高速公路沥青路面早期破坏与防治

孟丽娜

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西太原 030006)

1 早期破坏的主要形式

1.1 路面结构性破坏

路面结构性破坏是沥青路面早期破坏中最严重的一种破坏形式。这种破坏主要是由于行车荷载对路面结构层会产生反复作用，而路面结构层的承载能力不能抵抗该作用而使其产生整体性破坏。这种破坏产生的裂缝首先主要发生在温度变化最大的上面层，并迅速向中、下面层甚至基层延伸。随着时间的增长，结构层沥青老化，导致其抵抗裂缝的能力逐渐降低，产生的裂缝量逐渐增加，在行车荷载、温度变化等因素的影响下，就会产生以裂缝为中心的下陷形变，使得在裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏(如图1所示)。

1.2 水破坏

水破坏是由于降水透入路面结构层后使路面产生网裂、坑洞、唧浆等早期破坏的一种现象，大致有3种不同情况:

1)网裂。

因上面层空隙率大，透入上面层的水便会快速渗入中面层，滞留在中面层的水在未进入下面层前，对中面层浸蚀而使得其强度变弱。在行车荷载的反复作用下，行车道的轮迹带上产生网裂形变，有的甚至产生明显辙槽(如图2所示)。

图1 底基层先开始的结构性破坏

图2 上面层网裂形变引起路面局部松散

2)坑洞。

由于中面层密实度较高，水透入上面还未往下渗透前，上面层就已经产生水破坏(如图3所示)。

3)唧浆。

如果在下面层顶面设有下封层或粘结防水层，则滞留在上面层的水透过中面层进入下面层后，就不容易继续向下渗透，则滞留在下面层内的水会使其强度减弱，随着时间的增长，沥青产生剥落，沥青混凝土松散，沥青上面层产生网裂形变，甚至产生坑洞，洞中产生积水(如图4所示)。上面层、中面层和下面层各层间均不能有水侵入并滞留，无论哪一层有水并滞留，则该层就会产生水破坏。

1.3 严重辙槽

图3 产生在上面层的坑洞

图4 沥青面层产生的坑洞

1)产生下面层和基层粘结不良的情况主要有:基层清扫不干净、喷洒在基层上的透层油不均匀等，这样，在行车荷载的反复作用下，在面层的施工接缝处便开始产生推移，进而会在轮迹带两侧产生，直到造成严重裂缝(如图5所示)。车辆荷载作用下，面层不平整会愈加明显，在轮迹带上形成波浪，有些波浪在不同程度上产生严重辙槽。

图5 轮迹带上形成的波浪辙槽

2)一般情况下，柔性路面上产生的辙槽比半刚性路面上产生的辙槽更为严重。因为半刚性材料层所产生的压缩形变极小(可忽略不计)，则它的下承层(即土基层)所受到的压应变就会很小，这样，应变力反映到上面层上的可能性也会很小;而柔性路面上所产生的辙槽由于一种综合形变造成的，它是由沥青面层、柔性基层(底基层)及土基层等很多部分产生的永久形变组成，所以柔性路面所产生的辙槽比半刚性路面产生的辙槽更为严重。

2 早期破坏的原因

2.1 重要外因

1)近年来，行驶在高速公路上大轴载(有的最大轴载达240 kN)、轮胎充气压力大(有的达到1.0 MPa～1.2 MPa)的重型货车数量明显增加，这些重型货车对路面的行车荷载是促使沥青路面产生早期破坏的重要外因。

2)降雨量的大小和高速行车是对路面造成严重水破坏的重要外因。

3)夏季连续高温，路面产生泛油现象是对路面产生严重辙槽的重要外因。

2.2 重要技术内因

1)原材料的影响。

a.矿料的针片状含量、级配和均匀性严重影响沥青混合料的质量。

b.各项目所在地气候、交通条件等均有所不同，应选用沥青的种类及标号与项目所在地条件相适应，要充分满足设计、施工的要求。

2)路基施工缺陷的影响。

路面产生早期破坏与路基施工质量有关，如软土地区，因该地基稳定性差、作换填或片、块石排淤处理不彻底、路基填筑的密实度不足、填筑材料液限偏高、路堤的不均匀沉降等都会导致路面产生早期破坏。

