乌鲁木齐沥青混凝土路面典型病害调查及对策研究

侯 伟

（乌鲁木齐市城建设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830092）

0 引言

随着乌鲁木齐城市建设的不断发展，城市道路建设方面取得了很大成就，截至2017年底，城市道路长度达到2 689 km，道路面积4 880万m2，城市交通对道路出行环境提出更高的要求。由于乌鲁木齐特殊的环境气候特征，寒暑温度变化剧烈、雨雪春融季节冻胀循环频繁，导致沥青混凝土路面提前出现病害现象较为普遍。通过对乌鲁木齐城市道路病害系统的调查分析，找出主要病害、分析产生原因、提出相应对策，达到减少路面病害、延长道路使用寿命的目的。

1 沥青路面病害调查[1-5]

1.1 病害分类调查依据

选取乌鲁木齐市区5条具有一定的代表性的主干道作为调查对象，调查道路的使用年限均在5～7 a之间，交通量组成基本相似，具有一定的代表性。选取调查的道路长度合计4 300 m、面积96 600 m2，占调查道路总长度和总面积的40.8%，将沥青混凝土路面病害类型、破损程度及数量进行现场调查和统计汇总。

按照《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）确定的病害内容和方法进行现场调查，按照裂缝类、松散类、变形类及其他类病害进行分类统计，并对病害程度进行现场测量、钻芯、挖探，并进行相应的实验检测，确定各类路面病害的数量及比例。

1.1.1 裂缝类病害

（1）横裂：调查路段最严重的路面病害是横向裂缝，而且90%横缝为重度裂缝，在断面范围内形成贯通缝，缝宽多在15～25 mm之间，缝宽小于5 mm的轻度横缝占10%左右；横缝纵向平均间距约9 m，相隔最近的横缝仅2～3 m左右，横向裂缝呈现间距小、裂缝宽的特点。钻芯取样显示多数裂缝由基层断裂形成，现场判定为半刚性路面基层温缩裂缝反射至沥青路面，并随着时间增长加速沥青老化，沥青面层的抗裂缝能力逐渐降低，对芯样进行抽提、强度实验检测，沥青面层混合料粗骨料强度偏低，针片状含量比较多，沥青剥落较严重，油石比偏低；水泥稳定基层部分芯样离析严重，强度不稳定、不连续。

（2）纵裂：纵向裂缝是比较典型的沥青路面病害，纵裂主要分布在右侧行车道边缘，长度在10～180 m之间，缝宽多在7～15 mm之间，缝宽明显比横缝窄，多数纵裂沿地下管线上方形成，现场钻芯取样判定纵裂主要是由于地基、管沟回填土横向压实不均匀、道路边缘结构承载力不足造成，未进行养护维修，少数维修过的纵缝仅采取沥青灌缝，养护不到位，目前又开裂显现。

（3）龟裂：现场调查路面龟裂范围较小，局部位于检查井周边、港湾车站出入口处，龟裂块度多在30～300 cm之间，为不规则的片状，缝宽多在5～15 mm之间，挖探显示路基含水量偏高，路面材料松散、失稳，现场判定由于路基范围内检查井较多，路基路面在检查井周围作业空间受限，导致检查井周围的路面在使用过程中沉陷、开裂，雨水渗入后在车辆荷载冲击下形成路基路面材料松散、失稳，形成片状密集不规则龟裂。

1.1.2 松散类病害

松散类病害主要包括坑槽、麻面、脱皮、啃边等，通过调查仅发现麻面类病害，即局部路面沥青混凝土面层出现嵌缝料散失、表面粗麻现象，形成麻面病害，实验判定油石比偏低致使集料颗粒与裹覆沥青之间丧失黏结力是颗粒脱落的主要原因，随时间增长，沥青逐渐老化后与集料的黏结力减弱。

1.1.3 变形类病害

变形类病害主要包括沉陷、车辙、搓板、波浪、拥包等，调查只发现拥包病害，数量不多，主要位于公交港湾停靠站进出口范围内，现场判定为公交车行车轨迹发生变化、车辆制动、启动时导致路面横向推移形成。

