关于沥青路面病害成因分析及养护
2015-06-09
1、前言
随着经济的快速发展，公路建设事业取得了显著的进步，公路建设里程的提高，应用了大量的沥青混凝土。沥青混凝土的病害发生严重影响到了公路的质量和使用寿命，需要我们采取相应措施进行解决。
2、路面病害的种类
玉远公路是玉溪至元江的一段公路，全长112公里，是云南省内的重要公路，病害产生的破坏状况和原因也各不相同。
2.1、变形类
变形类的典范是车辙。车辙是在行车荷载压力的重复作用下，路面产生永久性行车轮迹，并积累形成的纵向带状凹槽，深度1.5cm以上。车辙不但影响路面美观和平整度，而且，当车辙达到一定深度导致辙槽内积水，在湿滑状态下则极易发生汽车侧滑的交通事故。产生车辙的原因主要有两个，一是由于设计不合理，二是车辆严重超载导致。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素，以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。
2.2、裂缝类
裂缝按形状分为：纵向裂缝，横向裂缝和龟裂。裂缝一般是路面通车后3年到5年后发生的，严重的局部性裂缝将导致结构性的破坏。纵向裂缝一般是由于地表水进入路基，而使基层软化，路面的承载能力相应降低，路面开裂的现象。因为地基和填土在密度和质地的不均匀性，且在水侵入的作用下，沥青路面不可避免的产生纵向裂缝。横向裂缝主要是由于：沥青在铺筑过程中没有达到适合本地区气候条件和使用要求的标准，在低温条件下，其抗变形能力就会很差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂；当沥青路面面层厚度不足，在行车载荷压力的作用下也会产生横向裂缝。龟裂是指由于路面压实度不够，路基下沉而造成路面产生的小网格式的网状裂缝。
2.3、松散类
沥青路面的松散是指路面结合料失去粘结力，集料松动，且面积在0.1m2以上。路面松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在局部区域，也可能出现在整个路面；一般在轮迹带松散现象比较严重。
3、路面病害的产生原因
通过对在建道路与运营道路的长期检测，我们发现沥青路面病害产生的主要有设计、施工、养护、环境等4大类原因:
3.1、设计方面
首先是现行设计标准存在一定的局限性。规定了道路设计的最低限度应采用指标，对高于设计速度所对应的指标没有加以限制，导致线形设计要素与实际行车速度不相符、线形均衡性连续性差、线形要素之间组合设计不合理、设计车速与实际运行车速存在差异等问题。
如公路下山段，各项指标均符合设计、标准要求，虽有相应提示、警示标志，但驾驶员从山南高速进入出山陡坡急弯段后，突然制动，发生事故的几率大幅增加。其次，由于勘测不到位或者未考虑到周边地形地貌。没有更详细的勘测资料，施工时开挖坡脚，导致山体滑坡，如铜黄一级公路王家河段、蒿庄梁隧道下行线进洞口等处，施工过程中破坏古滑坡体坡脚，山体滑坡，治理的代价较高。
再次，盲目推广不成熟的设计理念。如某高速公路，上面层采用AC－16II型沥青混凝土，中面层采用AC－16I型沥青混凝土，旨在提高路面抗滑性能，成为该省第一条限速120km/h的高速公路，可惜在通车一个月后路面出现早期水损坏。除此之外，没有过多的考虑公路的其他功能，导致通车后问题不断的事例也屡见不鲜。
3.2、施工方面
（1）原材料
原材料选用:要想得到合格的工程，必须选用合格的原材料。对于沥青要注意粘稠度、延度、感温性、含蜡量、老化程度等指标;对于集料要注意集料
的强度、棱角性等指标。
（2）施工工艺
公路工程质量的控制是构成公路的结构物、构筑物，在行车荷载及非正常环境因素影响下，具有预期的反应(功能);质量控制的关键环节是原材料质量、标准试验(配合比设计)、施工工艺。施工工艺的先进合理是直接影响工程质量、进度的关键因素，施工工艺的合理可靠也直接影响到工程施工安全。
