刍议公路施工中沥青路面早期破坏原因及防治措施

刍议公路施工中沥青路面早期破坏原因及防治措施
蓝春郭锐
摘要：公路施工是一个综合性的生产过程，由于道路等级的不同，路面结构的差异对施工工艺和质量控制提出不同的要求与方法。在公路沥青路面施工中普遍采用强基薄面结构形式，即由半刚性基层作为汽车荷载的主要承重层，沥青面层则作为结构层。笔者根据实践，通过对沥青路面早期破坏的原因分析，总结了一些防治措施以供参考。
关键词：沥青路面；早期破坏；原因；防治措施
随着我国高速公路建设的不断发展，沥青路面在公路建设中得到广泛应用，尽管沥青路面设计施工都是按照规范进行的，其质量也能达到理论的标准，但由于近年来经济的快速发展，交通量日益猛增，超载现象的增加，使得高速公路路面相继出现不同程度的坑槽、网裂、沉陷、泛油、拥包、车辙等早期损坏现象，它不但直接影响了公路的使用寿命，还加剧了后期处理的人力、物力、财力。
一、归纳沥青路面早期破坏的主要类型:
沥青路面早期破坏形式主要变现为：裂缝、车辙、波浪、松散、坑槽等。
（1）裂缝：裂缝是沥青路面最主要的破损形式，按其成因又分为：横向、纵向和网状三种裂缝形式。
（2）车辙：表现为沿行车带出现横向高差。根据形成原因不同可以分为三种形式：失稳型车辙；结构型车辙；磨耗型车辙。
（3）波浪：路面组成材料设计不合理或施工质量差导致路面不足以抵抗车轮水平力的作用，在纵坡段，高温或重载车辆慢行也会引起波浪。
（4）松散、坑槽：由于沥青从矿料表面脱落，在车辆作用下沥青面层出现松散状态，是水损害的主要表现形式。
二、分析沥青路面早期破坏原因
造成公路沥青路面早期破坏的原因包括材料、结构工艺、荷载、自然气候、水文地质及施工工艺等多种因素，也有通车后使用及养护管理方面。在不同的条件下，各种因素不同程度的交叉结合使路面破坏的原因更复杂。调查表明，沥青路面破坏通常发生在多雨季节，集中在沥青路面透水严重和路基路面排水不良的路段。下面就一些主要原因进行分析：
2.1 路面结构设计原因
关于路面结构设计不合理的问题主要体现在面层、基层、底基层设计及材料选择不当等方面：
（1）底基层设计和材料选择问题
底基层设计和材料选择不当引发的路面破坏形式主要是下沉变形、坑槽等。底基层材料强度低、水稳定性差，易造成半刚性基层底部局部拉应力超过其抗拉强度而产生过多裂缝，基层的整体性遭到破坏，基层材料被部分挤入底基层而引起较大垂直变形、承载力下降，进而造成路面结构发生早期破坏。
（2）基层质量问题
基层质量存在缺陷易使基层发生早期结构性破坏，进而影响到面层，使面层出现轮迹带、下陷变形、坑洞等早期破坏现象。从半刚性基层裂缝形成的机理和发展的过程分析，在外界温度和湿度发生变化时，半刚性基层由于不设置接缝，温度裂缝和干缩裂缝是不可能避免的，而这种裂缝是基层裂缝的主要形式。
（3）面层设计问题
在进行面层设计时，面层材料的选择和设计不合理，使面层的耐久性和抗裂性较差，容易导致水破坏、车辙、松散、泛油、裂缝等早期破坏现象。由于面层直接与车轮和大气接触，要承受较大的行车荷载的垂直压力、水平剪力和冲击力的作用，同时还受到大气降水和温度变化的强烈影响。因此要求路面面层具有足够的强度和抗变形能力，较好的温度和水稳定性，表面应具有较强的耐磨能力和较好的抗滑性能。
2.2土基回弹模量取值问题
回弹模量在路面结构设计中是一重要的参数，其取值直接影响路面结构设计参数的确定，进而影响其使用性能和寿命。我国确定土基回弹模量常用的方法有现场实测法、查表法、室内试验法、换算法等四种。在路基尚未修建的情况下，一般只有采用室内试验法和查表法来估计土基的回弹模量值。
2.3路基施工问题
