麦积山旅游景区麦贾公路路面病害分析及处理措施

贾亚军

（甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020）

0 前言

路面在行车荷载和自然因素的综合作用下，将会出现各种损坏的现象，比如翻浆、裂缝、车辙、沉陷、拥包等。随着损坏的出现，路面行驶质量必然下降，从而影响到行车的舒适与安全，并大大增加了道路的养护费用[1]。麦贾公路是通往麦积山景区的重要道路,也是途经我院并与市区、火车站连接的唯一通道，于2004年6月建成投入使用。因公路沿线工程地质、水文地质条件复杂，加上2009年10月天宝高速开通后，由于交通量剧增、车型构成复杂等问题，出现了多种病害，现加以分析并提出处理措施。

1 麦贾公路病害分析

经过笔者2012年6月份实地勘测、调查及检测，分析查明了该公路形成病害的原因。麦贾公路路面损坏现象是各种因素作用于路面结构的结果，而路面损坏的模式主要有以下几个方面：裂缝类（纵向裂缝、横向裂缝、龟裂、块裂）、变形类（翻浆、车辙、沉陷、波浪拥包）、表面损坏类（磨损、坑槽）、其他类（泛油、磨光、冻胀）。

1.1 裂缝

裂缝产生原因分析

沥青路面产生裂缝主要是由于温度的变化、水的侵蚀在行车的荷载，特别是在超载车辆的的反复作用之下以及地基的纵向不均匀沉降出现了裂缝，春融以及白昼温度的剧变，造成路面和基层的张力作用，当温度变化大于张力的变化范围时以及基层的反射出现了横向裂缝，横向裂缝的方向垂直于道路中心线，裂缝间隔不等，裂缝数量逐年增加。自天宝高速开通以后，该路段行车量剧增，而行车的反复作用、地基不均匀沉降、行车过大荷载、施工接缝质量差导致结构承载能力不足是形成路面的纵向裂缝，纵向裂缝的方向基本上平行于道路中心线，一般发生在距路边缘3～5 m的车道内，尤其K2+300～K5+600段较为集中，裂缝的形状有两种，一种是直线型另一种是纵向弧形且两端向路堤边缘延伸。横向纵向裂缝交错形成网状裂，网裂常伴有沉陷和唧浆现象。由于纵横向裂缝导致结构承载力不足或是由于唧浆引起的过量局部沉陷。当网裂发展到一定程度加上温度、沥青老化以及基层反射裂缝变形成了龟裂，龟裂是大面积的网裂，尺寸约为50 cm×50 cm到300 cm×300 cm[2]。在以上各种病害发展过程之中水一直起到加速发展的作用，其原理是沥青混合料是矿料和沥青之间相互作用形成的粘结力和沥青材料本身的黏聚力，沥青和矿料相互作用使沥青在矿料表面产生化学组分的重新分布，在矿料表面形成一层扩散结构膜，此结构膜以外的沥青称为结构沥青，此膜以外的沥青称为自由沥青。由于裂缝的产生导致水分介入到沥青与集料与集料界面上，并逐渐进入到结构膜，改变了沥青、集料和水分之间的关系，导致沥青在矿料表面的剥落，进一步加速路面的毁坏。而沥青路面的水毁机理在此不做过多讨论，主要考虑沥青与集料粘附性是否不足，二是水分渗入道路沥青混合料内部，使水分侵入到沥青-集料界面上。

