高等級公路瀝青路面病害的成因分析及處治方法
2015-06-11
一、關(guān)于瀝青路面常見病態(tài)特點及其原因的分析
1、比較常見的高等級公路瀝青路面病害有泛油、局部沉降情況、功能性破壞情況等，這都影響了高等級公路瀝青路面的正常施工。這些病害問題的產(chǎn)生，都根源于不同噸位的汽車對于公路的反復(fù)碾壓。這些都是因為長久的重載汽車的行駛碾壓而形成的，在這些荷載力的影響之下，路面就可能產(chǎn)生一系列的塑性變形及其永久性變形，從而影響了路面形態(tài)，出現(xiàn)壓縮沉降現(xiàn)象，繼而引發(fā)橫向的隆起，這就會對路面的正常使用造成影響?？v橫向裂縫，裂縫的大小取決于當(dāng)?shù)氐臍鉁睾蜑r青面層和半剛性基層材料的抗裂性能。瀝青面層分路幅攤鋪時，兩幅接茬處未處理好，在車輛和大氣因素作用下逐漸開裂，或是由于路基壓實度不均勻而形成。
在公路瀝青路面維護(hù)管理過程中，面層松散情況也是客觀存在的，這是由于其瀝青與石料之間的粘附性而導(dǎo)致的面層松散的情況，這主要體現(xiàn)在材料運(yùn)輸過程中，瀝青混合料的粘結(jié)料的出現(xiàn)情況，影響了其攤鋪的均勻性、級配等情況。通過對路面推移的分析，可以得知瀝青混合料由于外界作用力進(jìn)行了道路的縱向力的變化?？赡茉谑┕て陂g發(fā)生或在道路通車一段時間產(chǎn)生。局部沉降，主要是路基不均勻沉降而引起的局部路面沉陷，在施工中質(zhì)量控制不嚴(yán)，一些小問題未得到妥善處理。功能性破壞，主要是通車后瀝青路面不平整，不具有設(shè)計時預(yù)期的功能，初期養(yǎng)護(hù)不及時，不到位造成的。
2、通過對以上幾種病害情況的分析，可以得知瀝青混凝土的水穩(wěn)定性貫徹到路面施工的整個環(huán)節(jié)。其在瀝青混凝土路面中的表現(xiàn)為深層水、層間水及其空隙水等。比較常見的瀝青路面水損害有高溫動力壓力的影響，導(dǎo)致混凝土的剝離，從而導(dǎo)致其路面松散情況的出現(xiàn)。受到其層間水的影響瀝青路面的受力狀況也會產(chǎn)生變化。路面在荷載力作用下，其拉應(yīng)力會產(chǎn)生變化。受到水的沖刷力的破壞。路面材料結(jié)構(gòu)不斷變化。從而導(dǎo)致其路基的不均勻性沉降。瀝青路面病害分形成、發(fā)展和破壞三個階段，后兩階段的病害應(yīng)專項治理；路面早期病害確定的依據(jù)，以病害表觀特征確定范圍，以沉降值，平整度核定病害程度，以鉆孔取芯分析病害層次，確定專項處治。
二、常見的瀝青路面病害及防治措施
無論是水泥還是瀝青混凝土路面，在通車使用一段時間之后，都會陸續(xù)的出現(xiàn)各種損壞、變形以及其他形式的缺陷，這些缺陷和隱患被人們統(tǒng)稱為路面病害。在目前社會發(fā)展中，常見的病害早期的有：裂縫、松散、泛油、推移、擁包、波浪、水破壞等現(xiàn)象。
1、裂縫
根據(jù)裂縫的走向與路線走向之間的夾角，可將裂縫分為縱向裂縫和橫向裂縫。
1.1 縱向裂縫
縱向裂縫走向基本與路線走向基本平行，裂縫長度和寬度不一。其類型、成因和防治措施如下：
?。?） 路基填筑未壓實，路線投入使用后，隨著時間的推移，路基產(chǎn)生不均勻的沉陷，路面在外荷載的作用下，隨路基沉降縫開裂。這種類型的裂縫，如果沒有其他因素的影響，一般在一定的時間后，隨著路基沉降的收斂，裂縫發(fā)育會逐漸收斂。此型裂縫產(chǎn)生后，應(yīng)及時予以處理，防止水等有害物質(zhì)侵入。處理完成后，應(yīng)觀察一段時間，如果修補(bǔ)處，存在裂隙繼續(xù)發(fā)育，應(yīng)繼續(xù)及時修補(bǔ)。
?。?）路基排水設(shè)施不完善以及路基底部毛細(xì)水上升，使得冬季時分發(fā)生凍脹開裂，春季氣溫回暖后，凍脹溶化，凍脹部分路基失穩(wěn)，在外荷以及自重作用下，裂縫繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大。同時，路基填筑采用了有害的吸水膨脹性土也可能造成路面受拉開裂，形成縱向裂縫。這種類型的裂縫，從路面表面上對其進(jìn)行處理，意義不大，修補(bǔ)完畢后，來年仍可能繼續(xù)循環(huán)脹裂。對于小范圍的此類脹裂，可以通過改善排水設(shè)施，路基注入化學(xué)、水泥漿液隔斷毛細(xì)水和加固，路面補(bǔ)縫綜合法進(jìn)行處理，但對于大面積的開裂，就應(yīng)該對路基路面進(jìn)行徹底翻修，路基底部換填砂礫，隔斷毛細(xì)水上升。
