣因素，也會導致瀝青表層受溫度影響，出現收縮問題，產生裂縫，即施工人員在進行攤鋪作業時，受溫度影響，瀝青表層會對應收縮，在收縮應力大于路面結構抗拉應力情況下，即會導致瀝青路面出現裂縫；四是地基沉降在一定程度上也會導致公路瀝青路面出現橫向裂縫[3]。從縱向裂縫形成來看，主要由如下因素引起：一是施工人員在攤鋪瀝青混合料時，如對縱向接縫位置處理不當，壓實度難以契合相關要求，即會產生縱向裂縫；二是地質條件影響，部分位于丘陵低洼處的公路路段，因長期受河水沖刷，地基含水量會顯著增加，如施工人員未對其進行特別處理，或未對回填材料加以控制，即會導致路面縱向開裂；三是新舊路拓寬交接問題，為滿足我國日漸增長的交通需求，施工單位會對舊路進行加寬，相比于新路而言，舊路路面密實度更高，且新舊路基泊松比、回彈模量存在差異，故二者荷載傳遞并不一致，在新舊路交接處，沉降差別會直接導致接縫處路面縱向開裂。

2.2 沉陷成因

在荷載壓力較大的瀝青路面路段中，沉陷問題較為多見，因路面長期受行車荷載影響，致使地基結構出現不均勻沉降。同時，路面基層局部破壞、原材料拌和不均勻和原材料變異性大也是導致公路瀝青路面出現沉陷現象的重要原因。

2.3 車轍成因

公路瀝青路面在投入應用后，如瀝青路面質量不理想，在行車反復荷載作用下，就可能形成帶狀凹槽，即為車轍。從車轍問題出現成因來看，與瀝青混凝土級配穩定性聯系顯著。當然，如公路基層、面層壓實力度不理想，路面在反復行車荷載下，結構也會隨之變形。另外，因設計單位缺乏具體考量，部分新建公路在正式運行后，并未嚴格限制車輛載重，當車輛載重過高超出公路承載力后，車轍問題出現風險也會明顯增加。

2.4 網裂成因

瀝青路面公路在運行階段，如結構強度和底層結構不穩定，則在外力作用下，路面很容易出現縱橫交錯的裂縫，即為網裂[4]。同時，在公路瀝青路面使用年限過久缺乏養護的情況下，公路老化也會形成網狀裂縫。

2.5 松散成因

在瀝青混合料黏結度差、混合料中礦料過多瀝青材料過少的情況下，公路瀝青路面整體黏結度即會受到影響，即會造成路面松散問題。另外，在公路瀝青路面水損壞情況嚴重下，也會誘發這一問題。

3 公路工程瀝青路面早期破壞問題處理措施

3.1 科學設計路面結構

公路工程施工單位在設計瀝青路面結構時，要摒棄以往階段性、單一的設計方式，立足工程實際情況，綜合考慮工程區域內氣候條件、環境因素和地質情況等，確定合理的路面結構設計方案。具體而言，施工單位應遵循如下幾點原則。

（1）應確保路面各層結構類型契合公路等級、區域自然環境和交通量等條件要求，科學提升基層材料強度，強化基層材料穩定性。

（2）應對各結構層功能和使用要求予以考量，確保路面結構適應行車荷載作用。通常情況下，公路的瀝青路面面層發揮著結構性、功能性作用，故施工單位在選擇材料時，要關注材料的耐久性、抗滑性和密實性等，科學落實瀝青混合料配合比設計工作。在此基礎上，細致分析公路瀝青路面表面層、中、下面層和下面層功能，確保表面層平整密實、穩定耐久、抗老化、抗低溫性能良好；中、下面層密水性、抗剪強度和抗剝離性良好；下面層抗疲勞性能良好[5]。另外，施工單位也要關注基層作用，在行車數量少、荷載壓力弱的路段，應用碎石柔性基層；對于行車數量多、但重載車輛少的路段，應用半剛性基層；在行車數量和重載車輛皆多的路段，可應用半剛性基層，科學改進結構關系，進而從整體上強化結構受力性能。

（3）施工單位應保障瀝青路面各結構層厚度合理，確保其與公路等級、區域氣候水溫條件和交通量等相匹配。同時，為確保施工操作有序開展，還應對路面結構層次和材料變化予以控制。一般而言，公路瀝青路面面層厚度普遍在12～18 cm 的區間內，一級公路瀝青面層厚度則在10～18 cm 的區間內，二級及以下公路瀝青路面面層厚度則要結合交通量情況和設計規范內容予以確定。

（4）施工單位要綜合考慮各種自然因素作用，保障瀝青路面的穩定性。在不同氣候地區進行瀝青面層設計工作時，施工單位要有所側重：高溫地區要應用高溫性能理想的骨架嵌擠型密級配瀝青混凝土；潮濕多雨地區則要應用密實防水的瀝青混合料。