首先要全面正确地分析工程特征、技术关键及环境条件等资料，明确质量目标、验收标准、控制的重点和难点。其次要制定合理有效的有针对性的施工技术方案和组织方案，前者包括施工工艺、施工方法，后者包括施工区段划分、施工流向及劳动组织等。下来要合理选用施工机械设备和施工临时设施，合理布置施工总平面图和各阶段施工平面图。最后还编制工程所采用的新材料、新技术、新工艺的专项技术方案和质量管理方案。任一个环节出了问题，都会导致工程质量隐患，随后各类病害也就会逐渐显露。如沥青混合料运输时的集料离析与温度离析，导致路面压实不均，离析处容易发生早期水损害。
3.3、后期养护
道路的养护，一是要预防道路及其沿线设施产生病害，一是要及时修复出现的病害与设施损坏。即主动养护与被动养护。现阶段普遍采用微表处与超薄磨耗层等预防性养护技术，对使用一定年限的承载力良好的道路，在处置完点病害后加以铺筑，能够有效的延长道路大中修年限。当然我们也有因为养护不及时造成损失的先例:某山区高速公路，桥下排水沟漫排水，影响到当地村民进出的小路，村民一锹土改变了流水方向，长时间浸泡桥台，桥面出现裂缝，养护人员发现时，已经造成了不小的经济损失。
3.4、环境方面
道路是处在自然环境下供车辆安全行驶的，环境温度对道路使用性能也有着直接的影响，如道路所处地区的最高温度、最低温度、降温速率、低温持续时间、循环次数等因素会造成路面病害的产生。另外交通荷载影响也对道路使用性能有着直接的影响，如大的交通量、车辆急速制动、重载车辆等。还有我们不愿意遇到的突发事件，也对道路使用性能有着直接的影响，如地质灾害、极端天气、突发交通事故等。
3.5水破坏
所谓水破坏即地表水透入或地下水侵入路面结构层后造成路面早期破坏的现象，它是普洱总段沥青路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害，最直观最常见的为山区越岭线下坡车道由于刹车淋水的影响，沥青路面修复率明显多于上坡车道。水破坏的主要破坏形式有：网裂、坑槽、唧浆、辙槽等。水破坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。山区越岭线纵坡大为了获得较大的路面表面粗糙度而采用半开式沥青路面表面层时，产生的水破坏尤为严重。
由于水渗入表面层后滞留在表面层的下部和下层的交界面上，因此在长期行车荷载作用下，沥青膜开始从面层的底部剥落并逐渐向上扩展，随着下部大量碎石上的沥青剥落，沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。
当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时，在大量高速行驶车辆的荷载作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰浆，灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一的裂缝（纵、横、斜裂缝及网裂）到路表面形成唧浆。在灰浆数量大的情况下，可能很快形成更为严重的裂缝，在数量小的情况下，可使路面形成网裂或形变。某处一旦有灰浆唧出，该处很快就会产生网裂和形变，随后的降水就更容易透入，并形成恶性循环，最终导致路面严重破坏。
4、沥青混凝土路面病害的处治
4.1同步碎石封层
4.1.1概述
同步碎石封层是用同步碎石封层车将碎石和粘接剂（热沥青、改性沥青、乳化沥青）同步撒铺在路面上，通过碾压（胶轮压路机、光轮压路机）形成沥青碎石磨耗层。此项技术主要作为沥青路面表处层使用，可延长沥青路面的使用周期。由于同步碎石封层将碎石撒铺与沥青洒布同时完成，使沥青均匀裹覆碎石颗粒，铺撒均匀，使碎石与沥青形成较好的粘接。因此，沥青碎石同步封层具有以下特点：能增加路面抗裂性，治愈路面龟网裂，减少路面反射裂缝，提高路面防渗水性能，还具有高度的耐磨性、抗滑性，而且同步碎石封层施工工艺简单，施工进度快，可及时迅速开放交通，耗能低，节约成本，具有良好的应用前景。
4.1.2施工准备工作
(1) 原路面的修补处治