1.1.4 其他类病害

其他类病害主要包括泛油、修补损坏、冻胀、翻浆等，调查发现路面范围内检查井周边路面破损比较普遍，挖探显示由于排水检查井渗漏、雨水口淤堵，导致井周路基含水量偏高，现场判定由于检查井周围作业空间受限，多采用人工压实或小型压实机械进行碾压，从而导致检查井周围的路面在使用过程中沉陷、开裂，雨水渗入后车辆荷载频繁碾压导致路基路面材料变形、失稳。

1.2 沥青路面病害特征

1.2.1 各类病害汇总

通过对5条沥青混凝土路面各类病害调查、梳理、统计，汇总后的各类病害详见表1。

1.2.2 病害特征

对各类病害汇总统计后发现，裂缝类病害占84.2%，特别是贯通道路断面的横向裂缝呈现等距离、规律性的出现，占裂缝类病害的90%以上；其次是其他类病害中的检查井周边修补破损病害占11.1%，基本在每条道路中都有较多的检查井周边路面破损；通过调查确定，裂缝类病害是乌鲁木齐市沥青路面典型病害；路面结构中设置沥青碎石层、面层较厚的路面，裂缝类病害及其他病害相对较少。

表1 调查道路各类病害汇总比例

2 沥青路面典型病害成因分析

2.1 沥青路面裂缝类型

沥青混凝土裂缝是最为典型的路面病害，是受荷载、气候、材料、施工、养护等诸多因素综合影响的结果，沥青路面裂缝分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝。

（1）荷载性裂缝：即主要由于车辆荷载作用而产生的裂缝，路面在车辆荷载的反复作用下，由于路基路面结构的强度不足而产生。

（2）非荷载性裂缝：一种是路面半刚性基层在低温状态下收缩形成的裂缝；另一种是沥青混凝土面层在冬季气温骤降时，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长、劲度急剧增大，超过混合料的极限拉伸应变，导致沥青面层开裂，非荷载性裂缝主要表现在横向裂缝。

2.2 裂缝形成的原因

（1）温度因素：乌鲁木齐夏季炎热、冬季寒冷，昼夜温差大。通过理论计算和实地调查，沥青路面非荷载裂缝更为普遍，究其原因是特殊的气候温差大造成的。

（2）施工的影响：半刚性基层的低温收缩、层间接触状况对路面裂缝有很大影响，乌鲁木齐市施工期仅6个月，存在简化工序、养生不到位现象，特别是路基路面纵横向搭幅不到位、检查井周边压实度不达标，导致路基变形、路面开裂。

（3）沥青品质和矿料级配：沥青的品质是影响沥青路面裂缝的内因，包括沥青的油源、延度、粘度、针入度、劲度、含蜡量和抗老化性能等。采用品质优良的沥青、良好的矿料级配、合适的沥青用量、合理添加改性剂，对沥青混凝土路面裂缝起到良好的控制作用。

（4）基层的影响：半刚性基层产生温缩裂缝是致命弱点，特别是进行水稳料拌和时忽略了天然砂砾的级配、含土量、无侧限抗压强度等影响因素，统一采用固定的水泥剂量，导致半刚性基层强度过高或者不均匀，引起路面基层开裂。

3 沥青路面典型病害对策研究

3.1 项目管理方面

科学的项目管理是保证工程优良品质的重要前提条件。应该重点落实项目实施过程中每一个环节的有序衔接；提前协调各管线迁改、实施的统一性；安排合理施工周期，确保项目实施过程的紧凑、有序、合理。

3.2 设计方面

根据调查结果，结合乌鲁木齐冬夏温差大的实际情况，确定合理的路面面层厚度、结构和层间组合，是沥青路面设计的一个重要环节。

（1）合理的沥青混凝土面层厚度可以有效抵御基层裂缝的反射延伸、降低车辆荷载引起的剪应力；通过调查及结合近几年的实验探索来看，沥青混凝土面层采用3层设计结构，可以有效的减少路面基层产生的反射裂缝。

