论沥青路面早期损坏的预防措施

汪香莲

从1988年沈沪嘉高速公路建成通车以来，中国高速公路用短短的20年时间走完了发达国家半个世纪的发展历程，到2009年年底我国高速公路通车里程达到6.5万km左右。在已建成的高速公路沥青路面中，大部分路面使用状况良好，但也有很多不尽人意的，有的甚至通车第二年就发生车辙、开裂、坑槽等早期破坏。笔者结合路面施工经验，就沥青路面早期损坏的预防浅谈一下见解。

1 沥青路面开裂的原因及预防

常见沥青路面裂缝大体上有以下几种:

1)横向裂缝:包括温缩裂缝及半刚性基层沥青路面反射裂缝。

2)纵向裂缝及网裂:分为自上而下的表面裂缝和自下而上的疲劳裂缝。

3)沉降或沉陷裂缝、构筑物接头裂缝。

1.1 半刚性基层沥青路面反射裂缝

我国大部分地区设计的沥青混凝土路面均按照半刚性基层设计，但半刚性基层因其设计理念中要求其为承重层，故其强度较高，施工后较容易出现裂缝。

预防半刚性基层较早出现收缩裂缝的主要途径有以下几方面。

1.1.1 调整无机结合料的级配

通过多年的研究发现增加粗集料用量，一般的集料设计规程中粗集料的比例大约为72%，建议将粗集料含量调整到85%，尽量减少细粉的用量，使集料尽可能形成嵌挤结构。目前很多项目已经开始在设计规范上调整级配范围了，并取得了比较好的效果，如陕西省的柞水至小河项目反射裂缝就很少。

1.1.2 控制原材料的含泥量

众所周知，原材料中含泥量大则达到同样强度所需的水泥用量就会增加。因水泥达到强度的过程是个收缩过程，一般而言，强度和刚性越大的混合料，收缩性能也越大，材料的极限拉伸应变越小，越容易开裂。为了控制碎石含泥量主要通过生产过程中控制，首先开采片石时必须将山顶的覆盖层和风化石清除干净，确保进入破碎机的原料含泥量少，其次是在破碎机上加设除尘和水洗设备，再次是将水稳拌和站的备料场地硬化，禁止碎石直接在泥土表面堆放。

1.1.3 控制拌和站的水泥剂量

施工中要随时对混合料进行滴定，控制混凝料的水泥剂量，特别是控制不能过高。目前我国大部分高速公路设计的水泥稳定碎石基层的7 d无侧限抗压强度为4 MPa，通过多年的试验水泥剂量大约为5%，此时的平均干缩系数为41×10－6，水泥剂量每增加1%，混合料的平均干缩系数将增加10×10－6～20×10－6。有些国家为了防止干缩裂缝，甚至将无侧限抗压强度的强度降低到3 MPa以下。施工中我们控制的水泥剂量尽量按照设计的配合水泥剂量控制，不要高出设计配合比。

1.1.4 加强水泥稳定碎石的养护工作

加强对碾压成型的水泥稳定碎石基层、底基层的养生工作对预防反射裂缝十分关键的。目前在基层顶层碾压成型后直接撒布乳化沥青透层的养护方式在大部分地方使用比较多，它能有效的将基层内部的水分封闭住，减少蒸发，有效地保护基层强度的形成和增长。

1.1.5 在路面设计中设置一层级配碎石过渡层

在我国有些公路在半刚性基层上增设了一层级配碎石基层，起过渡层作用，这种设计在福建省高速公路上得到了充分的使用，目前在防反射裂缝上效果很好。

对于在施工沥青面层前已经发现的半刚性基层裂缝要及时处理，处理的方式主要有两种:第一种是将裂缝用高压风吹净，灌注沥青材料;第二种是在裂缝处铺设双向土工格栅或防反射裂缝土工布。

1.2 自下而上的疲劳裂缝

疲劳裂缝在我国高速公路上也十分常见，出现这些裂缝时基层已经松散。出现这种情况主要有两种原因:第一种是基层没有做好，达不到设计强度，这种比较少;第二种是基层强度太高，施工面层前已经大面积开裂。由于我国过去设计中片面的要求弯沉，有些施工单位为了达到设计要求的弯沉，加大水泥剂量，从而导致水泥稳定碎石基层的裂缝很多。该种裂缝的主要预防措施有:

1)确保沥青层有足够的厚度;2)采用优质的沥青，最好采用中上面层均改性的设置;3)严格防止沥青路面各工序的施工交叉干扰，杜绝沥青层间的施工污染，确保沥青层、基层、底基层全部成为一个整体;4)严格治理超载。

1.3 沉降裂缝

沉降裂缝主要分为高填方沉降和构造物接头处的沉降。

1.3.1 路基不均匀沉降

由于路基不均匀沉降在路面上引起开裂，在山区、丘陵区高速比较常见。特别是半挖半填、高填方路段，路基在通车后由于汽车荷载和雨水的作用，造成不均匀沉降，路面就可能产生大的沉降差，由此发生裂缝。次裂缝主要控制路基填筑和减少提高路基沉降的施工方法如强夯。目前施工控制的主要方法有:

