高速公路沥青路面耐久性及早期损坏分析

2021-09-02万志青熊萍花

运输经理世界 2021年10期

文/万志青、熊萍花

1 前言

目前，改性沥青、SMA 和矿物纤维材料在高速公路上得到广泛应用，大大提高了高速公路的施工技术水平。然而，从总体上看，其初期阶段的损坏十分严重，并且浪费了大量资源，致使高速公路的经济效益逐渐降低。高速公路沥青路面耐久性具有两个方面的不足：一方面，沥青路面初期破损严重。根据调查，一些高速公路路面在运行一到两年后，损坏较大，且我国各地区存在不同程度的沥青路面初期破坏。另一方面，损坏的范围比较广泛且严重，损坏不只限于沥青面层，还有基层的损坏，严重情况下需要进行道路改造[1]。

2 高速公路沥青路面耐久性损坏原因探析

2.1 沥青质量原因

沥青材料的最大功用是防水防潮，并且其是一种有机胶凝材料。由于这种材料具有正反两方面质量效果，因此如果使用的沥青质量不符合质量标准，就会导致车轮行驶时的附着力差，从而降低沥青路面的抗车辙性，同时还伴随着水平裂缝，对温度更为敏感，进而可能会发生路面开裂。严格来说，中国沥青质量比某些号称进口的沥青质量要好。譬如南方的50 号沥青以及高粘类、高模量的改性沥青等。如果谈到沥青中有效沥青物质含量多，则可以想到沥青本来就是石油提炼后的渣油，提炼越不充分的工艺和装置，留下的沥青中有效物质就越多，那么不是更好质量吗？因此，不用担心国内得不到好的沥青。补充一点，国内很多沥青的原油来源于中东，其中也不乏用于路面铺设的优质沥青，而且国内对沥青的改性加工能力更是国际一流的。

2.2 集料质量不合格

施工过程中，如果工程的集料质量不能达到相关标准，就会导致级配比设计的误差较大，致使路面出现早期破损现象[2]。集料在使用过程中应尽可能大，整体尺寸接近立方体，也可以使砾石棱角出现粗糙。这种做法的目的是加大沥青材料的摩擦力度，从而提升沥青混合料的抗车辙能力。除此之外，还要在一定程度上使用人工砂，控制自然砂的使用量，减少泥浆使用量。另外，在工程施工过程中，工作人员还要注意控制矿粉用量。

2.3 混合料配合比不恰当

在工程设计过程中，沥青混合料的配合比按照规定必须保持在平衡范围内；也就是说，配合比应该将材料的耐久性和稳定性考虑进来。据调查，高级路面的沥青材料是以马歇尔试验为准，这种试验要求沥青材料必须进行多次配合比设计，然后使用拌和设备进行拌和试拌，如果这种试验能够符合标准，才可以定为最终配合比。

2.4 高速公路施工单位管理失当

在高速公路铺设沥青路面时，由于施工单位的修筑意识薄弱，许多管理者管理能力比较低，在施工过程中往往会有偷工减料、投机耍滑的情况存在，沥青材料缺失就是其中一环。除此之外，一个施工单位的管理机构多如牛毛，还会造成工程成本的增加，这也使众多的管理机构中想要得到一个稳妥的建议不会那么容易。各机构为了自己的利益勾心斗角，并且从自身的利益出发提出建议，因此施工单位要想得到一个科学合理的高速公路沥青路面设计建议就非常难，这也是造成沥青路面初期破损十分严重的原因。施工单位的管理水平不能适应当今高速公路修筑的发展，且在铺设沥青材料过程中，施工单位在调试沥青材料配合比时，往往从固定模式出发，不知变通的进行配比，一方面提高造价成本，另一方面照搬原来的设计方案，很少进行实地测量和勘查，对高速公路沥青路面的耐久度、结构体系、建筑用材等方面设计考虑较少。

