城市道路沥青路面早期损坏的成因分析与预防措施

2011-03-31杨洪镅

城市道桥与防洪 2011年12期

杨洪镅

（山西诚信市政建设有限公司，山西太原 030024）

0 引言

沥青路面有表面平整、无接缝、行车平稳、舒适、噪音小、易修补等优点，成为城市道路最主要的路面结构形式。然而，沥青混合料是一种粘弹性材料，沥青路面结构本身存在着温度稳定性差、易老化、易变形等种种缺陷，再加上气候条件复杂、超载运营严重及设计、施工、管理中存在缺陷等诸多因素，致使我国已建的沥青路面的早期损坏的现象较为严重，主要表现形式有：车辙、坑槽、波浪、剥落、龟裂、松散、沉陷、冻胀和泛浆、泛油等，严重影响道路的使用性能和使用寿命。

与公路相比，城市道路沥青路面的设计、施工和运营条件有其特点，沥青路面早期损坏的成因与防治重点也有不同。因此，深入分析影响城市道路沥青路面质量的各种因素，针对性地寻求提高城市道路沥青路面质量的各种对策，对延长城市道路沥青路面的使用寿命、降低城市道路建设成本、方便城市居民的出行具有重要的意义。

1 城市道路沥青路面病害的主要类型与成因

城市道路沥青路面病害形式多，产生原因纷繁复杂，归纳起来主要有以下几类。

1.1 车辙及变形

车辙是在高温条件下，沥青混合料的强度和模量急剧下降,车轮反复碾压作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限时，使流动变形不断积累形成车辙，这种车辙即为沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。

车辙对车辆行驶的舒适和安全均产生较大影响。根据统计资料，夏季高温地区、大型车辆及重载和超载车行驶较多的路段，车辙已成为沥青路面主要破坏形式。

1.2 裂缝

裂缝是沥青路面最常见的病害之一。沥青路面的裂缝包括：横向裂缝和纵向裂缝。不同类型裂缝产生的原因有所不同。

温缩裂缝是横向裂缝的主要形式。在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松驰赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。除一次性降温造成的温度收缩裂缝外，另一种情况是温度反复升降导致的温度疲劳裂缝。

另一类横向裂缝是反射性裂缝，反射源包括沥青路面以下的水泥混凝土路面接缝、旧路面的原有裂缝，以及水泥、石灰等无机结合料稳定材料的半刚性基层的收缩裂缝，这些裂缝在交通荷载或温度作用下，由下层逐渐反射到表面。

纵向裂缝大多是由于路基差异沉降或路面施工裂缝引起，当老路拓宽时新旧路基连接不牢固，半填半挖路基的不均匀沉降，基层施工与面层施工时纵向接缝的接茬未能妥善处理，均可引起路面纵向裂缝。

1.3 水损坏

沥青路面的水损害破坏，是指在沥青路面内部存在水的条件下，经受反复交通荷载和温度胀缩的作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于动力水的作用，沥青膜逐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结丧失而使路面发生破坏。

目前在我国很多沥青路面空隙率大，透水和蓄水情况较普遍，水损害破坏问题相当严重，在多雨及季节性冻胀地区，雨季或春融季节路面唧浆、松散、坑槽成为最严重的破坏形式。

1.4 路面表面功能不良

沥青路面的主要表面功能是平整度和抗滑性能，要求表面不仅平整，而且要粗糙，即较大的宏观粗糙度和微观粗糙度。其中微观粗糙度取决于粗集料的耐磨光性能，宏观粗糙度取决于路面构造深度，这些均与沥青混合料的材料和级配直接相关。

很多沥青路面由于矿料级配不良，面层空隙率大，路面透水及沥青老化快，从而导致抗滑性能不足和耐久性差。

2 引起城市道路沥青路面早期损坏的主要因素

城市道路的特点，决定了沥青路面使用寿命受多种因素的影响，主要包括如下几个方面。

2.1 交通因素

随着我国经济快速增长，交通量迅速增长，加上我国城市现有路网密度小，结构不合理，城市道路交通拥挤成为常态，交通量荷载繁重，另外城市道路交叉口多，车速低，车辆在交叉口范围频繁加减速对路面损伤较大，加剧了城市道路早期损坏的程度。重载、超载、低速和交通渠化的交通特点，使车辙成为城市道路沥青路面最为主要的路面早期损害形式。

另一方面，为方便市民出行，城市道路路面施工一般不中断交通，边通行边施工。为给行人提供方便，还往往在夜间施工。这在方便人们出行的同时，却给路面的施工质量留下了许多隐患。

2.2 气候环境因素

各地区城市的气候环境不同，各路段的环境不同，造成沥青路面的早期破坏也不相同。如高温地区夏季造成路面的软化泛油、车辙，温差较大的寒冷地区冬季造成的低温开裂和冻融开裂，降雨量大、地下水位高、排水处理不当造成的路基下沉、翻浆及水侵害，城市污水、污染直接作用路面的破坏等都影响着路面的使用寿命。

