沥青路面推移病害成因及预防的若干建议

张高鹏，朱 飚

（1.晋中市交通建设质量安全监督局，山西 晋中 030600；2.晋中市交通运输局，山西 晋中 030600）

0 引言

在已经建成的公路上路面结构以沥青面层居多，且大部分路面使用状况是比较好的。不过还有一部分铺筑的沥青路面建设水平也不尽如人意，一些路面出现了一些损坏，其中，沥青路面推移病害在新改造公路上表现为甚，经济损失较大，还有一定的社会负面影响。

“质量是工程建设的永恒主题，交通作为向社会提供公共产品和公共服务的部门，在新的历史时期，我们应向社会、向人民、向国家交一份什么样的产品，是经久耐用、外表美观、使用方便的优秀结果，还是金玉其外、败絮其中的劣质产品，这是关系到交通行业形象，关系到交通行业是否是一个负责任行业的大问题”。“质量是工程的生命，更是一个行业的生命。如果几年后我们建成几万公里高速公路没到大修年限就大面积翻修，我们今天所为之奋斗的事业就可能被否定”[1]。

我们在相关单位、部门的大力配合和支持下，对沥青路面推移早期损坏问题进行了初步调查研究，我们选取一条出省公路，进行了专项调查和检测，通过对检测数据的分析，结合现有公路工程理论和实践，对沥青路面推移病害成因及今后预防措施进行了初步探索。

1 调查和检测的基本情况

2014年8月，我们组织工程技术人员在相关部门的大力支持和协助下，对交通量较大的出省道某公路进行了对比检测和调查。

1.1 现场检测

我们通过对现场推移病害路段和同车道未推移损害良好路段进行了不同轴载（10 T轴载，轮胎接地压强0.7 MPa；20 T轴载，压强1.3 MPa；30 T轴载，压强1.3 MPa）对比弯沉检测（选点与检测见图1、图2）。取点10组60点，取得对比检测弯沉数据60个，同步钻芯取样20个，对沥青面层与层间结合情况与芯样完整情况进行了对比。

图1 工作人员选取点位

图2 弯沉检测

1.2 室内试验

本次调查采取沥青面层与路面基层同时钻取芯样，共钻取芯样20个，主要从钻取芯样层间结合情况、基层芯样完整性情况、完整性较好的基层芯样抗压强度试验以及沥青路面混合料级配等进行了室内试验。

2 沥青路面推移病害成因分析

2.1 超限超载车辆的破坏因素

超限、超载治理近几来通过出台相关法规文件、处罚措施，以及执法人员严格执法等，效果是明显的，但在暴利的驱使下，超限、超载仍未彻底杜绝，在个别公路仍有零星存在。

超限超载车辆对路面的损坏表现在轴载换算次数上，按照国际上公认的轴载换算方程，对柔性基层换算指数n=4，而对无机结合料稳定集料半刚性基层，随着上下层模量比的不同，n的变化在4～15之间，如果不考虑其他因素，单纯按几次方计算，则超载车辆换算（见表1），一辆后轴200 kN或者300 kN的超载车换算为100 kN的标准车，对半刚性基层沥青路面来说就可能达到数百、数千甚至几十万辆。

表1 不同基层沥青路面车辆轴载的换算

某公路，设计寿命为累计每车道408万辆车次，根据交通统计和表的换算公式，某公路仅上半年换算交通量就达到了262 687万辆，相当于设计寿命的643倍。但是对于沥青路面推移损坏原因，都归咎于超载车辆是不科学的，因为同样受超载的影响，同一车道并未全部损坏，盲目地将早期推移损坏的原因都归咎于超载车辆是无助于总结经验教训的。通过这次调查和检测，就是用同车道对比检测的方法进行的。这次调查检测研究，就试图从管理、设计、施工以及后期养护方面找出一些真正的原因，为今后提供借鉴。