3.2 嚴格把控材料質量

一方面，施工單位要保證原材料選用的合理性和科學性，在選擇瀝青材料時，要關注材料的抗老化性能和黏度情況。在具體公路路面施工階段，也可結合工程具體特點和路面施工要求，于瀝青材料內添加適量的特定改性劑，以強化瀝青材料使用性能。同時，施工單位在選擇集料時，應關注骨料的硬度和耐磨性，關注骨料含水量，對含水量嚴格進行控制。例如：骨料酸性值過大，也可于其內添加適量的石灰粉，保障骨料抗剝落性能，確保原材料合理應用于瀝青路面施工實踐中。

另一方面，施工單位要對混合料進行科學配比。縱觀以往階段下公路瀝青路面施工實踐可以發現，檢測人員在設計混合料配比時，難以同時保障混合料高溫穩定性和抗疲勞性。基于此，檢測人員在進行瀝青混合料配比設計工作階段，要以公路工程所處區域氣候條件為參照，結合公路工程具體行車需求，平衡公路瀝青路面表層特性和耐久性二者關系，確定最優的配比方式。當然，如有需要，也可應用改性瀝青材料，強化公路瀝青路面使用性能。

3.3 強化路面施工管控

第一，在基層施工技術方面，施工人員要對粗細骨料粒徑和骨料含水量予以控制，應用科學有效的碾壓方式，強化基層結構穩定性，提升基層結構強度。同時，為提升路面基層、表層間的黏結度，施工人員可從提升基層頂面粗糙度著手，從整體上強化路面基層結構質量。第二，在進行透層油和黏層油攤鋪操作時，施工人員要明確基層結構情況，如基層結構為水泥穩定類型，則可選擇乳化瀝青進行透層油攤鋪。在攤鋪前期施工人員要對路面表層加以清潔和處理，在具體攤鋪階段，施工人員也要對瀝青灑布車的速度和攤鋪量予以控制，始終保持車輛勻速行駛，避免車輛經過之處出現留白等問題[6]。第三，在面層攤鋪施工方面，施工人員需對混合料溫度予以控制，以施工方案為參照，確定攤鋪距離。通常情況下，須確保混合料溫度在145～175 ℃的區間內。在具體攤鋪操作期間，應確保混合料攤鋪厚度均勻，應用專業的配套壓實設備，對混合料進行碾壓，并將設備行進速度控制在2 m/min。同時，要關注混合料空隙度，根據混合料空隙度大小，確定具體的碾壓次數。最后，須對接縫位置情況予以關注，如接縫位置出現重疊情況，則可對其進行人工處理，確保接縫處緊密性良好。

3.4 構建公路養護機制

在公路瀝青路面竣工后，施工單位要秉持動態化觀念，科學監管瀝青路面運行情況，構建公路養護機制，強化公路養護力度，提高公路工程施工效果。具體而言，需從如下幾方面著手。

一是成立專業的養護隊伍，落實公路日常管理，采取有效技術手段，確保公路強度和通車狀態良好。以《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50-2017）為依據，可知不同等級公路瀝青路面強度標準存在差異，故施工單位要結合公路具體等級，確定公路養護強度，以此保障公路瀝青路面結構質量。表1 為不同等級公路瀝青路面強度標準情況。

二是施工單位要結合公路所處位置氣候條件和公路具體狀況，針對性制訂早期養護方案，公路瀝青路面早期養護方法可分為霧封層、微表處理、薄層罩面和稀漿封層4 種。（1）霧封層：該項技術指的是施工人員可在公路瀝青路面均勻噴灑改性乳化瀝青等，填補瀝青路面縫隙，于第一時間內粘結路面松散集料，修復老化瀝青路面。（2）微表處理：該項技術指的是施工人員按照一定的比例，將水、集料和改性乳化瀝青等加以混合，均勻攤鋪于公路瀝青路面，待其冷卻后形成可養護路面的封層。微表處理技術施工效率高、節能環保優勢強，且應用成本較低。（3）薄層罩面：該項技術指的是施工人員將熱瀝青物料均勻攤鋪于公路道路面層，并嚴格把控攤鋪厚度，預防公路工程整體性能下降，提升公路抗滑性能。但該項技術成本相對較高。（4）稀漿封層：該項技術可有效恢復公路瀝青路面平整度和抗滑性，可有效解決輕微車轍問題，在優化公路性能、延長公路使用周期方面有著理想的價值。

4 結語

總而言之，在我國經濟建設階段，公路扮演著重要的角色，在推動我國社會發展方面作用顯著。目前，瀝青材料憑借著其所具有的優越價值，得以在公路路面廣泛應用，但在公路瀝青路面應用早期，受多重因素影響，很容易導致瀝青路面出現不同類型的病害。因此，為保障公路瀝青路面施工和運行質量，施工單位有必要對瀝青路面早期破壞成因予以分析，在此基礎上，構建有效處理措施，解決公路瀝青路面早期破壞問題，提升公路瀝青路面施工質量，進而從根本上推動我國公路建設事業長遠進步。