沥青路面施工质量控制与早期损害分析

陈远军

（上海先行建设监理有限责任公司）

沥青路面施工质量控制与早期损害分析

陈远军

（上海先行建设监理有限责任公司）

引起沥青路面早期损害的因素很多，其中的主要因素是施工技术水平低和质量控制管理薄弱。我国目前沥青路面施工技术总体水平有了显著提高，但施工质量控制管理体系还不完善。本文分析沥青路面施工质量控制的现状和主要问题，结合沥青路面施工质量控制工程实践，对沥青路面施工质量控制进行了系统研究分析，提出应充分考虑影响质量的各个因素，从系统、过程、整体的角度进行沥青路面施工质量控制，总结并提出沥青路面施工质量控制主要原则。

沥青路面；质量控制；早期损害

引言

随着我国经济的快速发展，道路建设也得到了快速发展，新建道路偏重于高等级，而原有道路则不断升级改造，“十一五”期间，全国公路网总里程新增63.9万公里。但值得关注的是，我国多数低等级公路以及部分高等级公路的沥青路面出现了使用寿命短、早期损坏严重的现象，从而不得不耗巨资进行维修、改造。其中，大多数高等级公路沥青面层虽然已经使用了优质的材料，先进的施工机械，但仍无法修出高水平的沥青面层。我国目前沥青路面施工技术总体水平偏低，质量保证体系不完善，尤其对施工过程中影响质量的各个指标认识不足，没有一个完整的控制指标体系，对沥青路面的施工过程控制还缺乏系统、深入的研究。因此，深入分析沥青路面早期损害原因，加强质量控制意识，明确工前控制措施显得尤其重要。

一、我国沥青路面施工质量控制状况

近年我国道路建设速度发展迅速，道路施工的技术和设备水平发展也比较快，部分施工设备处于国际先进水平，应该说我国道路施工已经具备了良好的硬件基础，但部分道路开通不久出现了不同质量问题或病害，出现施工质量问题的原因是多方面的，但直接的、主要的原因是施工质量控制问题，也是施工技术管理的问题，需要在施工设备设置调控、原材料控制、施工工艺、检测评价等方面做好质量控制工作，才能进一步提高施工质量，也就是加强道路施工的软件环节。实践证明，加强道路施工质量控制，不仅可以提高道路质量，也有利于提高经济效益、社会效益。

随着我国国民经济的持续发展，对高等级公路沥青路面的使用品质及行车舒适度和有效使用年限要求越来越高。只有保证沥青路面的施工质量，才能实现良好的使用性能。目前影响沥青路面施工质量的主要技术问题包括:

1、原材料质量不好，质量不稳定，材料管理不规范；

2、施工设备参数设置不恰当，施工设备局部存在缺陷；

3、施工过程中对关键工序缺乏有效的控制措施，施工工艺不合理，导致施工过程不稳定或匀质性较差；

4、存在机械设备上投入不足，设备性能落后的情况；

5、路面质量检测方式和评价方法满足不了施工质量控制要求；

6、施工质量技术管理上存在薄弱环节。

这些问题将导致沥青路面出现早期损坏，反之如果加强和改进这些方面的控制，也会显著提高路面施工质量。

随着新型沥青路面、新型建筑材料、先进的施工机械应用，需要更加科学的施工质量控制技术和管理方法，施工技术人员需要不断更新专业知识和施工技术。然而，由于我国修建高等级公路沥青路面的时间还较短，建设经验还很欠缺，有经验的施工技术人员的缺乏是普遍存在的问题，加之近期我国道路建设速度又很快，需要加强沥青路面施工的技术和质量控制方面的研究工作，正是在这一工程实际需求的背景下，沥青路面施工质量控制及相关病害研究的提出显得尤为重要和迫切。

二、沥青路面早期损坏与施工质量分析

施工质量控制是一个复杂的系统工作，沥青路面施工质量控制出现任何薄弱环节都可能引起路面早期损坏，如高温车辙、水损害坑槽等典型早期病害。由此，研究沥青路面施工质量控制的要点、关键环节和容易出现的主要问题显得尤为重要，并进一步为实施沥青路面施工质量控制提供参考。

1、高温稳定性病害与施工质量控制

高温稳定性车辙病害是沥青路面一种主要病害形式，尤其近年交通量增加迅速，年均气温也逐渐增加，车辙病害己成为沥青路面的主要病害。沥青路面出现车辙病害与原材料本身性能、设计方案、交通荷载等因素有关，但目前较多的非均匀性分布的车辙病害与施工质量控制关系较大。

