城市道路沥青混凝土路面病害与处理措施

黄家兴

(福州新城市政工程设计有限公司，福建 福州 350000)

1 引 言

沥青混凝土路面具有强度和刚度高、平整度好、抗疲劳性能好、低成本等优点，是我国广泛应用的高档公路路面结构。然而，这种由石灰、水泥、粉煤灰或石灰-粉煤灰组合稳定的基层有一个共同的缺点：当温度过高或长期处于干燥、荷载环境运营条件下、路面容易开裂。由于裂缝尖端的应力集中，进一步的裂缝很快就会形成，甚至达到沥青表面层。同时由于信号灯及桥头等的存在，车辆往往需要在道路十字路口或桥头位置进行减速、加速、停留和通过。在重载、高温、交通流、制动、长时间动载条件下，沥青路面结构层容易永久变形，进而影响路面美观和行车安全，降低抗渗透性，造成大面积裂缝等路面病害，降低路面使用寿命。通过研究，这种裂缝在半刚性基层中现有的裂纹上传播到柔性层，称为反射裂纹，当反射性裂缝到达路面表面后，路面会变粗，水分会渗透到路面结构的内部，导致路面迅速恶化。

目前国内外关于沥青混凝土路面病害处置研究众多，其中便包含现场调查研究、室内模型实验以及数值模拟分析等多种手段。采用室内实验和现场试验是作为沥青混凝土病害研究的最直接方法之一，也是本文研究的主要手段。该类方法的研究已经得到很大深入，并也比较成熟。其中学者徐家伟等人便通过室内实验研究了国外某一城市道路沥青混凝土病害，并相应给出了处置措施，但在研究过程中发现，尽管室内实验能够发现部分沥青混凝土路面的病害原因，但碍于沥青混凝土路面的影响因素众多，研究过程中，控制手段单一且实验过程中试样与实际路面之间的差异巨大，如不同的尺寸、荷载、环境等，总是难以准确地揭示实验室试验中开裂的过程，极大的阻碍了沥青混凝土路面病害的研究历程。因此，不少学者便期望通过现场实验调查以及数值模拟手段解决上述问题。李婷婷等人利用一系列基于有限元的路面模拟研究了热反射裂缝机理。侯金成等人建立了有限元模型，以期更好地理解在交通负载下覆盖的裂缝路面的挠度和应力-应变分布。但考虑在现实生活中使用期间的路面始终受到温度和垂直载荷的共同影响。因此，专家们建立了同时考虑温度和垂直荷载的路面有限元模型。然而，有限元方法不仅建模工作量大，而且耗费时间较长，在常规路面设计中实现困难，极大阻碍了沥青科学研究进程。为此，张剑等人便通过调查研究手段研究了格鲁吉亚绕城高速沥青混凝土病害实际情况，并相应给出了该道路沥青混凝土病害的处置措施，周俊等人通过现场测试调查了路面过早开裂的问题，包括挖沟和取心，以及无损测试，下落重量偏转仪和探地雷达测试。并得出现场调查研究能够很好的反应工程实际情况，对沥青混凝土路面病害的研究和处置有着极大的促进作用。故在本文的实验中，作者通过搜集本文研究对象福建省福州市长乐区部分路段沥青混凝土病害情况，并基于设计与施工角度分析了该路段常见病害的产生原因，并相应提出了对于道路沥青混凝土路面病害的防治方法，相关研究结果对道路沥青混凝土路面养护具有一定的参考意义。

2 工程背景

本文依托工程位于福建省福州市长乐新区，长乐新区(和谐三桥、上洋桥、长限桥、龙汇中桥路桥连接段)桥头跳车严重，路基沉降，沥青混凝土路面开裂，出现车辙及推移病害，并有沉陷、粗麻，形成坑槽。

沥青混凝土路基路面病害产生的主要原因：道路均处于软基位置，且软土地基未经处理，道路经长期行车荷载作用，道路整体沉降，出现路桥连接段高低落差明显；路面车辆严重超载。路基路面病害出现影响市民行车舒适性及出行安全。因此改造现有道路，改善行车条件，设置景观设施能提升道路的安全性、美观性及行车舒适性，将对改善人居生活环境，进一步推进城市化建设进程有着重大的意义。

本次路改造全长648 m，共分为A、B、C、D四段。其中现状路面为沥青混凝土路面，大部分路段路面破损比较严重，主要存在如图2所示裂缝、坑槽、大面积沉陷、拥包等病害。现状人行道路面结构主要为透水砖，宽3.0～5.5 m，人行道及两侧树池路缘石破损情况严重。根据业主委托要求及相关会议精神，本着节约经济的原则，本次改造应尽量减少各种搬迁数量，同时尽量保持现有道路断面形式。

3 沥青混凝土病害情况及处置措施

在本项目中，道路沥青路面工程存在不同程度的缺陷和病害，包含桥头跳车、路面水害(坑、露骨、取浆)、网裂、沉降、平整度差等。其中道路产生的不均匀沉降破坏居多，也是最先出现的疾病之一，也是在长期荷载作用下形成的。为了全面了解本路段道路沥青混凝土路面的实际损害情况，本文作者通过现场调研的方式收集了道路病害检测结果汇总如表1所示。

