公路工程沥青路面早期破坏的成因与处理措施分析

经纬

关键词： 沥青路面 公路工程 早期破坏 措施分析

中图分类号： TU753 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）15-0126-04

近年来，我国愈发重视高等级公路建设工程，高等级公路沥青路面设计、施工和检测技术愈发先进，公路施工工艺和建设质量水平日渐提升，公路路面耐久性能也得以大幅度提高。但在公路投入使用后，受多重因素影响，沥青路面仍然存在早期破坏问题，严重影响了路面使用。基于此，施工单位要加大对公路沥青路面早期破坏现象的研究力度，采取有效举措，解决这一难题，进而从整体上优化沥青路面性能，延长其使用周期。

1 影响公路沥青路面质量的因素

1.1 结构设计影响

路面结构设计科学与否直接关系公路沥青路面病害的形成，因此，路面结构质量问题不容忽视。在公路沥青路面设计实践中，部分设计人员存在盲目设计行为，并未结合工程所处区域气候和交通条件，立足工程具体情况，对路面结构科学加以设计和匹配，此种情况下，导致公路竣工投入应用后，沥青路面结构难以契合行车要求，出现早期破坏。

1.2 材料质量影响

公路沥青路面沥青混合料成分具有多样化特点，主要由矿粉、沥青和粗细集料等构成，为保障沥青混合料的质量，须对不同施工材料的配合比合理进行设计[1]。同时，施工单位也要关注各项材料的质量，落实质量管控工作，避免因材料配比不合理和材料质量问题诱发路面病害。

1.3 施工操作影响

在沥青路面各项施工操作中，施工单位所选择的施工技术与工艺也会直接影响沥青路面质量，故施工单位要科学落实路基处理工作，强化路基结构稳定性，避免其在后续阶段出现沉降问题。同时，施工单位也要结合公路工程具体施工进展，落实各项施工安排，如气候条件较为恶劣，则要考虑气候对施工操作的影响，适当延后沥青摊铺作业时间。

1.4 养护操作影响

在公路沥青路面竣工、公路正式投入应用后，施工单位还要对公路路面加以养护，防止沥青路面出现早期破坏问题。通过施工单位高效、科学的养护工作，沥青路面早期破坏发生风险显著降低。

2 公路沥青路面早期破坏成因分析

公路工程沥青路面早期破坏可分为裂缝、沉陷、车辙、网裂、松散等，本环节对其成因一一予以剖析。

2.1 裂缝成因

公路沥青路面裂缝又可分为横向裂缝和纵向裂缝两种。从横向裂缝形成来看，主要由如下4 个方面因素引起[2]：一是施工人员在沥青摊铺阶段，对施工缝未加以科学处理，则沥青路面在投入应用后即有很大风险诱发横向裂缝；二是施工阶段施工人员碾压操作不科学，也会致使公路沥青路面表面出现细微裂缝；三是因施工人员在沥青摊铺操作时未考虑天气因素，也会导致沥青表层受温度影响，出现收缩问题，产生裂缝，即施工人员在进行摊铺作业时，受温度影响，沥青表层会对应收缩，在收缩应力大于路面结构抗拉应力情况下，即会导致沥青路面出现裂缝；四是地基沉降在一定程度上也会导致公路沥青路面出现横向裂缝[3]。从纵向裂缝形成来看，主要由如下因素引起：一是施工人员在摊铺沥青混合料时，如对纵向接缝位置处理不当，压实度难以契合相关要求，即会产生纵向裂缝；二是地质条件影响，部分位于丘陵低洼处的公路路段，因长期受河水冲刷，地基含水量会显著增加，如施工人员未对其进行特别处理，或未对回填材料加以控制，即会导致路面纵向开裂；三是新旧路拓宽交接问题，为满足我国日渐增长的交通需求，施工单位会对旧路进行加宽，相比于新路而言，旧路路面密实度更高，且新旧路基泊松比、回弹模量存在差异，故二者荷载传递并不一致，在新旧路交接处，沉降差别会直接导致接缝处路面纵向开裂。