下图1为江苏某高速公路所调查的三个标段车辙分布曲线图，分布图表明三个标段的车辙情况各有一定特点，C标的车辙最大，A标次之，B标的最小，比较数据见表1。三个标段路面方案、原材料、交通流量基本相同，通车不久出现车辙病害，但路面车辙病害发展和分布情况存在较大的差异，车辙分布差异表现为两个方面，一个方面是三个标段的整体差异，即三个标段车辙病害整体上表现不同；另一方面差异是每个标段自身路段内的车辙分布变异性也非常大，相距10m的路面车辙深度差异可能很大。

表1 路况调查数据统计表

通过核查施工记录和试验报告发现，车辙病害的差异和间断性分布与施工中两个拌和楼的混合料控制有关，即存在油石比和级配差异，这是两个重要的控制项目，如果控制不好会直接引起早期病害。因此，施工过程稳定性控制非常关键，从设计、原材料、管理、工艺等方面采取系统措施控制好施工的稳定性。

2、水损害与施工质量控制

沥青路面的水损害是沥青路面存在水分的条件下，水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，使沥青膜渐渐从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破坏过程。水损害也是沥青路面一种主要早期病害，水损害导致路面沥青混合料松散，并逐渐发展成为坑槽，对交通安全和路面耐久性影响较大。一般沥青路面坑槽分布离散性、随机性较明显，这也说明与施工质量的均匀性控制有直接关系。

有关调查表明，水损害坑槽发展有如下特点：坑槽破坏发生在雨季，开始时一般先有一小块松散，之后脱粒并出现小坑，小坑逐渐扩展成较大的坑槽，如下图所示2。

图2 沥青路面坑槽发展过程图示

同图1对车辙检测的同时，采用核子密度仪对该路段沥青路面的空隙率进行检测，结果如图3所示，空隙率分布表现出显著的变异性，波动较大，局部位置空隙率过大，超过8%。

图3 分析路段沥青路面空隙率分布

而同时进行的钻芯取样，抽提筛分后发现，部分芯样0.075mm的通过量高达20.6%，超出规范限定的15%，而石料堆场的调查发现，部分粗集料含泥量过大，超过规范值1%。9个样本中有4个小于设计沥青用量4.4%，从而减小沥青膜厚度，进而降低了沥青混合料的水稳定性。

此外，细集料在露天堆放，造成其含水量过大，为了烘干细集料，不得不升高温度进行拌和，导致细集料出现一定程度的脆化，而集料表面温度较高造成沥青结合料出现一定程度的焦化现象，导致沥青粘结性能退化，还有沥青混合料在运输过程中由于种种原因导致在碾压时料温过低难以压实，渗水严重，最终致使沥青混合料的水稳性产生较大的影响。

3、沥青路面开裂与施工质量控制

裂缝是沥青路面的一种主要破坏形式,且裂缝的出现往往是路面损害急剧增加的开始。沥青路面产生裂缝的原因很多，裂缝的种类也是多种多样的，如下表2所列。

表2 我国沥青路面裂缝分类

由于沥青路面属柔性路面，其裂缝的产生和开展受基层和路基的影响较多，典型的破坏如，无机结合料稳定层没有拌和到底,在底部留有素土夹层,素土夹层成为沥青路面结构中的软夹层,它会导致沥青面层产生块状裂缝；还有路面的不均匀沉降，会导致路面局部主体断裂。

4、应采取的预防措施

完善的设计是确保路面使用性能的前提,严格的施工是确保路面使用性能的关键，施工质量是诱发沥青路面出现早期破坏的主要因素,所以为防止路面早期损害,要采取一些措施来保证施工质量,主要包括以下几点：

（1）强化施工管理,提高工序控制的科学性。

（2）保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假，特别是沥青材料、砂、石料的试验数据真实,必须做到试验检测的过程规范化操作；保证沥青路面材料的路用性能，对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控,防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。

（3）重视并合理调整道路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标,特别处理好平整度与压实度的关系，不能过分追求平整度而牺牲压实度,而是要在保证压实度的基础上追求平整度,否则通车后的路面极易发生水损坏以及松散、车辙等早期病害。