2.3 地下管线和构造物因素

不同于公路道路，城市道路路下给水排水管线和构筑物纵横交错，给施工造成了很大困难，路基质量也受到影响。另外，各种窖井容易造成地表水下渗，引起路基塌陷。部分工程由于规划、部分协调不到位，二次、多次施工对路面质量影响很大。

城市道路的路面上窨井的井盖较多，严重影响了路面的平整度，在交通量日益增大的情况下，路面破坏的机率大大提高。

2.4 设计因素

与公路相比，城市道路建设一般里程少，路面结构设计相对不受重视，设计路面结构往往千篇一律，缺少专题研究。此外，目前城市道路的沥青路面设计规范相对较少，多采用公路规范，路面结构设计多未考虑城市道路的特点，这是目前造成沥青路面早期破坏的重要原因之一。

2.5 施工因素

在城市道路的施工中，不论是在路基中，还是在路面上，都要受到许多地下设施、交叉路口多等因素的影响，机械化施工程度相对较低，人工操作比重较大，加上部分施工队伍素质不高，质量控制不严，管理水平低，使施工质量难以达到规范要求。

2.6 工期因素

在城市道路的施工中，有许多项目为保证快速通车，甚至属于“献礼工程”，为了在追赶时间任务，不按规范要求进行施工，施工质量难以保证。

3 延长城市道路沥青路面使用寿命的措施与建议

如上所述，影响城市道路沥青路面使用寿命的因素是多方面的。因此，要延长城市道路沥青路面使用寿命，必须从设计、施工和管理等各个环节，都采取针对性的措施，消除每个环节存在的隐患，从总体上提高路面质量，延长路面使用寿命。

3.1 提高路面设计质量

设计单位应重视路面结构设计，根据城市道路的气候条件、交通状况、车辆超载超限等实际深入调查分析，进行路面结构设计和厚度计算。路面设计应有针对性，避免千遍一律、照搬照抄。另外，路面设计应与路基设计综合考虑，确保路基强度与稳定，做好软基路段、填挖交接处等特殊路段的路基设计，为确保路面质量提供保障。

针对车辙是城市道路沥青路面主要的路面早期损害形式，在设计阶段，可考虑采取措施减少路面车辙：

（1）根据工程所在地区的气候条件选择沥青标号，对于夏季持续高温的地区，可以结合当地的设计经验，选用高质量、高粘度的重交通道路沥青，并添加沥青改性剂；对高等级道路、重交通道路建议沥青路面上、中面层双层改性。

（2）在城市道路交叉口、车站或大纵坡路段，沥青路面考虑添加抗剥落剂。

（3）在混合料类型选择时应该选择偏粗的C型密集配沥青混合料和SMA沥青混合料。

3.2 严格控制施工质量

3.2.1 路基施工

要严格控制路基压实度，路下构筑物、管线施工质量控制，预防路面塌陷。窖井基础密实，砌筑保证质量，内抹灰达到防渗要求，井坑回填，分层夯实。注意井盖和路面的高度和坡度，确保护圈混凝土标号。严格控制路下各类管线的回填质量，控制施工质量，确保路基稳定，避免因路基强度不足、沉陷、开裂引起的路面早期损害。

3.2.2 路面施工

在城市道路沥青路面的施工过程中，由于很多先进的设备和施工方法难以采用，人工摊铺或人工配合机械施工非常普遍，给沥青路面施工的平整度、压实度控制增加了难度。应各自采取工程措施确保施工质量。

（1）路面结构施工要抓好路面结构试验段的施工，只有在试验段施工的各项工艺参数等可达到相应的质量标准要求，并获得业主、设计、监理的认可后，方可组织规模化施工。

（2）能采用摊铺机施工的部分，应尽量采用摊铺机；不能采用摊铺机作业的部分，再采用人工摊铺施工。

（3）保障良好的施工环境，沥青面层施工尽量选在干燥无雨、温度适宜、能见度高的时候摊铺，尽量克服交通压力，延缓交通开放时间，严格控制超载重车的进入。

（4）沥青路面纵缝的搭接应尽量采用热接缝，不能采用热接缝时，在摊铺另半幅之前，需将纵缝边缘切齐并清扫干净，涂上少量粘层沥青。摊铺时，与已摊铺好的半幅重叠5～10 cm，并将摊铺好的半幅上的混合料铲除。

（5）与管线井相接处施工控制。摊铺沥青混合料前，先用砖将井座部分砌实，路面摊铺、碾压一次到位，以保证路面平整和碾压密实。

3.3 提高管理水平

城市道路建设项目的决策、管理者对工程质量的保证起着核心作用。行业主管单位、建设单位应，加强质量意识,提高管理水平。

为减少沥青路面早期损坏的发生，在项目建设阶段，应加强设计和施工质量监督和管理，保证路面材料质量，加强部门协调，尽量避免地下管线二次、多次施工。另外，保证合理工期，综合考虑近远期利益而不随意压缩投资，是减少沥青路面早期损坏的重要因素。在运营管理阶段，应加强路面早期养护，治理超载超限车辆，通过合理交通手段，提高车辆运行速度。