2.2 试验数据分析

2.2.1 弯沉检测

表2 弯沉检测数据

从弯沉检测数据分析（见表2），某公路路面设计弯沉是33（0.01 mm）,用标准轴载弯沉检测未损坏路段，平均弯沉值为23.1（0.01 mm），这一检测结果说明：该路施工质量达到了设计要求。而当轴载标准提高到200 kN时，路面弯沉检测未损坏路段平均弯沉值上升为66.7，上升比例为228.7%。轴载提高到300 kN时，相应弯沉值上升为82.7，比标准轴载上升比例达到了358%。尽管轴载提高后弯沉值上升较大，但这些路段均未发生推移损坏，可见超载车对路面推移病害的产生不是唯一因素。

从弯沉对比检测和现场调查情况分析，损坏路段的平均弯沉值大于未损坏段的平均弯沉值，在标准轴载弯沉检测中推移损坏段检测10点，有6点弯沉值大于设计弯沉，合计占到检测数的60%，由此可知部分路基变形是形成路面推移病害的重要原因之一。

2.2.2 层间结合情况分析

从基层与沥青路面面层间结合情况分析（见表3），层间结合不良对路面推移病害的产生有一定的影响。对比检测良好路段比损坏路段的层间结合率高10%。但从损坏路段的芯样也有30%的结合完好率来看，层间结合的优劣不是造成路面推移病害的唯一原因。

表3 层间结合完好率统计

2.2.3 基层芯样完整性情况分析

此次调查共钻取芯样20个，其中推移损坏段10个，芯样良好的2个占20%；未损坏路段10个，芯样完好的6个占60%（见表4）。从表4数据看，基层施工质量是影响路面推移病害产生的又一原因，但从损坏路段仍有20%的完好芯样情况分析，基层施工质量非唯一原因。

表4 芯样完好率统计

2.2.4 基层芯样强度试验情况分析

此次室内试验，对钻取的基层芯样完整可做强度试验的4个芯样进行强度检测（见表5），分别为：2.14 MPa、11.4 MPa、4.20 MPa、10.27 MPa，75%的芯样达到了4 MPa以上，达到了设计强度要求，可以说明，基层施工质量总体处于受控状态，但从损坏路段芯样的强度2.14 MPa和3个未损坏的路段芯样的平均强度8.6 MPa分析，路面弯沉偏大和水泥稳定基层质量较差有可能是路面推移损坏的原因之一。

表5 基层芯样强度检测

2.2.5 沥青面层碎石级配试验分析

该项目沥青面层设计为（4+2.5）cm厚度结构，下层采用AC-20型混合料，上面层采用AC-13型混合料。由于钻取的芯样上下层无法剥离，我们采取对路面芯样进行两层混合的方法进行了分析。从级配曲线分析，未损坏路段和损坏路段级配差异不是很大，但实际施工混合料级配在4.75～19 mm段，比沥青路面施工规范给定的级配范围通过率偏大，换句话说就是这一区段集料偏细。

3 其他方面原因分析

3.1 设计方面原因

3.1.1 标准设计滞后

我国公路路面的现行设计标准是轴载100 kN，实际上达到200 kN，甚至超过300 kN的都时有出现，单位面积压强，轴载100 kN理论上是0.7 MPa,实际上超过1.3 MPa也是存在的。

3.1.2 设计理念落后，深度不足，标准偏低

设计上和工程建设上全寿命理念不够重视，国外公路的寿命一般在20年，甚至可以达到50年，而我们设计寿命仅为8年、12年、15年，形成了建的多、建的快、坏的也多、坏的也快的局面。在工程建设上是行政上定投资，技术上搞设计，设计单位往往是根据投资规模选择设计指标，这是其一。“十二五”期间的公路建设多数是在旧路上进行改造，设计单位对旧路基地质、水文、路基土密度等问题缺乏深入的调查和研究。前面提到的沥青路面推移损坏的重要原因是路基变形问题的产生，很大一部分与此有关，这是其二。设计时对交通量的增长预测严重失准，以某公路2014年5月——12月8个月的交通量统计为例，8个月1个车道通过折算交通量为71.8万辆，月平均约9万辆，而设计时12年的折算交通量仅为408万辆，实际上按现行交通量计算，其使用寿命不足4年。