3 沥青路面早期损坏形式分析

我国高速公路的沥青路面早期破坏形式呈现多种多样的特点。以下是一些较为常见的破坏形式：

由于我国地形不同，地质条件较为复杂，致使修筑高速公路时也呈现出地质条件多变的特点。以西部地区为例，其多为软土地基，软土路基可能发生沉降，造成公路路面发生沉降。根据分析，高速公路在修筑过程中遇到软土路基时，施工队大多会采取一定的解决措施。但是也不排除出现处理措施不到位的情况，而这种现象就会导致软土路基会下沉，严重威胁行车安全。

桥头跳车。桥头跳车现象是高速公路上常见的现象，这是由于桥头填筑的地基沉降和部分压实效应引起的，由于一部分桥头填土的压密效果不符合标准，致使桥头跳车现象屡见不鲜。

沥青路面材料的结构损坏、水循环系统不畅以及严重的积水现象。由于沥青路面材料的吸水性不强，再加上施工时不注重道路雨水的清洁与维护，高速公路两旁地下水管道淤塞，导致水循环不畅，大量的雨水在沥青路面上堆积，严重损害了沥青路面，造成沥青路面的早期严重破损。

4 沥青路面早期破损的解决方案

4.1 科学合理选择沥青材料

建筑材料的质量与用量的选用关系到整个工程的质量和安全，因此高速公路在选择铺设材料时，首先会选用沥青材料。而选择沥青材料时，需要注意以下三点要求：稳定的质量、较低的含蜡量以及性能稳定。在选择过程中，施工单位不仅会关注沥青材料的出厂指标，还会对沥青材料进行薄膜烘箱试验。这样做的目的是对沥青材料进行质量检查，并从中观察材料的性能变化。上述问题中，我们谈到沥青材料的抗车辙性能方面，沥青材料最大的特点是：沥青的抗车辙能力会随着沥青软化的不断提高而达到性能的极致。因此，高速公路在铺设沥青材料时，应选择软化点较高、热损失较低的沥青材料[3]。

4.2 优化沥青材料配合比

如今，我国对沥青材料的标准有了一定程度的管控，施工单位使用的材料级配优化方法是目前高速公路路面以及交通安全保障的关键。沥青材料设计者在对配合比进行试验时，会选择科学合理的配合比，这样做不仅能够使沥青材料具有良好的防滑性，而且还能增加沥青路面的耐久性，防止高速公路沥青路面出现早期破坏的现象[4]。

4.3 改善结构设计

众所周知，半刚性路面基础能够转化为复合路面的形式，且能够在半刚性路面添加柔性沥青混凝土，以此有效减少出现高速公路基体的冲击开裂现象，并且在基体中添加分级砾石或分级混凝土还能起到保护基体的过渡层作用。除此之外，施工单位还需要对路面的排水设施进行维护和改善，在高速公路沥青路面以及道路两旁广泛使用透水层进行排水或者铺设排水管道，使得沥青路面上的积水能够顺着透水层或者排水管道排放出去，进而起到减少结构层的破坏和保护沥青路面的效果；开展路面排水设施的日常维护，保持良好性能，减少路面损坏，从而有效提高路面的使用寿命[5]。

4.4 沥青路面的“人性化”设计

在高速公路的设计建设中，设计沥青路面道路线条应具备合理性。而优化高速公路线形（立体线形和平面线形），良好且合理的高速公路线条设计不但有助于美化环境，而且还可以帮助司机减少开车疲劳，从而避免交通事故在无意间发生，使司机的出行条件更为方便、快捷、舒适。在高速公路沥青路面的设计建设中，应该注意到以下一些情况：首先，应尽量想到的是曲线道路，而不是充满隐患的直线道路。因为车辆在曲线行驶时的速度和注意力均比在直线路面行驶时要强，而这样的高速公路建设规划也被证明是具有人性化的；其次，在高速公路沥青路面的建设中，还要贯彻优美环境及人性化的观点，充分考虑上述两种情况，合理的、整体的规划高速公路。再具体一些就是道路线条的设计，应很好地吸引住司机的视野，尤其是在将要转弯的地方等；沥青路面的纵断面线形要与平面保持基本平衡，道路纵切曲线以及其半径必须合理，进而加强沥青路面的平衡感；最后，还要注重高速公路道路的排水情况，这一点至关重要[6]。