由于碎石同步封层车是碎石和沥青同步无余铺撒，没有对原路面进行找平的功能，双层类型的表处层厚度仅为1.6～2.0㎝，所以碎石同步封层只能处理沥青路面早期破坏。施工前应对原路面进行认真处理，采用层铺法对车辙、坑槽、平整度和横坡、超高不适路段进行调型处理，软基路段先采用手摆块石或水泥稳定碎石处理基层，再用层铺法修补平整，铲平拥包，对较宽型裂缝先进行填充，然后用热沥青灌补，为实施同步碎石封层打下良好的基础。
(2) 施工要素的确定及施工材料、机械设备的准备
为保证同步碎石封层的施工质量及效果，沥青选用了90号沥青，沥青出厂温度控制在160～180℃，达到施工现场铺筑时喷洒热沥青的温度控制在160～170℃；碎石选用联破石灰石，且第一层碎石粒径规格为1～20㎜，第二层碎石粒径规格为5～10㎜；为了能更好地配合同步碎石封层车施工作业，选择50装载机一台，10T光轮压路机一台，20T胶轮压路机一台，吹风机两台作为辅助施工机械。
4.1.3施工工艺
（1）先进行试验路段施工，并根据实验效果对各种作业参数进行调整，并最终确定数据后再进行施工作业。
（2）一层施工工艺：同步碎石车行驶至施工起点后，补料车、10T光轮压路机、20T胶轮压路机紧跟其后，人工配合。起动同步碎石封层车同步喷洒热沥青和10～14㎜的石料，铺筑时技术人员紧跟其后，用对讲机向操作手反馈铺筑效果，控制车辆行驶速度，对盖料不均匀及遗漏部分立即进行人工补盖。完成后，立即用10T光轮压路机碾压2遍，然后20T胶轮压路机跟进碾压4～6遍，成型后即可开放交通，放行后车辆时速控制在40㎞/h以下，并请驾驶员关闭刹车淋水。
（3）两层施工工艺：在铺筑压实成型的第一层上同步喷洒热沥青和2～4㎜的石料，碾压时应注意，先用20T胶轮压路机碾压4～6遍，再用10T光轮压路机碾压2遍，碾压成型后开放交通。
4.2 病害治理
4.2.1、裂缝的处治
鉴于裂缝是道路路面比较常出现的病害，在对其进行维护时，需要给予更多的关注与重视。对于细裂缝(2～5mm)可用乳化沥青或新型灌注材料（密封胶）进行灌缝处理；对于大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青(如SBS改性沥青)进行灌缝处理；灌缝前，必须清除缝内、缝边碎料、垃圾等，并保证缝内干燥，灌缝后，表面应洒布粗砂或(3～5)mm的石屑；如大面积出现粗裂缝的路段，可采用铣刨重铺的方案，铣刨时要诼层进行，铣刨到无裂缝为止，若基底有裂缝，则需对基底裂缝进行处理。对于因基层强度不足、地基沉降而引起的裂缝，需对基层进行换填彻底处理到位后摊铺面层。
4.2.2、泛油的处治
对于泛油来说，处理与维护相对简单，比如对于路标泛油而仍有石子外露的路段，可以不作特殊处理对于那些泛油路段较多，一定程度上影响行车安全的，需要对路面进行铣刨后重新铺设。而对于因施工质量原因而引起的道路泛油，则应采取有效方法加以处治，除此之外，应在配合比设计阶段必须严格按照试验规程进行最佳油石比的选定；在施工过程中严格按照工程师批准的生产配合比进行施工。
4.2.3、车辙和推移的维护
车辙和推移问题对道路交通的安全行驶影响较大。在对其进行维护的过程中，需要特别注意以下几点：如当车辙和推移的长度在30m以下的，行车时会有小幅度的摆动的，我们可以通过路面烘烤、新料的添加压实等手段进行解决，对于长度超过30m，行车时有较明显摆动的，可以采取刨开路面中上面层的方法，然后再对路面进行重新铺设。除此之外，对于因基层施工质量而导致车辙、推移现象的，在对路面进行重新铺设之前，还需首先处理好软弱基层。
4.2.4、坑槽、唧泥、松散等病害处理
对于连续的坑槽、唧泥、松散等病害，采用铣刨重铺的治理方案。在上、中、下三层全部铣刨后，须对基层进行局部处理，清除槽底、槽壁的松动部分及粉尘、杂物，并涂刷粘层油。铣刨结束后采用原路面设计的混合料逐层填铺并压实，填铺时注意层与层之间铺撒粘层油。对于局部出现的少量病害可通过日常养护小修进行规范处理。
【结束语】
通过对沥青路面病害成因分析，使我们能够采取有效措施进行治理和控制。在施工过程中，我们要从设计、施工等多方面加强质量控制，保证沥青路面的质量，为行车安全提供坚实的保障。