1)高填方路基加设强夯处理。强夯是利用重锤将填筑完成的路基二次夯实，由于其落锤比较重，夯完后用重型压路机碾压要密实，属于一种补强措施。但施工中不要过分依赖强夯补强，路基填筑主要还是依靠每层碾压密实，过程控制。

2)在填筑过程中加设土工格栅。在半挖半填路基施工中一定要加设土工格栅，土工格栅拥有较强的抗拉性能，能够防止路基下沉，使填筑的路基有一定的抗拉性能，有效的防止路基下沉，避免路面发生裂缝。

3)在无法碾压到或湿陷性黄土路段加设灰土隔水层。因施工中有很多原始冲沟，比较狭小，重型压路机无法进入碾压，施工中只能采用小型打夯机进行夯实。为了保证冲沟有足够的承载力，避免下沉可以改填灰土。在湿陷性黄土路段为了防止路基下沉，可以在路床层设置灰土防止雨水下渗造成路基沉降。

1.3.2 构造物接头处沉降

目前在高速公路上构造物接头处沉降现象比较多，由于构造物墙背(台背)场地狭小，无法使用大型压路机进行碾压，造成墙背回填不密实形成工后沉降。目前处理方法主要有:

1)在桥头搭板处注浆。在桥头搭板处注浆主要适宜在砂性土地段，特别是采用砂砾回填的台背注浆效果更好。目前采用该种方法预防桥头搭板处沉降的比较少，此法在广东粤赣高速上使用过，效果较好。

2)台背回填使用流态粉煤灰。流态粉煤灰自身能够密实，在局部无法充分碾压的地方可以通过自密以达到承载要求，并能有效防止沉降，此法在河北承唐高速上使用过，效果较好。

2 沥青路面水损坏

沥青路面的水损坏主要有两种形式，一种是自上而下的外界雨水;另一种是自下而上的路基裂隙水。

2.1 自上而下的水损坏

在降水过程中，雨水首先渗入并滞留在表面层沥青混凝土的空隙中，当下层的沥青混合料密水性好，且沥青层层厚较大，向下渗透相对比较困难，在大量高速行车的作用下，反复产生的动水压力逐渐使沥青从集料表面剥离，局部沥青混凝土变松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。主要预防措施有以下几方面。

2.1.1 从设计级配上控制沥青混合料密水性

配合比设计时注意控制沥青混合料的空隙率，特别要控制空隙中的开空隙的比例，只有上面层不渗水才能防止沥青的剥离。在配合比设计中加入抗剥落剂以提高集料的粘附性。

2.1.2 从施工中控制

控制施工过程中的离析，避免施工中出现集料离析，发现及时使用新料更换处理。做好下承层的清扫，保证层间粘结使其成为一个整体。做好基层与沥青层间的粘结，主要控制乳化沥青透层的喷洒时间和清除半刚性基层上的浮灰。

2.1.3 做好防排水

路基路面均要保证排水畅通，不得出现积水，改堵为排，设置碎石盲沟。但在北方寒冷干燥的地方不得设置碎石盲沟，主要是冬天的冻涨会造成沥青层分离。

2.1.4 在路面结构层上设置排水层

可以考虑在沥青层下方设置级配碎石过渡层排水，将半刚性基层下放为底基层，成为复合式基层。该种设计在福建省广泛的运用，起到很好的排水效果。

2.2 自下而上的水损坏

自下而上的水主要出现在路基挖方段，由于路堑开挖后将原来的山体地下水平衡破坏了，出现一个荷载松弛的缺口，地下水就会顺着裂隙从路堑位置排出从而造成路面水损坏。主要预防方法有以下几方面。

2.2.1 在路堑挖方段完善排水系统

在路堑挖方段的排水边沟下设置排水渗沟，而且渗沟的排水管标高必须比路面结构层底标高即路床顶标高要低，确保地底下的渗水不会进入路面结构层。

2.2.2 在路面结构层中设置排水层

可以在路面结构层的最下层设置级配碎石底基层起一个排水层的作用，及时将地下裂隙水排出，避免路面破坏。该种设计在江西省景鹰高速上使用过，目前该高速路面比较好，早期破坏较少。

3 结语

高速公路沥青路面早期破坏究其原因主要是路面设计结构、沥青混凝土配合比设计、原材料及施工过程中的控制等多方面的原因。目前要想不发生路面早期破坏还不太现实，所以还是要通过分析，根据不同的地理位置设计出合理的结构层，适宜的配合比，加强施工责任心，就能有效的减少路面早期损坏。

［1］ JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.

［2］ 冯 辉.浅谈市政道路沥青路面病害及防治［J］.山西建筑，2011，37(7):125-126.