城市道路沥青路面病害成因分析与养护建议

2017-04-06张永林

山西建筑 2017年36期

张永林

(太原市小街巷综合整治改造中心,山西太原 030002)

1 概述

道路交通是城市生产生活的重要组成部分，直接影响了城市的经济发展和人民生活水平。随着我国经济建设步伐和城市化进程的不断加快，对城市道路交通提出了更高的要求[1，2]。近十几年来，城市道路交通的路面更多采用沥青混凝土路面，这是因为沥青混凝土路面行车舒适、振动小、噪声低以及十分便于养护处理。

近几年，我国城市化进程不断加快，城市面临人口数量与车辆数量剧增的双重压力，城市道路交通正面临着前所未有的压力。虽然目前已经有多种新型材料技术与先进设备用于城市道路沥青路面的铺设与养护过程中，但仍然有很多路面出现坑槽、裂缝以及车辙等病害，这不但增加了城市交通路面的养护成本，而且还降低了路面的稳定性，缩短了路面的使用年限，且给城市的生产生活带来了很多不便。

为此，深入分析影响城市道路沥青路面的因素，找出城市道路沥青路面病害的原因，针对原因提出相应的道路养护策略，对于降低城市道路建设与养护成本、增加城市道路使用寿命、保障城市经济发展与市民生产生活均具有重要意义。

2 城市道路沥青路面常见病害

2.1 裂缝

1)横向裂缝。

横向裂缝是指裂缝与道路行车方向垂直的路面裂缝，横向裂缝在城市道路沥青路面中是十分常见的[3]。按照行车原因不同，横向裂缝可以分为两类，分别是荷载型横向裂缝和非荷载型横向裂缝。其中荷载型横向裂缝大多是由于车辆超载而导致路面开裂。此种裂缝是由路面底面扩散到路面表面的。非荷载型横向裂缝又可以分为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。沥青面层缩裂多数是由于低温产生的，是由于温度低于沥青的断裂温度，沥青在超强度拉力作用下产生裂缝。基层反射裂缝与荷载型横向裂缝相似，是受到温度与载荷双重影响产生的，多数是由于路面基层开裂产生的应力致使路面开裂。

2)纵向裂缝。

与横向裂缝相反，纵向裂缝与道路行车方向平行，并且通常裂缝的宽度与长度具有随机性。纵向裂缝主要集中于道路行车道的轮迹处，裂缝最小为2 mm，最大可达8 mm，大多独立出现。纵向裂缝通常是由于道路路面施工过程中，两幅沥青面层的接缝施工不符合技术标准，或者是路基压实不符合标准。

3)网状裂缝。

如果道路路面出现横向裂缝或纵向裂缝后，未及时对道路经常养护处理，就很有可能使路面出现网状裂缝，网状裂缝会严重影响道路行车。

2.2 坑槽

坑槽是城市道路沥青路面常见的病害。坑槽是由于路面基层厚度不够或者沥青材料的粘结性能不佳造成的，特别是当沥青路面碾压不实，且沥青路面下层存在泥灰，此时沥青路面与基层不能有效粘结，极易造成路面出现坑槽。此外，如果修复坑槽不彻底，原有坑槽位置再次出现坑槽的可能性很高[4]。

2.3 车辙

车辙是沥青路面所特有的一种病害现象。沥青路面在高载荷车辆的长期作用下，在车轮经常碾压的轮迹上，很容易出现车辙。如果路面沥青材料的高温稳定性较差，路面就很容易产生车辙[5，6]。并且低温时，路面混合料的空隙率多大，遇有雨水进入，也较容易形成车辙。车辙形成的直接原因是载荷车辆的高强度反复碾压，沥青路面车辙的严重程度与沥青强度和沥青混合料配比有关。

3 城市道路沥青路面病害原因

影响城市道路沥青路面病害的因素是多方面的，这包括沥青材料配比、沥青路面设计、道路施工、养护不力等。

3.1 路面设计与施工问题

在城市路面沥青设计过程中，没有充分考虑到地域环境的影响，就会给路面使用过程中带来质量问题。例如，在沥青路面设计的深度方面，如果设计过程中，没有预计到城市发展而带来的交通量增长，导致沥青路面设计厚度与强度不够，使得沥青路面不符合城市发展的需求，就会导致路面质量问题的出现。

在城市沥青路面的施工过程中，施工质量不合格是造成城市路面沥青病害的主要原因。其中，沥青离析是经常出现在道路沥青路面施工过程中的质量问题。沥青离析会损害沥青路面的施工质量，使得细料和粗料分布在路面上下两层，沥青路面混合配比严重不均匀，沥青路面的稳定性和结构性极差，在路面使用过程中，受到车辆载荷的反复作用下，就会使沥青路面出现车辙，严重时还会导致塌陷，影响行车安全。