路基材料设计不合适、压实控制指标选择不当易使路面结构出现局部沉陷、纵向裂缝等现象。由路基材料设计和施工控制指标引起的路面结构发生破坏，其主要原因是路基材料的CBR和压实度与路面结构的设计参数确定没有直接的关系，而只是材料选择和施工质量控制的指标；而且现有的标准和规范要求各种路基填料压实含水量在其重型击实试验的最佳含水量的±2%以内，但已有的研究表明，对一些特殊的土类，如膨胀土，在重型击实试验的最佳含水量的±2%以内进行压实后，其CBR并非最大，其水稳定性也不是最好，当采用类似材料作为路基填料时，其填筑控制指标还按照目前规范所规定的范围和标准执行已不合适。
2.4养护管理及其他原因
(1) 日常养护中压实设备及压实工艺的影响
在目前的养护作业中，受资金因素影响，压实设备没有配套，初压、复压、终压三个工序在养护实践中难以实现，压实设备条件不具备达到压实混合料的必需压实度，是造成路面早期损坏的一大原因。沥青含量低会使空隙率更大，表面水容易下渗。沥青含量高就形成油包、车辙等病害。因此，现在养护单位很多是采用拌和法。但在拌和法修补路面病害时多数人员凭经验，不注意混合料是否级配，盲目修补，压实又难以达到要求，所以前补后坏现象是必然发生。
(2) 排水设施排水不畅
混合交通量的公路一般都是穿村过镇，村镇街道大多排水不畅，每逢降雨都使大量积水聚在公路路面及路基范围内，使公路成了排水沟，导致大量水进入路面结构层和路基中，使路面结构和路基处于潮湿或过分潮湿状态，在行车荷载作用下，致使沥青路面早期破损。
(3) 超限运输
超限运输是沥青路面早期破坏的后天因素中最主要的原因。超限运输也称为公路“杀手”，现在超限车辆的增加对公路的路面破坏程度以几何级数增长，使沥青面层的使用年限缩短50-60%。
三、沥青路面早期破坏的主要防止措施
提高路面多层组合体系的结构承载力和耐久性，以及抗水害侵袭能力，是防止沥青路面早期破坏的考虑方向。在这里，从施工和设计的角度提几点措施：
（1）提高路面承载力以适应超重车不断增多的现实，适当增加下面层的厚度是有必要的，根据笔者的经验，应控制在10cm以上。
（2）在沥青混凝土面层内铺设土工合成材料，如在面层下部或底面合理采用适合的土工合成材料，既可提高面层的抗裂、防渗性能，还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用，从而使面层抗疲劳强度获得提高、抗车辙及鼓包能力增强，同时还可减少弯沉值。
（3）加强路面的层间结合，使用高性能的粘结材料作粘层，既可提高路面的整体强度，又具有较好的防水性能。对于路桥有条件时，可以考虑采用橡胶乳液预处理等新技术或改性沥青。
(4) 严格控制半刚性基层的施工质量。合格的平整度、厚度才会保证沥青混合料面层的平整和厚度均匀。半刚性基层的碾压含水量不能超过最佳含水量的2%-3%。否则会将浆提到表面引起干缩裂缝，也会影响到透层油的粘结质量。
(5)各种附属工程与路面的衔接缝及路面的施工缝应涂乳化沥青，防止雨水的渗漏冲刷造成破坏。
(6)根据沥青混合料路面的特点对施工工艺的各道工序进行控制，加强管理，从原材料，配合比制作，设备状态加以控制。使沥青混合料路面真正达到行车舒适、坚韧抗滑、抗渗以及良好的耐久性。
同时，超限运输对路面的损坏不容忽视，应加强对超限运输的综合治理。
四、结束语:
合理有效的避免沥青路面早期破损的现象，延长沥青路面使用年限，提高投资效益，需要设计、施工、养护管理等各方面的共同努力，按照规范和标准，结合工程实际情况制定合理的方案，是保证路面使用寿命的根本要求。如今沥青施工在公路建设的应用已非常普及，各项施工工艺都比较娴熟，但也存在一些问题，因此，我们要不断学习与研究出沥青施工的新方法与新工艺，消灭沥青路面早期破坏这一质量通病，延长沥青路面的使用周期，提高投资效益。
参考文献:
[1]、《交通科技丛书-高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策》
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