2.2 沉陷成因

在荷载压力较大的沥青路面路段中，沉陷问题较为多见，因路面长期受行车荷载影响，致使地基结构出现不均匀沉降。同时，路面基层局部破坏、原材料拌和不均匀和原材料变异性大也是导致公路沥青路面出现沉陷现象的重要原因。

2.3 车辙成因

公路沥青路面在投入应用后，如沥青路面质量不理想，在行车反复荷载作用下，就可能形成带状凹槽，即为车辙。从车辙问题出现成因来看，与沥青混凝土级配稳定性联系显著。当然，如公路基层、面层压实力度不理想，路面在反复行车荷载下，结构也会随之变形。另外，因设计单位缺乏具体考量，部分新建公路在正式运行后，并未严格限制车辆载重，当车辆载重过高超出公路承载力后，车辙问题出现风险也会明显增加。

2.4 网裂成因

沥青路面公路在运行阶段，如结构强度和底层结构不稳定，则在外力作用下，路面很容易出现纵横交错的裂缝，即为网裂[4]。同时，在公路沥青路面使用年限过久缺乏养护的情况下，公路老化也会形成网状裂缝。

2.5 松散成因

在沥青混合料黏结度差、混合料中矿料过多沥青材料过少的情况下，公路沥青路面整体黏结度即会受到影响，即会造成路面松散问题。另外，在公路沥青路面水损坏情况严重下，也会诱发这一问题。

3 公路工程沥青路面早期破坏问题处理措施

3.1 科学设计路面结构

公路工程施工单位在设计沥青路面结构时，要摒弃以往阶段性、单一的设计方式，立足工程实际情况，综合考虑工程区域内气候条件、环境因素和地质情况等，确定合理的路面结构设计方案。具体而言，施工单位应遵循如下几点原则。

（1）应确保路面各层结构类型契合公路等级、区域自然环境和交通量等条件要求，科学提升基层材料强度，强化基层材料稳定性。

（2）应对各结构层功能和使用要求予以考量，确保路面结构适应行车荷载作用。通常情况下，公路的沥青路面面层发挥着结构性、功能性作用，故施工单位在选择材料时，要关注材料的耐久性、抗滑性和密实性等，科学落实沥青混合料配合比设计工作。在此基础上，细致分析公路沥青路面表面层、中、下面层和下面层功能，确保表面层平整密实、稳定耐久、抗老化、抗低温性能良好；中、下面层密水性、抗剪强度和抗剥离性良好；下面层抗疲劳性能良好[5]。另外，施工单位也要关注基层作用，在行车数量少、荷载压力弱的路段，應用碎石柔性基层；对于行车数量多、但重载车辆少的路段，应用半刚性基层；在行车数量和重载车辆皆多的路段，可应用半刚性基层，科学改进结构关系，进而从整体上强化结构受力性能。

（3）施工单位应保障沥青路面各结构层厚度合理，确保其与公路等级、区域气候水温条件和交通量等相匹配。同时，为确保施工操作有序开展，还应对路面结构层次和材料变化予以控制。一般而言，公路沥青路面面层厚度普遍在12～18 cm 的区间内，一级公路沥青面层厚度则在10～18 cm 的区间内，二级及以下公路沥青路面面层厚度则要结合交通量情况和设计规范内容予以确定。

（4）施工单位要综合考虑各种自然因素作用，保障沥青路面的稳定性。在不同气候地区进行沥青面层设计工作时，施工单位要有所侧重：高温地区要应用高温性能理想的骨架嵌挤型密级配沥青混凝土；潮湿多雨地区则要应用密實防水的沥青混合料。

3.2 严格把控材料质量

一方面，施工单位要保证原材料选用的合理性和科学性，在选择沥青材料时，要关注材料的抗老化性能和黏度情况。在具体公路路面施工阶段，也可结合工程具体特点和路面施工要求，于沥青材料内添加适量的特定改性剂，以强化沥青材料使用性能。同时，施工单位在选择集料时，应关注骨料的硬度和耐磨性，关注骨料含水量，对含水量严格进行控制。例如：骨料酸性值过大，也可于其内添加适量的石灰粉，保障骨料抗剥落性能，确保原材料合理应用于沥青路面施工实践中。

