城市沥青路面常见病害的成因分析
2015-04-02
近年来，随着国家对城市道路建设投资力度的加大，我国的市政道路工程建设十分迅速。但是，随着道路的建成并投入运营，沥青路面早期病害现象也越来越引起业内人士的普遍关注。沥青路面早期病害的现象有：泛油、波浪、壅包、滑溜、裂缝、坑槽、局部沉陷、松散、车辙等九种。这些病害极具普遍性和严重性，对新建道路的正常使用形成了严重的威胁。虽然造成沥青路面病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆管理不严等几个方面。本文就结合实践经验就这些成因进行分析，以供参考。
一、路面结构设计问题
1．沥青面层结构选用以及混合料类型的选择
沥青面层结构选用以及混合料类型的选择是个很关键的问题，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。
路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。经过大量的观察认为：在非标准车向标准车轴载换算过程中，实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载，尤其是非标准车的轴载，车辆的实际轴载远大于设计轴载（货运车辆绝大多数为超载运输），而由当量轴次的计算公式知，当量轴次与轴载比的4.35次方成正比例。由此得知设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。即现阶段新建路面早期破坏情况较多的症结之一所在——部分路段在短期内（如2-3年）已达到设计年限内的累计当量轴次。
2．沥青混合料配合比设计
沥青混合料配合比设计也是关键问题，沥青混合料配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时，有的单位压缩两至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工，因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混合料内在质量存在先天不足，另一方面由于目前国家现状所致，市政道路建设工期较短，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予调整配合比，但由于变化大，差异性大不可能做到十分准确，油石比级配都在变化，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
二、现场施工质量控制问题
路面施工过程是其质量形成的关键环节。直接影响面层质量的施工环节主要是面层本身的施工、基础施工及相关联工序。
1．对原材料检验不严
对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等；工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响；沥青混合料拌合温度的控制，从规范角度控制比较严格，对石油沥青拌合出厂温度要求在140～176℃，而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格，时高时低很不稳定，有的沥青砼拉到工地温度降到近80℃，而有时不足110℃，温度过高可能导致沥青变质，没有粘性使沥青混合料松散，温度过低，沥青混合料拌合不匀，影响级配。造成温度过高的原因有两种情况：一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值；二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内，但接近高限，如果运距较短，摊铺碾压又很及时，就会使碾压温度超过规范高限。如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。使用落后的摊铺机摊铺路面对路面影响也较大，纵横接缝处理问题也较多，特别是碾压受到限制，不容易控制在规范要求的碾压温度内完成全部碾压工序，沥青混合料压实度难以达到。
2．施工过程中的路面污染
当前许多市政工程项目如路基桥涵、路面、排水、各种管线工程交叉施工，都严重影响平整度，在同一路段上施工单位较多，加上工期较紧，平行作业，相互影响，如在道路工程中沥青混合料摊铺底面层时，其他施工单位或施工工序要继续进行，部分路段的车辆也要通行,导致路面污染严重,从而使路面上层铺设，层与层之间的粘结受到影响，特别是当沥青面层较薄时，在车辆高速行驶荷载作用下，沥青路面产生脱落，推拥、扭曲裂缝，我们经常见的桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。此外，路面铺设完后其他作业工序的机械，包括人行道工程、绿化工程、路灯工程等有些机械在上面停留漏柴油使路面污染,严重的地方,造成路面局部松散、剥落。
3．基层施工
基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层，基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题：基层、底基层、路面表面清除不干净。在铺筑上一结构层前，若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在雨水作用下，浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥青面层表面； 基层松铺系数（或基层标高）控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏。部分基层压实度不足的问题。在最大干密度确定的情况下，基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关，当粗粒含量很大时，即使压实度超过100%，并不表示该基层已经密实，因此，要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数，确保基层到规定压实密度。
三、投入运营后超载车辆管理不严
目前，柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制，使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标，而对重型车，特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多过细的理论保证，规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力，比如一个正常的搬运工他一趟能搬起一包水泥，那么他把一车水泥下完是不会有问题，但是如果一趟让他搬两包，那么恐怕会将身体压垮，身体一旦严重受伤，那么肯定他连一包水泥都搬不起，对于道路而言也应该是同样的道理，一旦超出极限荷载的行驶将导致路面结构严重损伤。促使路面开裂、推拥，甚至局部下陷，导致路面破坏。而目前市政道路上或其它等级的公路上，超重型车辆，特重型车辆随处可见，因此对沥青路面的损害是非常大的。
四、结束语
总之，沥青混凝土路面常见病害的产生有多方面的因素，无论设计方面、还是施工方面、或是路面形成后的使用、养护和管理等方面都存在一些不足。鉴于目前沥青路面病害早期化的特点，在优化设计的同时，更为重要的是应该加强施工管理、提高现场施工质量，规范施工，尽量在提高沥青路面使用性能的同时，延长使用寿命，提高投资效益。
