高等级公路沥青路面病害的成因分析及处治方法
2015-06-11
一、关于沥青路面常见病态特点及其原因的分析
1、比较常见的高等级公路沥青路面病害有泛油、局部沉降情况、功能性破坏情况等，这都影响了高等级公路沥青路面的正常施工。这些病害问题的产生，都根源于不同吨位的汽车对于公路的反复碾压。这些都是因为长久的重载汽车的行驶碾压而形成的，在这些荷载力的影响之下，路面就可能产生一系列的塑性变形及其永久性变形，从而影响了路面形态，出现压缩沉降现象，继而引发横向的隆起，这就会对路面的正常使用造成影响。纵横向裂缝，裂缝的大小取决于当地的气温和沥青面层和半刚性基层材料的抗裂性能。沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆和大气因素作用下逐渐开裂，或是由于路基压实度不均匀而形成。
在公路沥青路面维护管理过程中，面层松散情况也是客观存在的，这是由于其沥青与石料之间的粘附性而导致的面层松散的情况，这主要体现在材料运输过程中，沥青混合料的粘结料的出现情况，影响了其摊铺的均匀性、级配等情况。通过对路面推移的分析，可以得知沥青混合料由于外界作用力进行了道路的纵向力的变化。可能在施工期间发生或在道路通车一段时间产生。局部沉降，主要是路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷，在施工中质量控制不严，一些小问题未得到妥善处理。功能性破坏，主要是通车后沥青路面不平整，不具有设计时预期的功能，初期养护不及时，不到位造成的。
2、通过对以上几种病害情况的分析，可以得知沥青混凝土的水稳定性贯彻到路面施工的整个环节。其在沥青混凝土路面中的表现为深层水、层间水及其空隙水等。比较常见的沥青路面水损害有高温动力压力的影响，导致混凝土的剥离，从而导致其路面松散情况的出现。受到其层间水的影响沥青路面的受力状况也会产生变化。路面在荷载力作用下，其拉应力会产生变化。受到水的冲刷力的破坏。路面材料结构不断变化。从而导致其路基的不均匀性沉降。沥青路面病害分形成、发展和破坏三个阶段，后两阶段的病害应专项治理；路面早期病害确定的依据，以病害表观特征确定范围，以沉降值，平整度核定病害程度，以钻孔取芯分析病害层次，确定专项处治。
二、常见的沥青路面病害及防治措施
无论是水泥还是沥青混凝土路面，在通车使用一段时间之后，都会陆续的出现各种损坏、变形以及其他形式的缺陷，这些缺陷和隐患被人们统称为路面病害。在目前社会发展中，常见的病害早期的有：裂缝、松散、泛油、推移、拥包、波浪、水破坏等现象。
1、裂缝
根据裂缝的走向与路线走向之间的夹角，可将裂缝分为纵向裂缝和横向裂缝。
1.1 纵向裂缝
纵向裂缝走向基本与路线走向基本平行，裂缝长度和宽度不一。其类型、成因和防治措施如下：
（1） 路基填筑未压实，路线投入使用后，随着时间的推移，路基产生不均匀的沉陷，路面在外荷载的作用下，随路基沉降缝开裂。这种类型的裂缝，如果没有其他因素的影响，一般在一定的时间后，随着路基沉降的收敛，裂缝发育会逐渐收敛。此型裂缝产生后，应及时予以处理，防止水等有害物质侵入。处理完成后，应观察一段时间，如果修补处，存在裂隙继续发育，应继续及时修补。
（2）路基排水设施不完善以及路基底部毛细水上升，使得冬季时分发生冻胀开裂，春季气温回暖后，冻胀溶化，冻胀部分路基失稳，在外荷以及自重作用下，裂缝继续发展扩大。同时，路基填筑采用了有害的吸水膨胀性土也可能造成路面受拉开裂，形成纵向裂缝。这种类型的裂缝，从路面表面上对其进行处理，意义不大，修补完毕后，来年仍可能继续循环胀裂。对于小范围的此类胀裂，可以通过改善排水设施，路基注入化学、水泥浆液隔断毛细水和加固，路面补缝综合法进行处理，但对于大面积的开裂，就应该对路基路面进行彻底翻修，路基底部换填砂砾，隔断毛细水上升。
（3） 路线纵向加宽没有按照设计施工工艺进行施工,纵向连接不紧密， 或者加宽部分路基压实度未达到设计要求, 从而造成加宽部分与原路基路面之间产生错层，或加宽部分发生沉降, 产生纵向裂缝。
（4） 路基外侧边坡失稳，发生滑坡，造成路面纵向开裂。此类裂缝的处理方案应该建立在边坡位移观测数据的基础之上，根据具体情况的不同，确定不同的处理方案。如果监测发现路基边坡仍在位移中，首先应该立即处理路基边坡，可以考虑采用降低边坡坡度，或采用挡土墙、锚杆或抗滑桩等形式，处理完毕后再对路面进行修整。
1.2 横向裂缝
横向裂缝走向与路线中线基本垂直，线宽不一，缝长有的贯穿整幅路面，有的路面部分开裂。
1.2.1 产生原因
（1）沥青混凝土的低温抗裂性以及高温稳定性达不到设计或规范要求，不能满足本地区气候条件下对沥青混凝土质量的指标要求，沥青混凝土面层低温收缩或温度疲劳应力大于沥青混凝土的抗拉强度，产生横向裂缝。
（2） 施工缝处理不当，接缝不紧密，接缝线位置沥青路面薄弱带，受季节性温度变化，路面缩胀过程中沿接缝位置产生横向裂缝。
（3）桥梁、涵洞等结构物台背回填没有按照设计或规范要求进行施工，台背回填部位压实度达不到设计要求，台背下沉，导致台背回填和路基连接线部位路面产生横向裂缝，台背的不均匀沉降也可能导致台背范围内路面出现横向裂缝。
（4） 半刚性基层由于水泥剂量、施工质量等综合因素产生的路面收缩裂缝，通过沥青面层的横向裂缝形式表现出来。
1.1.2 防治措施
（1） 严格按照《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求, 结合本地区的气候条件和道路等级选用符合要求的沥青种类, 以减少或消除沥青面层的温缩裂缝。
