沥青路面裂缝调查及防治措施研究

朱荣华，陈开圣

(贵州大学 土木工程学院，贵州 贵阳 550025)



沥青路面裂缝调查及防治措施研究

朱荣华，陈开圣*

(贵州大学 土木工程学院，贵州 贵阳 550025)

针对沥青路面裂缝的危害，采用现场调查方法分析了沥青路面的裂缝类型及成因，并对产生裂缝的原因进行了分析，在此基础上，从设计与施工方面提出了预防措施和养护建议，对今后高速公路沥青路面修补养护带来参考。

沥青路面；裂缝调查；病害原因；防治措施

沥青路面因其行车舒适及安全性已成为道路铺面的主要类型。截至2014年年底，中国高速公路通车里程已突破11万km，居世界第一位，沥青路面是中国高速公路路面的主要形式，占比约为90%。由于沥青混凝土材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面往往会出现裂缝，如龟裂、块裂、纵向裂缝、横向裂缝等损坏现象，严重影响了行车的舒适性和安全性，极大地缩短了道路的服务寿命和使用性能，对国家造成了较大的经济损失及社会影响，为此需要对沥青路面的各种裂缝形式进行调查、分析其产生的原因并提出相应的修补对策，以提高高速公路的结构性和功能性使用性能[1][2][3]。

1　工程概况

320国道起点为上海，终点为云南瑞丽，全程3695km。途经上海、浙江、江西、湖南、贵州、云南6个省份。此次调查重点安排在320国道三穗至麻江段，裂缝调查起止桩号分别为K1844+200～K1859+300。路面为沥青混凝土路面，其中由于路面开裂,玉屏至三穗段不久前经历了返修。课题组于2015年8月13日至8月20日对裂缝进行了调查。

2　裂缝调查

2.1调查内容与方法

调查内容为裂缝产生的位置、裂缝条数、裂缝长度、裂缝宽度。调查方法是在充分收集资料的基础上，以现场实地调查为主，用皮尺、罗盘和游标卡尺对裂缝进行测量、记录和拍照，并对调查结果进行统计分析。

图1　现场调查

2.2调查结果

调查结果见表1。

表1　路面裂缝调查结果表

2.3结果分析

2.3.1裂缝成因

表2　沥青路面裂缝成因

备注：“★★”为主要病害成因；“★”为次要病害成因；其余为一般病害成因。

(1)纵向裂缝

表现为道路中线大致平行的长直裂缝，有时伴有少量支缝(图2)。纵向裂缝病害形成原因有如下几种：

1)土基沉降或挖填交界处的不均匀沉降。

2)疲劳裂缝。

3)由于在沥青摊铺施工时接缝处理不当，压实度未达到要求造成路面渗水，在车载作用下在纵向接缝处产生变形，从而形成纵向开裂，其形态特征长而且直。

结构承载力不足引起的纵向裂缝多出现在路面边缘，自然雨水的渗入是影响结构层损坏的主要原因。当路基边缘压实度未达到规范要求时，雨水渗入边缘产生沉降，导致距路缘产生纵向裂缝[4]。

图2　纵向裂缝

(2)横向裂缝

与行车道中心线基本垂直的裂缝(图3)。横向裂缝病害形成原因：

1)半刚性基层反射裂缝。

2)在温差变化大的地区，低温收缩、疲劳引起间距近似的横向温度裂缝。

3)结构物与路基交接处因交通车辆荷载及沉降。填挖交界处由于压实度不均匀，路基不均匀沉降。

(3)反射裂缝

产生于下铺层不连续处(裂缝或接缝)，裂缝逐渐向上扩展面层。由于底层或基层不连续处(接缝或裂缝)产生较大的拉应力或剪应力，并最先开裂，然后裂缝在荷载应力和温度应力的单独或共同作用下逐渐向上延伸、扩展，并贯穿整个面层，形成下宽上窄的裂缝(图4)。

图3　横向裂缝

图4　含反射裂缝的芯样

(4)龟裂

也称网裂，表现为龟甲纹状的不规则裂缝(图5)。病害形成原因：局部路面结构压实不足导致路面结构在行车荷载的反复作用下产生的网状疲劳裂缝。

图5　龟裂

2.3.2裂缝病害原因分析

(1)横向裂缝是沥青面层发生最多的一种裂缝，也是沥青路面早期破坏现象之一，它是不可避免的。产生横向裂缝的原因有多种，一般以稳定材料做基层或底基层，产生的横缝是稳定层干缩或温缩产生的反射裂缝，由下层逐渐反射到表面，裂缝较规则。还有一种是由温度应力引起的，沥青材料在较高温度条件下不至于产生过高的温度应力，但在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。铜黄路沿线地区冬季气温较低，因此产生的横缝多为这种原因。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好，可允许有一定自由收缩时，更易发生。另一情况，温度反复升降导致温度应力疲劳时混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加[5]。

(2)纵缝的产生一般则是结构层发生破坏引起的。纵向裂缝产生的主要原因，一是填土压实不够，公路投入使用后经过汽车荷载的反复作用，产生不均匀沉陷；二是因冻胀作用时的冻胀量不同所造成的；三是滑坡推挤路基使路基拉裂变形，进而导致路面产生纵缝，如西河水库路段处的纵缝便是由滑坡引起。