?。?） 路線縱向加寬沒有按照設(shè)計施工工藝進(jìn)行施工,縱向連接不緊密， 或者加寬部分路基壓實度未達(dá)到設(shè)計要求, 從而造成加寬部分與原路基路面之間產(chǎn)生錯層，或加寬部分發(fā)生沉降, 產(chǎn)生縱向裂縫。
（4） 路基外側(cè)邊坡失穩(wěn)，發(fā)生滑坡，造成路面縱向開裂。此類裂縫的處理方案應(yīng)該建立在邊坡位移觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)具體情況的不同，確定不同的處理方案。如果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)路基邊坡仍在位移中，首先應(yīng)該立即處理路基邊坡，可以考慮采用降低邊坡坡度，或采用擋土墻、錨桿或抗滑樁等形式，處理完畢后再對路面進(jìn)行修整。
1.2 橫向裂縫
橫向裂縫走向與路線中線基本垂直，線寬不一，縫長有的貫穿整幅路面，有的路面部分開裂。
1.2.1 產(chǎn)生原因
?。?）瀝青混凝土的低溫抗裂性以及高溫穩(wěn)定性達(dá)不到設(shè)計或規(guī)范要求，不能滿足本地區(qū)氣候條件下對瀝青混凝土質(zhì)量的指標(biāo)要求，瀝青混凝土面層低溫收縮或溫度疲勞應(yīng)力大于瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生橫向裂縫。
?。?） 施工縫處理不當(dāng)，接縫不緊密，接縫線位置瀝青路面薄弱帶，受季節(jié)性溫度變化，路面縮脹過程中沿接縫位置產(chǎn)生橫向裂縫。
（3）橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物臺背回填沒有按照設(shè)計或規(guī)范要求進(jìn)行施工，臺背回填部位壓實度達(dá)不到設(shè)計要求，臺背下沉，導(dǎo)致臺背回填和路基連接線部位路面產(chǎn)生橫向裂縫，臺背的不均勻沉降也可能導(dǎo)致臺背范圍內(nèi)路面出現(xiàn)橫向裂縫。
?。?） 半剛性基層由于水泥劑量、施工質(zhì)量等綜合因素產(chǎn)生的路面收縮裂縫，通過瀝青面層的橫向裂縫形式表現(xiàn)出來。
1.1.2 防治措施
（1） 嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求, 結(jié)合本地區(qū)的氣候條件和道路等級選用符合要求的瀝青種類, 以減少或消除瀝青面層的溫縮裂縫。
?。?） 合理組織施工。攤鋪作業(yè)盡可能連續(xù)，盡量避免冷接縫。如不能避免，冷接縫應(yīng)按照要求先將已壓實的攤鋪帶邊緣切割整齊，清除浮料，用新的熱混合料敷貼到接縫部位，使冷料部位預(yù)熱軟化，清除敷貼料，向接縫壁涂刷0.3～0.6kg/m的粘層瀝青，再攤鋪新的瀝青混合料。
?。?） 充分壓實橫向接縫。
2、 松散
松散大多發(fā)生在瀝青路面施工的初期，其往往是由于采用的瀝青稠度偏低，粘結(jié)力差，用量偏少；或所用的礦料過濕，鋪撒不均勻；或所用嵌縫料不符合規(guī)范而未能被瀝青粘牢或壓實度過小面層內(nèi)部空隙率過大而造成的。所以為有效預(yù)防松散現(xiàn)象的產(chǎn)生，應(yīng)該做到:
?。?）選用合格的瀝青、礦料等原材料，同時應(yīng)該要特別嚴(yán)格控制瀝青用量、細(xì)集料含泥量及礦粉摻量以增強(qiáng)瀝青混合料的粘結(jié)力。
（2）嚴(yán)格控制瀝青混合料均勻性，防止混合料離析，嚴(yán)禁使用過濕礦料。
?。?）嚴(yán)格控制施工溫度及壓實效果。瀝青混合料施工溫度過高會導(dǎo)致瀝青老化，降低與礦料的粘附性；溫度過低會導(dǎo)致混合料壓實困難，造成混合料內(nèi)部空隙率過大。
3、 泛油
在低等級公路中，采用瀝青表面處治和瀝青貫入式的路面最易產(chǎn)生此類病害。泛油大多是由混合料中瀝青用量偏多，瀝青稠度太低等原因引起的，但有時也可能由于低溫季節(jié)施工，表面嵌縫料散失過多，待氣溫變暖之后，在行車作用下礦料下擠，瀝青上泛，表面形成油層而引起。所以在配合比設(shè)計階段必須嚴(yán)格按照試驗規(guī)程進(jìn)行最佳油石比的選定；在施工過程中嚴(yán)格按照工程師批準(zhǔn)的配合比進(jìn)行施工，任何人不得隨意改變生產(chǎn)配合比。泛油的處治方法如下:
?。?）對于路表輕微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作處理。