（4）对于路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，对于水泥稳定类材料，要严格按配合比要求控制水泥剂量及含水量，保证路面基层设计厚度及顶面标高，洒水碾压至要求密实度，保证基层表面平整度，严格控制施工质量，同时要重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。

（5）对于路面面层施工先要严格按规范要求选好材料及材料的级配，凡发现沥青混合料级配不佳，油石比过低；当沥青含量过大时，要及时通知后场对沥青用量进行调整，调试现场施工还应掌握好沥青混合料摊铺厚度，严格按碾压操作规程作业，保证沥青混凝土压实度及平整度,搞好施工缝、结构物伸缩缝位置施工工艺的选择和处理，防止路表水下渗，另外对于边角及有障碍物碾压不到的部位，要使用热墩锤，热烙铁或平板震动夯实。

（6）为减少路面病害的发生，在施工过程中如何控制好沥青混凝土的级配、施工过程中不离析、保证压实度是施工成败的关键，而碾压温度是控制沥青面层压实度的一个关键因素，因此，对于温度的控制在沥青路面施工中非常重要。

通常沥青混凝土拌和站场与摊铺地点相距较远,沥青混凝土运输时间长，混凝土温度受外部因素影响较大，因此，控制沥青拌和料在运输过程中的运输时间是温度控制的最主要的环节。运输过程中导致沥青拌和料温度损失主要是大气环境温度和运输时间两个主要因素，大气环境温度对沥青混合料的温度影响,主要体现在沥青拌和料的摊铺-初压-复压-终压阶段，为了保证沥青拌和料在摊铺-初压-复压-终压阶段的温度要求，拌和站出料温度应随大气环境温度的变化而变化，沥青拌和料的温度在运输过程中损失温降，通常与自卸车运输途中的运输时间成正比关系,运输时间越长,温降越大。

三、沥青路面施工质量控制管理体系

以上分析表明，沥青路面施工过程复杂、影响因素环节多、变异性大，任何一个环节出现问题，都可能引起早期病害。沥青路面的质量不是简单的由试验和检测实现的，而必须通过执行合理设计的质量控制和质量保证计划来实现。承包人应合理设计质量控制计划，而业主应合理设计质量保证计划。这些计划的设计及执行对热拌沥青混合料路面的生产、摊铺及使用性能至关重要。

1、质量管理体系与控制

质量管理科学自产生至今经历了三个阶段:质量检验阶段、统计质量管理阶段与全面质量管理阶段。

统计质量管理阶段，从单纯依靠质量检验事后把关，发展到进行工序控制，突出了质量的预防性控制与质量检验相结合的管理方式。在此管理阶段，强调“用数据说话”和应用统计方法进行质量管理，因此通常将这一阶段称之为统计质量管理阶段，简称为SOC阶段。

全面质量管理概念的涵盖较广泛，其核心是“三全”的管理:全面的质量管理、全过程的质量管理、全员参与的质量管理。

为了实施项目质量控制，应建立全面质量管理体系和控制体系，首先必须确定控制目标，其次应建立控制机制，同时必须重视和加强信息的传递与反馈。

控制是对被控系统的整体而言的，既要控制被控系统从输入到输出的全过程，也要控制被控系统的所有要素。在项目质量控制中，根据被控系统全过程的不同阶段，控制可分为三类:①事前控制，又称为预先控制或事先控制，即在投入阶段所进行的控制，实质上是一种预防性控制，如质量预控就属于事前控制。②过程控制，也称为事中控制，即在转化阶段所进行的控制。如工序质量控制就属于过程控制。③事后控制，即在输出阶段所进行的控制，如项目交工验收阶段所进行的质量控制。这种控制实质上是一种合格控制。基于沥青路面施工过程特点，对于沥青路面施工质量控制的重点是事前控制和过程控制两个阶段。

2、沥青路面施工质量管理控制特点

对照项目质量管理科学的发展，我国沥青路面建设的质量管理基本处于质量检验阶段，目前使用的检测方法及质量检验评定标准，在很大程度上属于事后认可。对于需要及时反馈的质量控制来说，具有明显的滞后性与被动性，无法起到动态控制作用。分析目前沥青面层施工的质量状况，原材料质量、混合料级配、油石比、温度、厚度等主要技术要素都存在较大的变异性，可能使路面质量产生过大波动，路面局部早期损害严重，使用年限缩短，部分项目通车一、二年后开始大规模维修，因此在路面施工中进行系统质量控制，提高施工质量控制水平势在必行。但是目前国内外对沥青路面施工过程控制缺少较为系统和完善的研究成果，前期准备工作以及施工现场缺少必要的技术指导，从而导致沥青路面的最终施工质量得不到有力的保证。