1.2 变形类病害

变形类病害产生原因分析

变形类病害主要是由于集料本身的性能、车载特别是超载、基层的稳定性以及不恰当的施工造成的病害。麦贾公路每年当冬天气温降低,路基上部土体温度降低到-3℃～-5℃时,土体内的毛细水和薄膜水都开始冻结。如果冻结线暂时停留在某一深度处,下层未冻区内的毛细水和薄膜水会源源不断地向冻结线处聚集,并随即冻结形成一个含有大量冰晶体的聚冰层。随着冻结线的逐渐向下推移和停留,在更深处还可能形成新的聚冰层。与此同时,路基土体发生不均匀冻胀,路面被抬高,甚至出现冻胀裂缝,严重者可能隆起几十厘米。春天气温回升,路基的冰晶开始从冻层上部融化,或从上、下两面融化。因而路基中部化冻比两侧快,并形成一个凹槽,路基凹槽中大量水分不能排出,甚至变成稀泥,就使道路失去承载能力。道路在行车作用下路面被进一步压坏,泥浆从路面裂缝里挤出来,产生翻浆的现象。结合实际情况，分析得知主要是由于基层的不稳定造成的，当基层在铺筑路面时没有达到晾晒的时间造成基层含水量偏高，或者路面的裂缝在雨水的侵蚀作用下逐渐进入到基层造成基层承载能力的下降，当在车辆的反复荷载作用下失去原有的刚性，导致路面的承载力下降而形成翻浆现象，不但影响了路面的平整度也给行车安全带来了严重的影响。由于车载能力的不断提高给路面本身提出了严重的考验，产生车辙的主要因素就是路面本身的承载力低于车辆荷载、路基或基层发生剪切破坏造成的现象，车辙的主要形式有结构型和流动型，结构型其主要是由层间结合、交通荷载、面层厚度不合理等原因造成的；流动型主要是由于原材料本身的问题、集料配合比、集料粒径与厚度匹配问题、施工质量、温度、坡度等因素所引起的；磨损型由于集料耐磨性差、交通量过大造成的；压实型由于施工追求平整度造成的。

1.3 表面损坏类病害

表面损坏类病害原因分析

表面损坏类病害是由于路面面层的表面局部松散造成的表面破损，根据严重程度分为坑槽和磨损。坑槽是路面破损而形成的深洼，坑槽的深度一般大于2 cm，面积在0.04 m2以上。如果小面积坑槽较多，又相距很近（20 cm以内），应合在一起计算。沥青路面的坑槽一般都有一个形成过程，起初局部龟裂松散，在行车荷载和雨水等自然原因作用下逐步形成坑槽。究其破坏原因有：压实不足性坑槽；在施工时混合料温度太高，使得沥青老化，粘接力下降，脆性增加，导致压实不够，粘接不牢，在车载作用下形成坑槽，还有一种是混合料温度偏低，摊铺不均匀导致压实度不够形成坑槽；厚度不足形成坑槽，沥青上面层个别地方厚度不够在车载作用下，部分混合料容易“带走”，形成坑槽；水损坏性坑槽，这种坑槽在路面早期破坏中是最常见的坑槽，其形成过程如下，开始阶段水分侵入沥青与集料的界面，以水膜或水气的形式存在，影响粘附性，在反复荷载作用下，沥青膜与集料开始剥离，逐渐形成麻面、松散、掉粒，最后形成坑槽。水损破坏机理主要是从沥青面层上午下面层开始的，水分进入沥青路面，滞留在基层面上，沥青下面层往往是空隙率较大的混合料，空隙中充满水，给水损坏提供了条件，当集料与沥青膜剥离后，沥青混合料不再是一个整体，集料在荷载作用下，对基层产生了力的作用，使基层的局部松落形成灰浆，从路面的裂缝向上挤出，在沥青路面上形成白色的唧浆，如此循环不断，水毁形成坑槽是其必然。磨损是由于车载的作用以及路面面层集料和沥青自身的原因，出现面层集料的剥落，逐渐丧失了抗滑、耐磨等特性。

1.4 其他病害分析

麦贾公路路面的其他病害集中在K0+000～K2+200段，主要包括泛油、磨光、冻胀等，这些病害的出现意味着路面表面功能减退。泛油主要沥青从沥青混凝土层的内部从下向上移动，使表面有过多的沥青，主要是由沥青用量过大、稠度太低、热稳定性差引起的，有时也可能是低温季节施工，层铺法沥青路面的嵌缝料失散过多，气温转暖后，车载作用下多余的沥青溢出表面而形成的这主要是由于混合料击实功能不够、施工控制不严格以及少数施工单位习惯使用沥青用量较大的混合料[3]；磨光是路面原有粗构造减退或丧失，导致路表光滑，主要原因是车轮反复作用，集料表面逐渐磨光；冻胀是由于路基下部的水分向上聚集并结成冰引起路面结构膨胀造成路表拱起和开裂，见图1。