（2） 合理组织施工。摊铺作业尽可能连续，尽量避免冷接缝。如不能避免，冷接缝应按照要求先将已压实的摊铺带边缘切割整齐，清除浮料，用新的热混合料敷贴到接缝部位，使冷料部位预热软化，清除敷贴料，向接缝壁涂刷0.3～0.6kg/m的粘层沥青，再摊铺新的沥青混合料。
（3） 充分压实横向接缝。
2、 松散
松散大多发生在沥青路面施工的初期，其往往是由于采用的沥青稠度偏低，粘结力差，用量偏少；或所用的矿料过湿，铺撒不均匀；或所用嵌缝料不符合规范而未能被沥青粘牢或压实度过小面层内部空隙率过大而造成的。所以为有效预防松散现象的产生，应该做到:
（1）选用合格的沥青、矿料等原材料，同时应该要特别严格控制沥青用量、细集料含泥量及矿粉掺量以增强沥青混合料的粘结力。
（2）严格控制沥青混合料均匀性，防止混合料离析，严禁使用过湿矿料。
（3）严格控制施工温度及压实效果。沥青混合料施工温度过高会导致沥青老化，降低与矿料的粘附性；温度过低会导致混合料压实困难，造成混合料内部空隙率过大。
3、 泛油
在低等级公路中，采用沥青表面处治和沥青贯入式的路面最易产生此类病害。泛油大多是由混合料中沥青用量偏多，沥青稠度太低等原因引起的，但有时也可能由于低温季节施工，表面嵌缝料散失过多，待气温变暖之后，在行车作用下矿料下挤，沥青上泛，表面形成油层而引起。所以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配合比进行施工，任何人不得随意改变生产配合比。泛油的处治方法如下:
（1）对于路表轻微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作处理。
（2） 对于因局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽等破坏的，宜按坑槽修补方法处治。
（3）对于大段泛油严重，摩擦系数降低较多，影响行车安全的，可采用碎石压入法处治或铣刨原路面重新摊铺面层。
4、推移、拥包、波浪
推移、拥包、波浪往往产生在行车道上，特别是沥青面层只有一层时，由于长期荷载作用下，因基层与沥青面层粘结力较差而产生推移，推移严重时会产生拥包、波浪等破坏。所以有效防治推移等病害必须注意以下几点:
（1）加强路面基层施工质量，提高基层平整度是有效防治病害的条件之一。再者，沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要，透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量，提高基层与面层的粘结力。
（2）有效阻止超载车辆。随着油价上涨等原因，近年来超载车辆越来越多，与设计荷载相比超载十分严重。在重荷载重复作用下，特别在车辆启动或刹车频繁的叉路口及转弯处沥青路面很快产生破坏，推移、裂缝尤为常见;
（3） 对于连续长度不超过3 0 m、辙槽深度小于8 mm、行车有小摆动感觉的，可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。
（4）对于车辙深度大于2cm、行车严重颠簸的，应采取铣刨中上面层或全部面层、重新摊铺面层的方法，可参见路面变形和沉陷处治方法。
（5）对于因基层施工质量差引起的车辙、推移，在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。
5、 水破坏
水破坏是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害，它主要是由于水体渗入路面结构层后使得路面产生早期破坏，根据水渗入沥青路面结构层形式的不同，破坏形式也不一样，可以是自上而下发展，也可以是自下而上发展。
5.1 水破坏的产生原因及表现形式
沥青路面水破坏往往是由于施工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。其主要表现形式为沥青路面面层出现网裂、坑洞、唧浆、辙槽等现象。
5.2 有效防治水破坏发生, 应从以下几点着手：
(1)选择合适的沥青混凝土类型。
（2）使用优质沥青及抗剥落剂以增强沥青与碎石的粘附性。一般情况下，酸性石料(花岗岩、玄武岩等)与沥青的粘附性较差，所以在高等级公路中，宜使用针入度较小的沥青并采用抗剥落剂。严格控制细集料含泥量也是提高沥青与碎石的粘附性的有力措施。
（3）提高施工水平，保证沥青路面结构层的密实性。
（4）沥青路面设计考虑加设防水层。沥青混凝土与路面基层间加设防水层，对于阻断毛细水上升而形成的水破坏非常有效。不过无论是何种沥青混合料，必然有一定的空隙率存在，有空隙存在就必然会遭受一定程度的水破坏。提高现有路面养护水平，是延长路面通行寿命的最好举措。
6、 结语
沥青路面病害的防治，应坚持“预防为主、防治结合”的方针，在设计阶，应该准确考察当地地质、气候、水文条件，争取做到将技术问题，在设计阶段全部解决，施工阶段，开工前图纸会审时，施工单位不仅要组织项目部技术骨干或顾问对图纸进行认真审查，同时应该实地考察当地各项地质、气候、水文条件，发现与设计参数不符的情况，应该及时上报。同时，施工单位以及监理单位，应该加强质量意识与质量控制力度，防止因施工问题，造成路面病害的发生。道路投入使用后，路政部门应该要加强巡检，严查超载，现实中超载问题对沥青路面的破坏作用，往往比水破坏要大得多。
