高速公路沥青路面发生早期破坏和损坏的原因分析

林习玲,于建民

(1.黑龙江东绥高速公路有限责任公司;2.黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司)

高速公路沥青路面直接与大气接触,除承受交通荷载外还受自然因素的影响,在运营期间出现早期损坏现象,致使表面服务性能缉拿工地,影响正常运营。调研组的总结分析的原因可归纳为以下几点。

(1)路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一,而且级配范围较宽。如AC、AK结构都具有很强的优缺点：AC结构具有良好的密水性,但表面较细,抗滑指标难以保证,而且矿料组成中往往是粗骨料悬浮于细集料之中,在行车荷载作用下,容易出现材料重分配,因此容易出现车辙现象;AK结构具有很好的骨架,抗车辙能力强,粗糙的表面满足了抗滑要求,但空隙率偏大,透水严重,这是造成近几年水损破坏普遍产生的主要原因之一。根据调查,现场铺筑的沥青混凝土空隙率在 8%～13%时,沥青混合料产生水损坏的可能性最大。在我国现行规范中 II型沥青混凝土混合料的空隙率为 4%～10%,与之比较接近,而且施工中压实度低值要求 95%,容易造成水损坏。这是因为雨天之后,沥青路面在饱水状态下承受重载车辆冲击与动水压力的反复作用,沥青膜与矿料渐渐剥离,形成松散的凹坑,若不及时予以修补,极易发展扩大成坑槽,造成更大的损坏。这在南方雨水较多的尤其严重。另外,设计规范中该的设计车辆荷载于实际车辆荷载不相符,按照规范进行设计的沥青混凝土路面难以承受当前交通运输重车多、超载严重的交通状况。我国高速公路建设现仍出在一个快速发展时期,对高速公路许多方面认识也在逐步加深,一些标准和规范仍停留在多年前的水平就不能满足发展的需要,加上外界因素的影响,甚至出现了所谓“合理的病害”。针对规范滞后于当前高速公路建设及运输市场的实际情况,为防止高速公路沥青路面出现早期破坏现象,各省都在路面结构方面进行研究,但现行相关规范的修改跟不上迅速发展的高速公路建设需要,不符合其应有的严肃地位。

(2)设计与路段实际情况相差大。

如某二级公路穿过土基过湿地段,但设计方面却按一般正常情况设计,全部利用挖方和就地借方填筑路基,采取逐层晾晒法施工,造成极大的窝工,影响了工期。施工单位只好申报监理工程师并经业主同意,远运借土填筑,仅此一项就较原设计增加费用数百万元。先沥青路面(特别是挖方路段)破坏较为严重,已多次修补。这说明正确区划路基干湿类型极为重要。

(3)外界因素的影响。

随着我国经济的迅速发展,高速公路的货车今天能够量增长非常快,某些部门从自身利益出发,超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。这一问题,单靠交通部门的努力远远不够。

气候因素是造成高速公路出现车辙和推移的原因。

交通事故及车辆漏油交通事故及车辆漏油、千斤顶引起的路面破坏。

(4)施工与养护因素的影响。

材料选择。目前我国各省高速公路建设部门非常注重沥青的选择,大部分选用优质进口沥青,上面层采用改性沥青,但在调研中发现,有些省份的高速公路建设部门为了确保沥青的质量,在进行招标时将指标值定得过高,以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要,在沥青中加入某种成分以提高指标值,严重影响了沥青路面的寿命。除此之外,砂石料质量的参差不齐也造成了高速公路建设质量的下降。在这方面,可借鉴吉林省长吉高速公路的做法：建设部门对砂石料的供应统一规格、统一招标,在条件适宜的路段自建料厂,严格按照标准规格以及质量提供材料,不仅满足了工程进度的需要,也确保了工程质量。

施工配合比的控制调研中发现,在实际生产中,许多地方多年来形成了一种习惯,那就是严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求,有的甚至出现较大偏差,出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况,其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中,集料密度采用的是视密度,而在实际生产过程中,因为自然条件、环境因素的影响,使生产配合比与实验室配合比出入很大。在高速公路的建设中,解决这个问题唯一的办法就是加大抽检力度,通过试验路段确定生产配合比,加强现场监理,实行跟踪作业,定点、定量取样,取得试验数据后,指导生产,切实把质量标准落实到施工过程中。

混合料的拌和、摊铺和压实摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外,还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水,保持高温,梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度,进行低温碾压,降低压实度标准;低温碾压易造成空隙率多大,压实度不足,使路面渗水,导致早期破坏;过度碾压易造成构造深度偏小,甚至出现泛油病害,影响行车安全。碾压过程要及时、迅速,并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向,一面发生推挤、拥包现象,从而影响平整度。在山东日竹高速公路施工中,根据实际情况,将抗滑表层的马歇尔试验制件采用了双面击实各 75次的标准,压实度不低于 98%,混合料空隙控制在 6%以内,压实后经路面现场取芯检测都收到了良好效果。可见,压实措施好坏对沥青路面的平整度、防止水损坏和提高抗车辙能力都有很大影响。

路基施工缺陷的影响从调查材料看,有些高速公路早期破坏与路基施工质量有关,特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。究其原因,大部分与施工工期短、施工低栏为赶进度有关。

桥梁施工缺陷的影响由于桥梁施工质量控制不足的影响,桥面沥青路面也时常发生早期破坏。通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制,与一般路基上路面变形状态不同,未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生,便迅速扩展到全桥,很难局部修复。这种类型的早期破坏在这次调研中并不鲜见。另外,由于桥头两端压实不足发生的不均匀沉降,也往往造成桥头两端沥青路面发生早期破坏之一。

路面早期养护措施不及时、不完善等也是高速公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入高速公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。