?。?） 對于因局部施工質(zhì)量差引起水損壞且出現(xiàn)坑槽等破壞的，宜按坑槽修補(bǔ)方法處治。
?。?）對于大段泛油嚴(yán)重，摩擦系數(shù)降低較多，影響行車安全的，可采用碎石壓入法處治或銑刨原路面重新攤鋪面層。
4、推移、擁包、波浪
推移、擁包、波浪往往產(chǎn)生在行車道上，特別是瀝青面層只有一層時，由于長期荷載作用下，因基層與瀝青面層粘結(jié)力較差而產(chǎn)生推移，推移嚴(yán)重時會產(chǎn)生擁包、波浪等破壞。所以有效防治推移等病害必須注意以下幾點:
（1）加強(qiáng)路面基層施工質(zhì)量，提高基層平整度是有效防治病害的條件之一。再者，瀝青面層鋪筑前透層油的灑布尤為重要，透層油灑布前首先必須認(rèn)真清掃基層表面浮土及雜物并且保證透層油灑布的均勻性和設(shè)計用量，提高基層與面層的粘結(jié)力。
?。?）有效阻止超載車輛。隨著油價上漲等原因，近年來超載車輛越來越多，與設(shè)計荷載相比超載十分嚴(yán)重。在重荷載重復(fù)作用下，特別在車輛啟動或剎車頻繁的叉路口及轉(zhuǎn)彎處瀝青路面很快產(chǎn)生破壞，推移、裂縫尤為常見;
?。?） 對于連續(xù)長度不超過3 0 m、轍槽深度小于8 mm、行車有小擺動感覺的，可通過對路面烘烤、耙松、添加適當(dāng)新料后壓實即可。
?。?）對于車轍深度大于2cm、行車嚴(yán)重顛簸的，應(yīng)采取銑刨中上面層或全部面層、重新攤鋪面層的方法，可參見路面變形和沉陷處治方法。
（5）對于因基層施工質(zhì)量差引起的車轍、推移，在重新攤鋪面層前應(yīng)先行處理好軟弱基層。
5、 水破壞
水破壞是目前瀝青混凝土路面早期病害中最常見也是破壞力最大的一種病害，它主要是由于水體滲入路面結(jié)構(gòu)層后使得路面產(chǎn)生早期破壞，根據(jù)水滲入瀝青路面結(jié)構(gòu)層形式的不同，破壞形式也不一樣，可以是自上而下發(fā)展，也可以是自下而上發(fā)展。
5.1 水破壞的產(chǎn)生原因及表現(xiàn)形式
瀝青路面水破壞往往是由于施工混凝土配合比控制不嚴(yán)、瀝青混合料拌合不均、碾壓效果不良等導(dǎo)致的瀝青路面空隙率過大所造成的。其主要表現(xiàn)形式為瀝青路面面層出現(xiàn)網(wǎng)裂、坑洞、唧漿、轍槽等現(xiàn)象。
5.2 有效防治水破壞發(fā)生, 應(yīng)從以下幾點著手：
(1)選擇合適的瀝青混凝土類型。
（2）使用優(yōu)質(zhì)瀝青及抗剝落劑以增強(qiáng)瀝青與碎石的粘附性。一般情況下，酸性石料(花崗巖、玄武巖等)與瀝青的粘附性較差，所以在高等級公路中，宜使用針入度較小的瀝青并采用抗剝落劑。嚴(yán)格控制細(xì)集料含泥量也是提高瀝青與碎石的粘附性的有力措施。
（3）提高施工水平，保證瀝青路面結(jié)構(gòu)層的密實性。
?。?）瀝青路面設(shè)計考慮加設(shè)防水層。瀝青混凝土與路面基層間加設(shè)防水層，對于阻斷毛細(xì)水上升而形成的水破壞非常有效。不過無論是何種瀝青混合料，必然有一定的空隙率存在，有空隙存在就必然會遭受一定程度的水破壞。提高現(xiàn)有路面養(yǎng)護(hù)水平，是延長路面通行壽命的最好舉措。
6、 結(jié)語
瀝青路面病害的防治，應(yīng)堅持“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的方針，在設(shè)計階，應(yīng)該準(zhǔn)確考察當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、氣候、水文條件，爭取做到將技術(shù)問題，在設(shè)計階段全部解決，施工階段，開工前圖紙會審時，施工單位不僅要組織項目部技術(shù)骨干或顧問對圖紙進(jìn)行認(rèn)真審查，同時應(yīng)該實地考察當(dāng)?shù)馗黜椀刭|(zhì)、氣候、水文條件，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計參數(shù)不符的情況，應(yīng)該及時上報。同時，施工單位以及監(jiān)理單位，應(yīng)該加強(qiáng)質(zhì)量意識與質(zhì)量控制力度，防止因施工問題，造成路面病害的發(fā)生。道路投入使用后，路政部門應(yīng)該要加強(qiáng)巡檢，嚴(yán)查超載，現(xiàn)實中超載問題對瀝青路面的破壞作用，往往比水破壞要大得多。