(3)施工质量原因。沥青路面的早期病害很多是由于施工质量问题引起的，施工质量差的原因是多方面的：一些施工和监理人员素质不高；半刚性基层、底基层养生不重视，尤其在夏季，洒水养生基本跟不上，出现较多干缩裂缝，由于养生不及时，导致结构层强度上不去；抢工期赶进度而忽略质量的现象时有发生；路面污染严重，粘结油和透层油洒布不均匀，层间粘结不好。

3　防治对策及养护建议

3.1预防措施

3.1.1设计方面

公路工程的合理设计是保证道路质量达到预期使用性能的基础和前提，是路面质量保障体系的第一关，应引起足够的重视。设计时应从实际出发，对气候、水文、地质、材料交通量、载重等进行详细而认真的前期调查，综合考虑各种因素，选择多种路面结构、材料、以及多种配合比、不同结构层厚度进行试验、研究、比选，必要时应铺筑试验路。设计中要注意的问题：

(1)精心选择路面结构层的类型，确定各层的合理层位与合理的厚度；

(2)正确确定土基回弹模量、沥青混合料设计参数和基层、垫层材料设计参数等路面结构设计参数；

(3)合理进行各层材料组合设计；

(4)加强沥青路面的防排水设计。沥青路面虽多采用密实型沥青混合料，但是雨水还是可能发生渗透，特别是产生裂缝时。

(5)提高沥青面层压实度，减小孔隙率。

3.1.2施工管理方面

施工对工程质量起决定性作用，路面的施工必须按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量管理保证体系，实行目标管理、工序管理，明确岗位责任制，对施工的全过程及每道工序的质量进行严格检查、控制、评定，以保证到达规定的质量标准。应以分项工程、分部工程、单位工程逐层的质量保证来最终保证建设项目的整体质量[6][7]。搞好施工质量要抓好以下工作：

(1)加强原材料的检验工作；

(2)加强沥青混合料配合比的控制；

(3)施工前设备检查；

(4)铺筑试验路；

(5)加强施工过程中的质量管理和检查。

3.2养护建议

1)沥青路面病害的治理应以“预防为主，防治结合”为原则，在公路设计期间结合以往经验，针对病害根源，因地制宜，采取有效的技术措施，做好预防性保养和维修工作。

2)沥青路面的强度和稳定性受气温、水分和路面材料性质等客观因素影响比较大，因此要在养护工作中必须随时掌握路面使用情况，加强日常保养及时排除有损路面的各种因素，发现路面初期病害，应及时处理，宜早不宜迟，防止病害发展和破损面积的扩大。

3)对路面出现的裂缝及时予以修补，以免雨水渗入诱发唧浆，病害进一步发展，以保证道路行车的安全、舒适。

4)对于道路的大面积裂缝(龟裂、网裂等)，如果基层强度尚好，可以根据实际情况选用乳化沥青稀浆封层、加铺沥青混合料上封层或改性沥青薄层罩面等，这几种处治方法中的一种。如果是土基、基层强度不足引起的龟裂，应先对基层进行处治在重做面层。

5)限制超载车辆的通行，严格路政执法，超载车辆坚决予以卸载。

4　结语

沥青路面是中国高速公路路面的主要形式。目前中国已经进入高速公路的运营、养护和修补阶段。高速公路沥青路面出现了各种裂缝，如龟裂、块裂、纵向裂缝、横向裂缝等损坏现象，严重影响了行车的舒适性和安全性，因此，我们需要不断积累沥青路面的设计经验、提高路面施工和养护维修管理水平，尽量防止、控制沥青路面的早期破坏，对中国基础交通以及经济发展具有很重要的意义。

[1] 沙庆林. 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].人民交通出版社，2001.

[2] 李江. 沥青路面冷态修补技术(乳化沥青混合料)研究[D].长安大学硕士学位论文，2003:1-8.

[3] 王晓军. 沥青路面抗裂技术研究[D].河北工业大学硕士学位论文，2003:3-9.

[4] 陈申，毛延升. 半刚性基层沥青路面裂缝分析[J].平顶山工学院学报，2004,13(1):1-3.

[5] 史保华，王声，焦明声，等.机场改性沥青路面裂缝分析与处理方法研究[J].石油沥青，2004,18(5):1-3.

[6] 齐亚慧.沥青路面裂缝产生的原因及处理措施[J].山西建筑，2004,30(3):1-2.

(责任编辑：王先桃)

Investigation and Prevention Measures of Asphalt Pavement Cracks

ZHU Ronghua CHEN Kaisheng*

(College of Civil Engineering, Guizhou University，Guiyang 550025, China)

In view of the harm of cracks in the asphalt pavement, the methods of field survey analysis of the asphalt pavement crack type and the cause, and the causes of the cracks were analyzed. Based on that, from the aspects of design and construction, preventive measures and suggestions on maintenance were proposed, which have a reference for the future of expressway asphalt pavement repair maintenance.

asphalt pavement; crack investigation; cause of disease; prevention measures

A

1000-5269(2016)03-0131-06

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.03.30

2016-04-20

贵州省高校优秀科技创新人才支持计划(黔教合KY2015[488])

朱荣华(1990-)，男，在读硕士，研究方向：岩土工程，Email:1412181607@qq.com

陈开圣，Email：chen_kaisheng@163.com.

U416.271