从我们的调查情况和平时观察，公路路面损坏比较集中的路段多是弯道、大纵坡和诸如收费站等车速低、车辆行驶时间长、起步、停车频繁的路段以及路面宽度在7～8.5 m的双车道公路上。按照流变学的波兹曼叠加原理汽车荷载通过作用可以按荷载作用时间叠加，速度就是时间，例如对厚度15 cm的沥青层，车辆以100 km/h通过时，沥青底部同一点经受荷载作用时间为0.01 s，如果车速降低到10 km/h通过时，荷载作用就增大到0.1 s，也就是说，如果汽车荷载相同，通过1辆10 km/h的汽车与通过10辆100 km/h汽车作用时间是相同的。可以想象，重载车辆低速运行对路面的损坏是很大的，设计纵坡偏大、弯道半径偏小，二级路重交通干线采用8.5 m双车道设计都是造成路面损坏的原因[1]。

3.2 管理方面原因

管理方面最大弊端莫过于不讲科学的工期要求，公路工程有其建设的规律和自然规律，每一项工序都有其施工的最短合理时间，每一项工程都有其适合的和不适合的施工季节、温度。《公路沥青路面施工技术规范》1.0.4条规定，沥青路面不得在气温低于10℃（高速和一级公路）或5℃（其他等级公路）施工。可在实践中，为了赶在某一特定时间完成某一工程，抢赶工期，为了能在低温季节施工，迫使施工单位提高沥青混合料温度（造成沥青老化，黏结力下降）、提高沥青含量（造成高温季节路面稳定度下降）导致沥青面层失稳、破坏[2]。

3.3 施工方面原因

路基的沉降、变形是该路路面损坏的重要原因，而路基施工的压实，特别是小面积部位的压实，各建设单位、施工监理单位普遍重视不够，这也是公路沥青路面推移的最重要原因。其次，对沥青路面的重要原材料，沥青使用的标号偏低（该条路为90号沥青），根据推移损坏病害产生的时间上看（一般在每年的5月中下旬）沥青的高温稳定性十分重要，《公路沥青路面施工规范》4.2.2规定，山西省属于1～2气候分区，但这个分区跨度很大，北至大同，南至运城，适宜的沥青标号为80～100号，多年来我们一直用90号沥青。但按照国际相同气候条件，我国大部分地区也应该使用50号沥青，北方甚至到东北地区南部应该使用70号沥青，近几年在专家的建议下，大部分项目采用了70号沥青或是改性沥青，效果有了明显提升[1-2]。

4 关于沥青路面推移病害预防的几点建议

a）确实加强路基压实度的施工管理，严格层厚控制，重视标段结合部、段落结合部、新旧路结合部、构造物结合部、纵向结合部、横向结合部等薄弱环节的控制，把路基压实度工程做细、做实。

b）矿区路、干线路等重载交通路段沥青路面采用70号沥青，必要时使用改性沥青。

c）设计上，旧路改造时适当提高路基标高（建议提高1 m左右），适当提高纵向线形标准（降低纵坡、越岭路线隧道穿越、提高弯道半径）。

d）基层设计上在干线和重交通矿区路上采用半刚性基层和柔性基层的组合设计。

e）调整透层油喷洒时间，严格执行《公路沥青路面施工技术规范》9.1.5条规定，确保透层油渗透深度满足要求，以增加层间结合度[2]。

f）在沥青面层施工级配设计上和施工中严格按规范操作，大力推广机制砂掺配，以提高抗磨擦能力和嵌挤性。在施工中严格工艺管理，确保压实度，减小空隙率，注意防止沥青面层之间面层与基层之间的层间污染。

g）在建成路段，建议养护上采取高温季节洒水降温，尽量遏制重载交通通行，栽植高大乔木遮阴等措施，以提高沥青路面的高温稳定性。

5 结束语

这次我们组织的沥青路面推移病害早期损坏调查、检测分析研究工作，得到了相关单位、部门的大力支持，在此表示感谢。但由于水平所限，调查研究数据样本量偏小，可能还存在这样那样的问题，欢迎专家和同行们批评、指正。如果说，通过发表这篇文章，能在公路同行们之间起到研究、钻研技术问题抛砖引玉的作用，那我们就知足了。