此外，在城市道路施工过程中，还存在部分“献礼工程”。这些工程为了在“规定”的时间内完成，极易出现施工不规范，相关监管部门监管不到位，使得道路施工质量存在问题。例如某市路段施工的过程中，市政府要求在国庆通车，施工方为了满足实际要求，施工程序不达标，很多路面的电线杆都是沥青路面铺设完成后再拔除的，只是在路表进行了简单的修补，沥青路面整体强度不足，导致该条路面的沥青在使用后不久就出现多处坑槽。

3.2 路面硬化

经过长时间使用后，城市道路沥青路面就会出现路面硬化。这是因为沥青混凝土自身是具有一定硬度的，经过一段的使用，就会自然硬化。但是，沥青路面出现硬化大多数是由于在施工过程中沥青与混凝土的配比出现偏差，沥青比例过低，而混凝土比例过高。当城市道路的沥青路面出现硬化以后，很容易出现纵向移位，从而引发路面的膨胀或陷落，不但加速了沥青路面的损坏，导致起皮和露骨，还严重影响城市的交通环境，给人民的生产和生活带来了极大的不便。

3.3 路基沉降

城市道路沥青路面的坑槽和车辙是十分常见的病害，造成这两种病害的主要原因就是路基出现沉降。所谓路基沉降是指在道路路基垂直方向出现不均匀的沉落，影响路面平稳性。分析结果表明，城市道路出现路基沉降的原因主要有三个。第一个是施工原因，主要是指施工过程中压实效果较差，这使得随着道路的使用，再加上雨水侵蚀，致使路基出现压缩沉降；第二个是地质原因，例如部分城市的地质情况较差，路基承载能力不足，因此在车辆载荷的作用下，路基就会向道路两侧扩展形成路面塌陷；第三个是材料原因，如果施工过程中路基材料不合格，路基内含水量过多，路基就会在水分和车辆载荷的合力下，发生路面沉降。

3.4 水侵蚀

城市道路长期暴露在自然环境中，沥青路面受自然环境的影响很大，特别是雨水对路面的影响十分严重，是造成路面病害的重要原因。在雨季，如果市政排水能力不足，致使雨水积留在沥青路面，积水就会下渗至基层顶面，在车辆载荷的外力作用下，就会出现动水压力，该压力不断作用在基层混合料中，使沥青和混合料之间出现分离，粘连性下降，沥青混凝土松动，进而造成沥青路面出现病害。特别是北方的冬季，如果积水进入沥青混凝土与路基之间，在夜晚，温度下降就会形成冰晶，在白昼，温度升高变为液态，这种固液交替会严重影响材料的粘结性，路基就会变得松软，致使路面开裂。网状裂缝大多发生在排水能力不足的北方城市。

4 城市道路沥青路面病害防治对策

4.1 路面预防性养护

预防性养护可以有效防止城市道路沥青路面出现病害，延长城市道路沥青路面的使用寿命。在道路沥青路面没有出现结构性破坏时，在不增加道路承载力的条件下，采用相应的技术手段提高路面质量，可以继续保持路面的运行状态，延长路面使用时间。由于预防性养护的经济性和高效性，越来越多的沥青路面采用预防性养护技术。常用的预防性技术有雾封层、同步碎石封层、稀浆封层等。雾封层是指将特制路面保护剂喷洒至沥青路面，可以有效防止路面老化；同步碎石封层将流体沥青喷洒在路面上，能够有效地吸收应力和分散应力，防止裂缝产生。稀浆封层是指将科学配比的泥浆摊铺在沥青路面上，硬化后形成可以保护路面的结构。

4.2 路面修复、翻修与重建

路面修复是指对于出现局部轻微损耗的道路沥青路面进行养护，包括坑槽修补、车辙填补和局部铣刨罩面等技术与措施。路面修补技术有多种，常见的有挖补式、热烘式和喷射式。挖补式是最原始的修复沥青路面方法，首先将病害沥青路面开槽成型，然后将病害边缘切割成阶梯形状，清理病害，最后投入沥青混合料。该方法的优点是病害清除彻底，缺点是施工过程繁琐，恢复交通慢。热烘式修补法是利用红外加热路面其中热烘式利用加热技术，现场将原有沥青路面加热，同时喷洒乳化沥青，实现旧料和新料的有机融合，新旧路面实现热接缝。喷射式是一种全新的沥青路面修复技术，采用高压喷射，将乳化沥青与骨料有机融合，均匀地喷洒在沥青路面的坑槽中，具有无需碾压、粘结性强、恢复交通快等特点。当城市道路沥青路面出现大面积严重病害时，就必须要进行路面翻修了。常用的沥青路面翻修措施包括路面再生和铣刨重铺。其中路面再生技术对病害路面进行翻挖、破碎，加入配比合适的稳定剂，搅拌后用于道路基层，路面再生的关键是沥青再生。如果道路沥青路面受到结构性破坏，就需要对基层、面层甚至路基进行重建。主要路面重建技术为路面铣刨重铺和全深式再生。