山东高速公路路面病害调查与破坏机理研究

刘东美 葛超

摘 要：山东省高速公路和国省道公路建设经历了初步建设期、高速发展期，现已陆续进步养护期。对高等级沥青路面进行病害调查和机理分析，可以为路面建养工程的评价、养护技术的选择提供有效的数据支撑，为现行的工程集料规范、实验方法和生产工艺提出改进建议，确保沥青路面用于更长的生命周期。

关键词：路面结构；路面结构；生命周期

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.164

0 引言

截止到2017年底，山东省公路通车总里程达27.1万公里，公路密度达到172.8公里/百平方公里。其中：高速公路通车里程为5820.9公里，一级公路通车里程为10311.6公里。山东省高速公路和国省道公路建设经历了初步建设期、高速发展期，现已陆续进步养护期。对高等级沥青路面进行病害调查和机理分析，可以为路面建养工程的评价、养护技术的选择提供有效的数据支撑，为现行的工程集料规范、实验方法和生产工艺提出改进建议，确保沥青路面用于更长的生命周期。

1 山东高速公路路面结构調查

山东省高速公路沥青结构的发展可分为四个阶段：

第一阶段为1990年济青高速公路建设开始至1997年，本阶段修建的高速公路主要有济青高速、泰华高速、济德高速和济聊高速，这一阶段主是起步阶段，沥青面层的设计按规范执行，面层采用LH-H型或者AK结构，中下面层采用LH-H型，沥青面层厚度多为15cm，路面总厚度70cm左右，这一阶段部分高速公路路面结构如表 1所示：

第二阶段为1998年至2002年，在这一阶段山东修建了大量的高速公路，也是山东省高速公路飞速发展的阶段，这一阶段新材料、新工艺开始逐渐应用到高速公路沥青面层的施工过程，如改性沥青、新型沥青混合料（Superpave、多级嵌挤混合料、SMA等），表面层的早期损害从一定程度上得到了解决；但对中下面层材料设计、厚度与粒径的匹配关系重视不足，中下面层多为5cmAC-20I+6cmAC-30Ⅱ，半刚性基层厚度增大，且强度提高，沥青面层厚度仍为15cm，路面总厚度为80cm左右，表2给出了济南西环等三条高速公路路面结构调查。

第三阶段为2002年至2006年，开始全面对沥青面层、半刚性基层、柔性以及路面结构进行研究，沥青面层厚度加大，大部分为18cm，路面总厚度为70-80cm，对各层材料设计都比较重视，中上面层均采用改性沥青，并对各层混合料级配进行改善，柔性基层沥青路面开始在大修工程中应用，表3给出了部分高速公路的路面结构。

第四阶段为2007年至今，沥青路面结构发生重大变革，逐渐推广采用永久性沥青路面结构，即增加12-15cm透水性大粒径沥青混合料（LSPM），沥青层总厚度为31-33cm基层一般采用无机结合料稳定粒料，分两层铺筑，底基层一般铺筑单层低剂量的无机结合料稳定风化砂等，路面总厚度一般为86cm左右。该阶段对沥青路面各层材料设计更加重视，表面层大面积采用SMA、中下面层开始使用Superpave进行设计与质量控制，大粒径沥青混合料LSPM开始在新建工程中大面积采用，结构层间的处理进一步得到重视，热沥青封层全面采用。表4为第四阶段部分高速公路路面结构，由于开发交通时间较短，路面未出现病害。

从山东省高速公路沥青路面结构发展来看，经历了照搬、理解和创新的发展过程，路面结构和材料逐步走向多样化、合理化，从第三阶段的大修工程和第四阶段的新型路面结构和材料的推广应用来看，柔性基层沥青路面在重载交通环境中取得了良好的使用效果，因此，根据交通荷载、气候及当地材料特点尝试采用多元的路面结构是可行的。

2 山东省高等级公路路面结构调查

山东省公路路网发展较早，许多一级、二级都修建于上世纪80年代末或90年代初，受当时交通量、交通载荷、科技水平与施工水平制约，当时修建的一级、二级公路标准都比较低，一般路面结构为：5-6cm沥青混凝土+16-20cm水稳砂砾+20cm灰土。

随着90年代末期交通量与交通载荷的急剧增大，加上高速公路的建设热潮，许多一级、二级路迅速破坏，因此从2000年开始对路网进行大面积的改建和扩建，提供等级以适应交通的发展。在改扩建时有许多新建工程，改建时采取在旧路面上采取直接加铺的方法。本次调查主要为山东省内部分地区国省道一级和二级公路，具体情况见表5。

通过调查，发现山东省一级公路与二级公路沥青路面结构比较单一，全部采用了半刚性基层。一级公路沥青面层厚度一般在9-10cm，基层一般厚度为32-36cm，材料为水泥稳定碎石，底基层一般为石灰土，整体路面结构厚度为54-63cm，符合国家现行的公路设计规范。

3 山东省沥青路面病害情况

山东省高速公路路面结构形式主要以半刚性基层沥青面层为主，底基层按因地制宜、就地取材的原则，主要有石灰土、石灰粉煤灰稳定土、水稳砂砾与水泥稳定风化砂等，基层主要有水泥稳定碎石和二灰稳定碎石。

山东省一级公路与二级公路沥青路面结构比较单一，全部采用了半刚性基层。一级公路沥青面层厚度一般在9-10cm，基层一般厚度为32-36cm，材料为水泥稳定碎石，底基层一般为石灰土，整体路面结构厚度为54-63cm，符合国家现行的公路设计规范。

半刚性基层沥青路面在投入使用后，对着时间的增加最先出现的路面病害是各种形式的裂缝，一般表现为横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和不规则裂缝。 其中，纵向裂缝一般发生在行车道，长度范围从几米到几十米不等，几乎所有被调查的公路均有纵向裂缝发生。而且，多数纵向裂缝会从沥青面层向下发展，从而出现坑槽、沉陷等病害。一般情况，路面最先出现的单条纵向裂缝，之后会相继产生支缝和多条纵向裂缝，最终发展成网裂。横向裂缝主要表现在半刚性基层的反射裂缝和面层的温缩裂缝，一般情况下，当沥青路面出现横向裂缝后，随着路面雨、雪的侵入，路面结构层会在水因素的影响下和行车载荷的反复碾压下，导致基层结构承载能力迅速降低，最终发展成坑槽、沉陷、车辙等病害。

4 结论

山东省属于典型的暖温带季风气候，四季差别加大，而且山东省作为经济大省，交通行车率较高，货车超载现场异常严重和普遍，在这样气候环境和交通背景下，山东省高等级公路在寿命周期内出现病害的几率越来越大，需要随时跟踪路面病害发展情况，尽可能的增加预防性养护力度，提高高等级公路的生命周期的意义十分重大。

参考文献：

[1]胡长顺，黄耀华.高等级路基路面施工技术[M].北京.人民交通出版社，2008.

[2]公里工程沥青及沥青混合料试验规程[M].北京.人民交通出版社，2000.

[3]郝晓慧，许云飞.试论山东省高速公路建设规模和速度的合理性[J].山东交通科技，2002，9（25）：44-50.