浅谈沥青路面早期病害成因与预防措施

孙 杰 吉玮堂

[摘要]高速公路沥青混凝土路面早期病害类型、形成原因,以及在设计、施工管理等方面的预防沥青路面早期病害的措施。

[关键词]沥青混凝土路面早期病害病害类型成因分析预防措施

中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210142-01

近些年,随着我国国民经济的快速、协调发展,国家对高速公路建设投资力度的加大,我国的公路工程建设十分迅速。但是,随着一条条高速公路的建成并投入运营,由于交通量的日益增大,车辆迅速大型化且超载严重等原因造成的早期病害现象越来越严重,也就越来越引起业内人士的普遍关注。

一、沥青路面早期病害类型及形成原因

(一)沥青路面早期病害类型

1.桥头跳车。桥头跳车产生的原因主要是软土地基的沉降及路基与桥台交界处产生不均匀沉降。在建设过程中,一般台背填土多采用柔性材料填筑,由于填土的自重和行车荷载作用下使得有一定空隙的台背回填材料发生变形、收缩、挤密,自然形成不同程度的下沉,而桥梁结构部分属于刚性永久结构,两种刚度相差太大的结构的沉降变形差异表现在路基桥梁搭接处的路面形成台阶,即形成跳车区域,影响行车的舒适性和安全性。

2.裂缝。路面裂缝是路面早期病害最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水份使基层甚至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。

(1)横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣,或由于车辆严重超载,致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式,它有两种情况:沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。

(2)纵向裂缝可分为两种情况:一种情况是由于路基压实度不均匀,路面不均匀沉陷而引起的,如发生在半填半挖处的裂缝。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时,两幅接茬未处理好,在行车荷载作用下,易形成纵缝。

(3)龟裂又称网裂,通常是由于路面整体强度不足,基层软化,稳定性不良等原因引起的,沥青路面老化变脆,也会发展成网状裂缝。一般多发生在行车道轮迹下。

3.坑槽。沥青路面的坑槽往往都有一个形成过程,起初局部龟裂松散,在行车荷载和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。坑槽按形成原因一般分三种类型:一种是压实不足性坑槽;二是厚度不够性坑槽;三是水损害性坑槽,这种坑槽是沥青混凝土路面早期破坏中常见的坑槽。

4.车辙。公路车辆分方向行驶,渠化交通,车辙是其主要病害之一,车辙是在与时间有关的荷载因素和气候因素共同作用下,轮迹带逐渐产生下凹形形变并形成两条纵向的槽。

(1)结构性车辙由于荷载的作用,发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。这种车辙宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面成凹字形。

(2)磨损性车辙由于车辆不断地磨损路面,特别是大量重型超载车辆渠化行驶在主车道上,磨损路面也会形成车辙。

(3)流动性车辙在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动变形不断积累形成车辙。这种车辙一方面车轮作用部位下凹,另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起,在弯道处还明显向外推挤,车道线或停车线因此可能成为变形的曲线。

5.沥青路面表面功能衰减。沥青路面的表面功能是指沥青路面的平整、抗滑、噪音、溅水和水雾等。这里主要说明在我国路面抗滑性能衰减的两方面原因:一是沥青标号过大,针入度偏大,沥青用量可能过多,路面渐渐泛油,构造深度下降,直到变成光滑的路面。二是粗集料不耐磨,迅速磨光。

(二)沥青路面早期病害形成原因

1.路面结构设计不合理或厚度不足。2.沥青混合料类型选择不当。3.沥青面层混合料进场材料质量达不到要求,拌合不均、离析、粘结力差。4.碾压不及时,压实度不够空隙大或有微细裂纹,路面渗水,加之路面结构防水、排水设施不全,形成水损失。5.下封层施工质量达不到要求,导致未成型或强度不足的基层在路面渗水、排水受阻和在行车作用下,使受浸泡的基层顶面变软、唧浆、路面变形,继续裂纹、松散。6.半刚性基层未成型,强度不足;半刚性材料底基层采用路拌法施工,留有素土夹层。7.油石比控制不当,粘层油用量过多。8.路基不均匀沉降等。

二、沥青路面早期病害的防治措施

(一)路面设计方面

1.成立专门的路面设计和研究机构,负责全省的路面设计、现场技术服务,定期对路面的路用性能进行观测、分析,不断提高和完善设计。

2.逐步建立本地区的设计技术手册,开展一些路面研究工作和工程实践总结,在现有规范的基础上能针对本地区的气候、材料、交通情况,提出具有地方特色的设计指南,并逐步完善。

(二)施工管理方面

1.路面施工。(1)严格检验原材料,准确控制沥青混合料的配合比,特别是矿粉和沥青的用量,可避免沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。(2)采用先进成套的施工机械设备,可提高混合料配合比计量的精确性、拌和的均匀性、同时能够保证压实度、平整度达到设计标准。(3)严格控制沥青混合料拌和温度。沥青混合料加热温度不能过高,特别是沥青和矿料拌和时,严格杜绝高温灼焦、沥青老化,可以避免因此造成的路面强度不足,产生松散、坑槽等病害。(4)严格控制混合料碾压温度。碾压温度不能过高,否则会造成混合料压实度达不到标准,出现推移,发生微裂。

2.路基施工。(1)保证基层、底基层、路面表面干净。在铺筑上一结构层前,须将路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除干净。(2)严格控制基层松铺系数(或基层标高)。控制不严将导致的二次补加层,二次补加层与下基层无法紧密连接,自身厚度又较小,因而极易松散,进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。如必须二次补加,建议补加层用含油沥青混合料代替。(3)保证基层压实度达到设计标准。适当增大碾压吨位、增加碾压遍数,确保基层到规定压实密度,避免因压实度不合格引起的面层坑槽、局部沉陷等病害。

三、结束语

路面早期病害已成为沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门都应引起足够的重视,并根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性采取一系列预防和改善措施。同时,必须加强管理,建立健全质量保证体系,充分有效的发挥好监理及质量监督机构的作用,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面的早期病害现象的发生,确保正常发挥高速公路安全、舒适、快捷、高效的作用。延长路面的使用寿命。