表1 长乐区项目沥青路面病害一览表

调查结果表明，城市道路沥青路面存在的主要问题是沉降不均匀问题。究其原因，主要在于福州市地处南方，常年雨季，在地面动荷载及其他外界因素作用下，路面地表水的严重破坏，如果未能及时采取措施，在长期荷载的作用下，道路路基可能会出现大面积沉降现象，将严重影响该道路的正常交通。因此，应及时对上述表格的损坏进行处理，以防止路面发生重大结构破坏，提高道路的结构性能，保障道路的安全运营。结合工程实践，本文将从路基设计，路面结构设计等多方面对该路段进行整治处理。

3.1 路基设计

通过现场观察发现，该路段道路出现大规模病害主要原因在于路基，因此，在进行整治时，首先考虑对路基进行整治。新路基设计严格遵照《城市道路工程设计规范》CJJ37-2012及《城镇道路路面设计规范》CJJ169-2012有关规定施工，在设计前应对沿线工程地质、水文等自然条件进行较为深入的调查，在充分收集第一手资料的基础上提出路基填料，路基压实等设计要求，充分利用旧路基，修复旧路面，并根据填挖、水文、地质等情况对路基防护工程进行综合设计。

3.2 沥青路面结构设计

在进行路面网裂病害处理过程中，本着节约投资、保证质量的原则，病害处治设计针对不同的病害类型分段设计了以下几种方案。

(1)对于仅出现网裂的路面，当裂缝小于3 mm时，不做处理，清扫后直接加铺沥青层；对于3 mm≤裂缝<10 mm，铣刨上面层后，并用细粒式沥青混凝土AC-13C填平，对于裂缝≥10 mm，铣刨上面层和中面层，用聚氨酯灌缝捣实，在裂缝处贴一层防水卷材后，从新加铺细粒式沥青混凝土AC-13C和中粒式沥青混凝土AC-20C。

对于结构层损坏的沥青混凝土路面，采用机动车道病害处治路面结构图的处理方式。

对于轻微损坏的沥青路面，如板块出现局部破碎、小坑槽等，则需在破坏处附近按矩形铣刨损坏的原沥青上面层，重新加铺细粒式改性沥青混凝土AC-13C。

对于现状机动车道混凝土修复路面结构均需破除并按机动车道病害处治路面结构图进行处理。

3.3 水害疾病控制

由于长乐区地处福建省福州市中部东段，据气象资料现实，该地近年来常年降水超过1 400 mm，雨量充沛。因此，在雨季时，受降雨及积水作用，道路沥青混凝土路面常饱受水化作用影响，导致路面结构强度下降，此外，在汽车等荷载作用，路基及路面容易产生各种结构破坏。为减少雨季水化作用影响，本文提出以下对策：

(1)减少路面渗入路面结构，铺设路面肩。由于硬肩防止，水会渗入路面，大大减少。

(2)设置路面横截面坡度。路面和路肩应有足够的交叉坡度，使路面水分迅速流失。

(3)设置排水装置。妥善维护排水沟，使路面表面上的水流走。

(4)填充裂缝和接缝，使路面结构内的自由水从路面接缝排水系统自由流动，裂缝流向纵向边缘；封闭路面和路肩面，避免渗水；设置纵向排水设施；为路肩设置出口。

3.4 桥头跳车控制

该项目路段桥头跳车也是路面主要病害之一，导致该病害的主要原因在于路段含水量高、桥路刚性不等、交通负荷等原因，同时对道路路基的损坏严重，因此，在设计中，应加强桥头路段的路基设计工作，对于桥头路段，应注重路基填筑压实度，并在沉降较大路段合理布置钢筋。

3.5 路面坑洞处理

沥青路面出现坑洞的现象主要是因路面结构含有异物以及路面结构长期受荷作用导致的，路面上的盐腐蚀损伤也是路面凹坑的重要原因，严重影响驾驶舒适性。沥青路面坑洞修复过程中，一般建议采用环氧树脂混凝土来修复路面上的坑洞。具体施工步骤如下：首先便是清除路面坑洞坑内的灰尘和杂物，然后清洗干净晾干，再在混凝土上刷环氧树脂，使其致密。

3.6 不均匀沉降处理

在本项目中，由于道路在桥路交汇处路基不一导致的路基不沉降较为明显，严重影响了路面的平整度，致使道路发生不均匀沉降、桥头跳车等现象。因此，针对这一现象，本项目对相关道路进行改建时，不仅对路基的填筑加强了改进，此外还对碾压施工进行控制，当沥青混合料运输车辆到达现场，首先便会进行温度检测，并严格控制其摊铺温度。

4 结 论

综上所述，目前国内外关于沥青路面的研究手段多种多样，但综合对比发现，采用现场调研更适于本项目研究。针对本项目城市道路沥青路面的运营现状，根据目前国内外维修工程的各种结构和材料特点以及沥青路面的施工技术，本文以福建省福州市长乐区道路沥青混凝土路面运营过程中常见病害为研究对象，基于设计与施工角度分析了该路段常见病害的产生原因，并提出了对于道路沥青混凝土路面病害应从路基设计、沥青路面结构设计等多角度进行处理观点，相关处置措施可为我国道路交通安全提供可靠保障。