高速公路沥青路面裂缝成因及防治技术

罗 锋

(山西远方路桥(集团)有限责任公司，山西 大同 037006)

由于沥青路面具有驾驶舒适，以及安全等特点，目前是国内高速公路主要路面类型。截至2017年年底，我国高速公路通车总里程已达到14万km，居全球第一。沥青路面是国内高速公路路面的主要形式，约占总数的90%以上。由于沥青混凝土材料以及设计和施工的影响，沥青路面存在着如纵向裂缝和横向裂缝等，这些裂缝严重影响着高速公路上驾驶员驾驶的舒适性和安全性，并且对于道路的使用寿命和性能有着极其负面的影响，并且会带来巨大的经济效益损失和负面的社会影响。因此，有必要对于高速公路沥青路面可能出现的各种裂缝形式进行研究，分析裂缝成因，并提出相应的修复措施，来改善公路结构和功能。

1 高速公路沥青路面裂缝分类及成因分析

1.1 纵向裂缝

纵向裂缝为长直裂缝，出现于道路中线或与其大致平行的道路上，并且时常伴随着些许的支缝。纵向裂缝的产生主要有以下几点原因：

1)由于地基的沉降，或者是填挖交界处不均匀沉降产生纵向裂缝。基础压实不符合规范要求，道路投入使用后，车辆载荷反复作用，导致下沉不均匀。

2)由于冻胀引起的冻胀量不同也会引起纵向开裂。

3)由于在高速公路沥青路面的施工过程中，施工人员对接缝处理不当，或者压实度达不到规范的渗水要求。在车辆荷载的作用下，纵向接缝就会发生极大的变形，形成长并且直的纵向裂缝。

4)当结构的承载能力不足时，会导致在路面边缘发生纵向裂缝。其中，天然雨水的渗入是影响结构层破坏的主要原因。当路基边缘不符合压实度要求时，雨水就会渗入路基，造成沉降，导致公路产生纵向裂缝。

5)山体滑坡。推动路基导致路基开裂并变形，导致路面上纵向接缝的产生。

1.2 横向裂缝

横向裂缝是垂直于道路中心线的裂缝，横向裂缝是沥青路面出现频次最多的裂缝类型，横向裂缝的产生普遍存在。

产生横向裂缝的原因有以下几种:

1)由稳定层的收缩引起的反射裂缝。反射裂缝是从基层到面层逐渐向上反射的，呈现规则裂纹状。有的横向裂缝是由温度应力引起的，使得沥青材料中部形成横向裂缝。反射裂缝经常出现在裂缝或施工缝的底部，裂缝向上逐渐开展。它是由于路面基层或者底基层的不连续性而产生的，裂缝一旦出现就会产生较大的拉应力或剪切应力。并且裂缝会在荷载应力和温度应力的共同作用下逐渐向上开展。无论是单独还是在整个表面上，它形成都是一个狭窄的裂缝。

2)在温差较大的地区，低温收缩和疲劳会导致侧向温度裂缝产生类似的裂缝。沥青路面在夏季高温条件下温度应力较小，但到冬季温度急剧降低时，沥青路面就会出现应力松弛的情况，不能与温度应力的增加相匹配，这就达到了沥青混合物的极限强度或极限拉伸应变，进而出现裂缝。当沥青面层与基层之间的附着力不足时，更容易发生这种情况。还有一种情况，就是温度应力因为气温反复的升降而出现应力疲劳状态，混合物的极限拉伸应变在温度应力疲劳过程中变得更小，并且随着沥青老化，沥青硬度逐渐提高，并且应力松弛性能下降，所以就会在比第一次降温开裂温度更高的温度下开裂，并且随着路面年龄的增加，裂缝也会不断产生。

3)当车辆经过结构与路基的交接处时，因为车辆荷载而产生横向裂缝。如果高速公路沥青路面的填方和挖方交叉口的压实不均匀，或者路堤沉降不均匀，也会产生横向裂缝。

4)不合格的施工质量也会导致裂缝的产生。许多早期的高速公路沥青路面出现裂缝，都是由施工质量缺陷引起的。施工质量不符合规范要求的原因很多：部分施工和监理人员对于道路质量的不关注;根本不重视半刚性基层和基层层面的养护。特别是在夏季，洒水养护不能跟上，路面干燥导致出现裂缝，或者为了抢工期，对道路的质量不管不顾。

2 防治技术

2.1 预防性养护

公路工程的设计的初衷是保证道路质量能够达到预期使用效果。这是道路质量保证体系的第一级，应该给予足够的重视。道路设计要结合当地气候，水文，地质，交通流量等进行细致认真的初勘，综合考虑各种因素，选择合适的路面结构，材料和配合比，在设计中需要注意以下问题：

1)认真选择路面结构类型，确定各层的合理层位和合理厚度;2)正确确定各结构层的设计参数，比如土基的弹性模量，沥青混合料的设计参数以及水稳基层和底基层的设计参数;3)合理进行各结构层的复合设计;4)加强防水、排水设计;5)提高沥青面层的压实度，降低孔隙率；6)提高沥青路面的压实度，降低沥青路面的孔隙率。

施工质量在项目质量中起着决定性作用。公路建设必须以全过程质量管理的要求为基础，建立健全完善的质量管理保证体系，实行过程管理，明确岗位责任和全过程建设，严格检查，控制和评价：1)加强对原材料的检验;2)加强对沥青混合材料的检验;3)施工前的设备检测;4)铺装试验道路；5)加强施工期间的质量管理和检查。

2.2 养护建议

以预防为主，防治结合是高速公路沥青路面养护的基本原则。沥青混合料的强度和稳定性受温度，湿度以及路面材料性质等因素的影响很大。因此，有必要跟踪利用道路进行维护工作，加强定期维护，消除影响路面的各种因素。在道路早期阶段，应及时处理病害，并尽快启动，防止裂缝等病害的发生，扩大受损地区。及时修复面层裂缝，预防雨水渗入导致病害。对于大面积裂缝(开裂等)，如果面层以下结构层强度仍然较好，可结合实际情况采用外层乳化沥青砂浆密封，沥青混合料或改性沥青涂料这些方法来处理。如果裂缝是由于路基强度不足引起的，则应首先处理基层并重新制作表层。同时对于超载车辆，要进行严格的限制，严格执法，超载车辆必须进行卸载。

3 结语

在我国高速公路的建设过程中，大部分使用的都是沥青路面。沥青路面病害的发生是多种因素综合作用的结果，涉及设计，施工，管理等方面。经过20多年的建设，中国在高速公路建设方面积累了丰富的经验。但由于气候，交通，管理和运营的特殊性，道路和结构的质量在某些方面还存在很多问题，所以沥青公路出现裂缝等病害甚至成为一个普遍问题。一旦道路受损，不仅需要时间努力修复，也会影响道路的正常使用。因此，高速公路路面上的各种病害应以防治为主。为有效预防病害的发生，有必要深入研究各种病害的形成机制，预防措施和治疗方法，减少施工和管理中的隐患，并为一线施工提供理论支持，减少高速公路沥青路面裂缝的产生。