另一方面，施工单位要对混合料进行科学配比。纵观以往阶段下公路沥青路面施工实践可以发现，检测人员在设计混合料配比时，难以同时保障混合料高温稳定性和抗疲劳性。基于此，检测人员在进行沥青混合料配比设计工作阶段，要以公路工程所处区域气候条件为参照，结合公路工程具体行车需求，平衡公路沥青路面表层特性和耐久性二者关系，确定最优的配比方式。当然，如有需要，也可应用改性沥青材料，强化公路沥青路面使用性能。

3.3 强化路面施工管控

第一，在基层施工技术方面，施工人员要对粗细骨料粒径和骨料含水量予以控制，应用科学有效的碾压方式，强化基层结构稳定性，提升基层结构强度。同时，为提升路面基层、表层间的黏结度，施工人员可从提升基层顶面粗糙度着手，从整体上强化路面基层结构质量。第二，在进行透层油和黏层油摊铺操作时，施工人员要明确基层结构情况，如基层结构为水泥稳定类型，则可选择乳化沥青进行透层油摊铺。在摊铺前期施工人员要对路面表层加以清洁和处理，在具体摊铺阶段，施工人员也要对沥青洒布车的速度和摊铺量予以控制，始终保持车辆匀速行驶，避免车辆经过之处出现留白等问题[6]。第三，在面层摊铺施工方面，施工人员需对混合料温度予以控制，以施工方案为参照，确定摊铺距离。通常情况下，须确保混合料温度在145～175 ℃的区间内。在具体摊铺操作期间，应确保混合料摊铺厚度均匀，应用专业的配套压实设备，对混合料进行碾压，并将设备行进速度控制在2 m/min。同时，要关注混合料空隙度，根据混合料空隙度大小，确定具体的碾压次数。最后，须对接缝位置情况予以关注，如接缝位置出现重叠情况，则可对其进行人工处理，确保接缝处紧密性良好。

3.4 构建公路养护机制

在公路沥青路面竣工后，施工单位要秉持动态化观念，科学监管沥青路面运行情况，构建公路养护机制，强化公路养护力度，提高公路工程施工效果。具体而言，需从如下几方面着手。

一是成立专业的养护队伍，落实公路日常管理，采取有效技术手段，确保公路强度和通车状态良好。以《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）为依据，可知不同等级公路沥青路面强度标准存在差异，故施工单位要结合公路具体等级，确定公路养护强度，以此保障公路沥青路面结构质量。表1 为不同等级公路沥青路面强度标准情况。

二是施工单位要结合公路所处位置气候条件和公路具体状况，针对性制订早期养护方案，公路沥青路面早期养护方法可分为雾封层、微表处理、薄层罩面和稀浆封层4 种。（1）雾封层：该项技术指的是施工人员可在公路沥青路面均匀喷洒改性乳化沥青等，填补沥青路面缝隙，于第一时间内粘结路面松散集料，修复老化沥青路面。（2）微表处理：该项技术指的是施工人员按照一定的比例，将水、集料和改性乳化沥青等加以混合，均匀摊铺于公路沥青路面，待其冷却后形成可养护路面的封层。微表处理技术施工效率高、节能环保优势强，且应用成本较低。（3）薄层罩面：该项技术指的是施工人员将热沥青物料均匀摊铺于公路道路面层，并严格把控摊铺厚度，预防公路工程整体性能下降，提升公路抗滑性能。但该项技术成本相对较高。（4）稀浆封层：该项技术可有效恢复公路沥青路面平整度和抗滑性，可有效解决轻微车辙问题，在优化公路性能、延长公路使用周期方面有着理想的价值。

4 结语

总而言之，在我国经济建设阶段，公路扮演着重要的角色，在推动我国社会发展方面作用显著。目前，沥青材料凭借着其所具有的优越价值，得以在公路路面广泛应用，但在公路沥青路面应用早期，受多重因素影响，很容易导致沥青路面出现不同类型的病害。因此，为保障公路沥青路面施工和运行质量，施工单位有必要对沥青路面早期破坏成因予以分析，在此基础上，构建有效处理措施，解决公路沥青路面早期破坏问题，提升公路沥青路面施工质量，进而从根本上推动我国公路建设事业长远进步。