3)施工因素的影响。

a.沥青混合料的配合比不合理;

b.拌和设备出现意外情况;

c.摊铺机具的性能较差、操作方法不规范，影响摊铺时的平整度;

d.沥青混凝土压实机具配置不合理，压实方法不科学，影响路面面层的平整度。

2.3 重要非技术内因

1)不合理工期，由于项目本身工期紧，有的项目投标时要求是3年工期，而实际进场后却要求两年完成，一味的抢工期，必定严重影响工程质量;

2)不合理标价，最低价、不合理标价中标是影响工程质量难以达到优良工程标准的重要非技术内因。

2.4 养护与管理

路面早期养护措施不到位、养护方法不完善、允许超载车辆随意进出未开放路段也是导致沥青路面产生早期破坏的原因。

2.5 水破坏的重要内因

1)孔隙率:沥青混凝土上面层的孔隙率大于7%时，水易进入面层导致水破坏。

2)压实度:片面强调平整度而忽视了压实度。

3)沥青混凝土的不均匀性:沥青混凝土的离析现象和不均匀性导致沥青混凝土面层随机分布着数量不一的薄弱点位，降水在一些薄弱点位被快速行驶的车轮产生的大动水压力压入上面层，在中、下面层的沥青混凝土不是很密实的情况下，水会被一直压到下面层的底部直至基层。基层顶面的滞留水在行车荷载的反复作用下形成白浆，白浆由快速行驶的车辆挤到上面层，这样，经过压入水和泵出浆的反复作用，沥青产生剥落，沥青混凝土变得松散，形成积水坑洞。

4)面层裂缝:新铺沥青面层产生的裂缝一般仅到表面层的上部，在气候变化、行车荷载等作用的影响下，裂缝会继续向下延伸直至使基层在相同的位置产生裂缝。随着时间的增长，裂缝会越来越严重。

2.6 严重辙槽的内因

1)连续式密级配沥青混凝土抗形变能力、承受重载交通的反复作用的能力差的缺点是导致路面产生严重辙槽的内因。

2)沥青混凝土中面层因自由水的进入且长期滞留而使其强度减弱，沥青剥落直至松散，路面开始产生较严重辙槽，雨水透过辙槽更多更快地进入中、下面层。将上、中、下面层全部挖除后，基层却完好无损。

3 早期破坏的预防措施

3.1 结构性破坏产生的裂缝

1)在路基施工过程中，特别是道路改造工程的拓宽路段、台背回填处要严格控制填料均匀、厚度符合标准要求，确保压实度达标、合理处理纵向冷接缝能减少结构性破坏产生的裂缝。

2)选用优质沥青能有效减少温度裂缝的产生。

3)沥青混凝土拌和均匀、减小空隙率、提高压实度、增强混凝土强度会减少面层表面的薄弱处。

4)防止沥青面层反射裂缝的产生，就应当在基层施工中，注重施工缝的处理质量，及时养护，提高基层的整体强度。

3.2 水破坏

1)选择合适的沥青混凝土类型。

沥青路面各面层尽量使用空隙率不大于5%的透水性差、抗滑性能良好的、高温抗永久形变能力优于沥青混凝土连续级配的密实型沥青混凝土作为表面层。

2)增强沥青与碎石的粘附性。

施工粗集料避免使用酸性石料(花岗岩、玄武岩等)，选用针入度较小的优质沥青并加入抗剥落剂，细集料的含泥量符合标准要求，以增强沥青与碎石粘附性。

3)提高施工质量。

选用符合设计及规范要求的原材料，拌和要均匀，防止粗细集料离析，严格控制混合料的拌和温度、出场温度、摊铺温度。

4)严格控制超载车辆。

公路管理部门应该按照相关法律法规的要求对超载车辆进行强制卸载，严禁超载车辆进入。

5)优化设计。

为避免遭受水破坏，在沥青各面层间喷洒防水材料，在面层表面形成不透水的薄膜封层。

3.3 严重辙槽产生的裂缝

1)为增强沥青混合料的粘结力，应选用合格优质的原材料，严格控制细集料含泥量及矿粉掺量。

2)为防止沥青混合料产生离析，应严格控制沥青混合料的均匀性。

3)严格控制施工各环节中的混合料温度。

4)严格控制各层的压实质量。