图1 2012年6月麦贾公路沿线路面损坏类型调查结果

2 麦贾公路病害处理措施

2.1 裂缝处理措施

针对由于裂缝所造成的连续性病害首先从沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压做以下分析：沥青混合了是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料、矿粉以及外加剂组成，粗集料分布在沥青与细集料形成的沥青砂中，细集料又分布在沥青与矿料构成的沥青胶浆中，形成了具有一定内摩擦和粘结力的多级网络结构，由于各种材料用量的比例不同，压实后沥青混合料内部矿料颗粒的分布状态、剩余空隙率也呈现不同的特征，形成不同的结构，而具有不同结构特征的沥青混合料在使用时表现不同的性能，这些组成材料在混合料中由于组成材料质量的差异和数量的多少，可形成不同的组成结构并表现为不同的力学性能[4]。而沥青混合料在拌和的时候老化较为严重，加上运输以及碾压造成温度的降低都影响了混合料的路用性能，这些都只能通过科学的管理，进一步减少这些不可避免的因素，合理的级配条件之下，注重混合料的压实度，尽量降低集料的空隙率提高抗荷载能力，减少由于各种外在和内在因素造成的裂缝。

2.2 变形类病害处理措施

针对上述情况只有通过合理结构组合设计、材料的合理选用、最优配合比以及严格的施工质量控制（控制摊铺、压实、温度、厚度、密度、均匀性、平整度）才能控制车辙小于15 mm范围之内。伴随着车辙和翻浆经常还会出现路表面有规则的纵向起伏和局部拥起的波浪拥包，面层混合料的稳定性不足在车载作用下形成波浪拥包的根本原因。

2.3 表面损坏类病害处理措施

路面坑槽应在不中断交通的情况下快速修补好，这需要先进的路面综合修补设备作保证。目前路面坑槽的修补方法根据使用的路面综合修补设备分为两种，一种为冷补法（如美国H.D.公司生产的PRO-PATCHTCM415-160型沥青路面综合修补设备）。一种为热补法（如美国热能公司生产的“修路王”沥青路面综合修补设备）[5]。这两种修补方法现已广泛应用于公路沥青路面坑槽修补中，但各有优缺点。冷补法可适用于不同深度的坑槽修补，但坑槽修补后存在明显的接缝，如处理不好易渗水，使接缝处出现唧浆，造成新的破坏，修补所需时间较长，雨天及寒冷季节施工质量不能保证；热补法可基本适于全天候修补坑槽，坑槽修补后无接缝，修补所需时间短，废料可以重新利用，但对于较深的坑槽修补效果不易保证[6]。

2.4 其他病害处理措施

对于路表轻微泛油，表面石子仍外露的路段，可不作处理；对于因局部施工质量差引起破坏的，宜按坑槽修补方法处治；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。

3 结语

影响路面破坏的因素很多。在分析病害及处理过程中,应根据其成因从路面设计、原材料进场到具体施工,有针对性地采取一系列预防和改善措施。同时必须建立、健全质量保证体系,从管理部门、设计部门到施工部门,层层重视、层层控制、层层落实。只有这样,才能从根本上减少沥青路面破损现象的发生,使旅游景区道路养护质量全面提高,更上新台阶，而通过对麦积山景区道路路面病害分析与提出处理措施，对全国其他地区旅游道路维护具有重要的借鉴意义。

[1]栗振锋.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2007.

[2]姜志青.道路建筑材料试验实训指导[M].北京:人民交通出版社,2005.

[3]曹鸿,张军慧.矿山企业场外公路旧路改造的现状与建议[J].甘肃科技,2007,23(12).

[4]俞高明.公路施工技术[M].北京:人民交通出版社,2007.

[5]贾亚军.土力学地基基础[M].成都:西南交通大学出版社,2011.

[6]齐丽云,徐秀华.工程地质[M].北京:人民交通出版社,2005.