（2）沥青混凝土上面层可采用间断级配、大空隙、密实型的沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料和采用改性沥青添加已经成熟运用的SBS改性剂和木质、聚酯纤维素，增加路面沥青混凝土的低温缩裂性能。

（3）确定合理的面层组合类型，各层沥青混合料面层设计厚度不宜小于规范要求的适宜厚度，并且与沥青混合料的公称最大粒径相匹配，单层沥青混合料的设计厚度不宜小于混合料公称最大粒径的2.5～3.0倍。

（4）路面结构基层设计时应根据道路等级、交通组成、荷载等级、料场材料等方面的因素，合理确定水泥稳定基层的厚度及水泥添加剂量，水泥稳定基层设计厚度宜一次碾压成型，避免施工分层形成太薄的半刚性基层，在重型荷载作用下导致基层开裂。

（5）路基的变形也是产生路面病害的重要因素之一，在路基及管线设计过程中，对回填料的级配、粒径、含土量、含水量、压实度等方面严格控制，确保路基的整体均匀性和整体性，避免路基变形引起道路病害的产生。

3.3 施工方面

从抽样调查的5条道路病害情况和调阅施工日志发现，只要施工单位有良好的信誉度，按照施工规程操作、严格把关、做好工序衔接，各类病害明显就少，说明施工对工程质量起到至关重要的作用：

（1）制定科学合理的施工组织设计：施工单位应具备良好的专业技术水平，掌握项目关键技术、工序，制定科学合理的施工组织设计，施工过程中严格把关、规范施工阶段每一道程序。

（2）提高专业技术水平：有些施工单位专业技术力量配备不完善，专业技术水平良莠不齐，跨专业施工，不能掌握各分项工程施工过程中的专业技术特点。

（3）各分项工程之间工序合理衔接：城市道路工程施工是一个综合性系统工程，包括了道路及各种地下管线，地下管线施工质量的好坏，直接影响到道路的质量，因此，制定合理的分项工程施工组织设计，协调各工序之间合理衔接，管线基坑、检查井按设计要求的材料和技术要求进行回填，不留死角，为道路的施工创造有利条件。

（4）严格控制原材料质量：严格控制材料关是确保道路工程质量的关键，地下管线的管材、型号及使用年限，与道路的使用期限匹配，道路桥涵工程使用的水泥、钢材、沥青、砂石料等原材料必须满足设计要求，沥青面层混合料的各项技术参数严格按照施工规范和设计要求确定，禁止不合格、不达标材料的进场。

（5）遵守施工规程、严格控制工程质量关：道路、管线的施工过程中，每一道工序的实施，都应严格按照各自相关的施工规范和设计图纸要求控制，做好每一道工序的质量把关，结合每一个项目的工程地质情况特点，及时沟通、修正、完善特殊问题的处理措施。

3.4 养护管理方面

由于乌鲁木齐市冬夏季温差大，引起沥青路面温缩裂缝比较普遍，病害一旦出现，如未进行早期处理，雨水下渗、冻融状态在车辆荷载的作用下，很快发展成更严重的其他病害，形成恶性循环，导致路基、路面的破损。由于乌鲁木齐市冬季漫长，落实春秋两季的道路维修非常重要，秋季维修是为了减少漫长冬季路面出现病害，春季维修是为了尽早修复冬季恶劣环境下路面产生的各种病害，避免路面病害的延伸和发展。

4 结语

乌鲁木齐特殊的气候条件导致沥青混凝土路面温缩裂缝病害较为普遍，由裂缝逐步发展形成更严重的各种路面病害，对城市道路通行条件产生不良影响。通过调查分析确定病害产生的原因，结合气候和材料特点，确定适合本地区的沥青混凝土路面结构，并从管理、设计、施工、养护等方面提出减少路面病害的方法，达到延长道路使用年限、提高通行条件、建设宜居城市环境目的。