控制体系是通过对沥青路面施工中能直接影响工程质量的重要检测指标，如关键工序、重要工艺参数及关键设备的操作程序等，进行数据采集并及时分析处理，从而及时判定施工工艺是否得当，判别施工质量的优劣程度，变事后控制为有效的过程控制。

Silicon Carbide Micro-optical Components[J]. Acta Photonica Sinica, 2018, 47(12): 1214003

沥青面层施工质量控制是公路工程项目质量管理的组成部分，在施工质量控制过程中，用系统观点及控制原理，建立适用的技术指标体系，明确控制目标，建立统计控制与技术诊断相结合的调控机制，即动态质量控制方法达到监控、纠偏、改进、提高的动态施工管理过程，最终铺筑出高质量的沥青路面。

沥青路面的施工是一个复杂的过程，对其过程中关键环节的控制研究是多方面的，只用一两个指标是不能全面反映施工过程和控制施工质量，为此，需要建立一个系统的指标控制体系。质量管理与控制体系是由许多的有内在联系的单项指标组合而成，在设计时，既要从总体全面考虑整个体系所应包含的内容及其框架，也要逐一考虑各个单项指标的含义、适用范围和计算方法等。

3、沥青路面施工质量控制原则与发展

基于沥青路面施工特性，沥青路面施工质量控制应注意以下原则:

（1）主动控制原则，由于沥青路面施工具有工程规模大、投资巨大、控制难度大、变异性大等特点，如果前期准备出现问题，后续很难纠正或需付出巨大代价，因此沥青路面施工中必须做好事前准备和事前控制，包括设计审核、原材料准备、设备检验、工艺管理考核等。

（2）系统平衡原则，沥青路面施工是一个系统过程，包括前期准备、施工过程，应从系统平衡角度进行前期准备和过程控制，施工过程又可分为拌和、摊铺、碾压等工艺过程，也需要从系统平衡角度控制各个工艺过程连续、平稳、有序，从而为保证路面质量均匀稳定建立基础。

（3）整体与细节原则，沥青路面施工是一个复杂过程，既要建立整体过程控制体系，又要保证每个细节质量控制，只有细节的质量得到保证，整体工程的质量才能得到保证。也就是只有控制好每一车混合料质量，才能控制好每lm路面质量，进而才能保证整条公路路面质量，实施全面质量管理体系。

（4）过程控制原则，只有通过加强过程监控，才能及时发现影响施工质量的问题，以便及时采取措施，保证质量稳定。

为了提高沥青路面施工质量控制水平，还需要进一步改进和完善控制方法和体系:

（1）实施全面质量管理控制体系，沥青路面施工是一个复杂过程，影响因素环节众多，提高施工质量控制管理水平是提高沥青路面质量的必要条件，建立全面系统的施工质量控制管理体系。

（3）建立基于概率统计的质量控制体系，只有建立基于概率统计的控制体系才能客观全面的检测评价路面施工质量，判别施工过程控制状态，为施工质量控制提供基础数据，并为工程验收和实施按质支付提供依据。

（3）实施按质支付的质量管理体系，可调节支付形成了契约形式激励机制，促使承包人提高工程质量，明确细化质量管理验收标准，提高业主质量管理的效率和效果，保护投资人利益。

四、结论

本文分析了我国沥青路面施工质量控制的现状和主要问题，结合沥青路面施工质量控制工程实践，从设计、材料、工艺过程、检测评价等方面系统分析质量控制关键环节和相应技术措施，具体总结如下:

1、研究分析了集料、沥青等原材料对沥青路面施工质量的影响，提出了原材料供应、生产、管理等方面的质量控制要点和措施；

2、结合实际工程中沥青路面典型病害，分析了沥青路面施工质量控制的主要问题及改进措施，提出了应充分考虑影响质量的各个因素，应从系统、过程、整体的角度进行沥青路面施工质量控制；

3、总结提出了沥青路面施工质量控制体系的基本原则:系统平衡原则、整体与细节原则、过程控制原则。

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TU138

1674-3954（2011）03-0073-03

陈远军 （1975-），男，交通部监理工程师，上海先行建设监理有限责任公司，上海200070。现任京福铁路客专闽赣段监理5标上海先行监理部副总监理工程师。