公路工程施工过程中路面裂缝的成因及质量控制方法重点探寻

刘维

摘 要： 我国当前的公路建设中，半刚性基层沥青路面的主要的结构形式。该种结构具有表面平整、耐磨性好、安全性高、易于维护等优点，作为公路路面是比较优秀的结构选择。但沥青路面裂缝问题始终是难以结局的难题，本文将从公路工程施工过程中路面裂缝的成因角度出发，探讨公路工程施工过程中的质量控制方法，以期提出若能够干切实有效延长沥青路面寿命的施工策略。

关键词： 公路施工;路面裂缝;质量控制

【中图分类号】U416.2     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）07-0117-01

上世纪60年代以来，随着我国经济发展水平的提高、工业建设速度的增加，尤其是石油资源的开发利用，沥青路面结构逐渐取代砂土路面成为公路建设的主要结构选择。进入80年代后，工业发展水平的进一步提高使得高速公路的建设提上日程，沥青路面具有表面平整、耐磨性好、安全性高、易于维护等优点，是高速公路的主流结构选择。然而，随着时间的推移，我国早期建设的沥青路面公路或多或少都出现了裂缝问题。

1 公路裂缝的危害

半刚性基层沥青混凝土路面是我国高等级公路的主要结构形式，但该路面结构在运营早期容易因裂缝而出现各种病害，其中道路裂缝是半刚性基层沥青面层最主要的早期破坏形式之一。如何有效地控制其产生、发展和降低对路面结构疲劳寿命的影响至今仍是道路工程界面临的一大难题。

裂缝不仅影响路面的美观，还会严重降低公路的使用性能。除影响行车平稳外，还会降低公路的结构强度，降低车辆的摩擦力，使行车操控性能下降，行车安全性降低。裂缝还会随着公路的使用进一步扩张，如不妥善处理，最终会导致公路出现结构性破坏，失去交通使用的功能。公路裂缝不仅缩短公路的使用寿命，还会增加公路的维护成本，其危害不容小觑。

2 公路裂缝的成因分析

沥青路面的裂缝多出现在冬季，其成因相对复杂多样，下面介绍我国公路裂缝问题的几种主要成因。

2.1 反射性裂缝。沥青材料的导热性能比较差，因此沥青路面的面层上下层温差变化幅度较大，沥青路面表层因季节和昼夜变化，温差变化大，下层则温差变化小。这种温差变化差异导致沥青路面表层和底层因冷热变化产生的拉伸与收缩幅度不同，对路面的沥青材料产生拉力。这种拉力长期作用下，产生的拉应变形超过沥青材料的屈服应变极限，就会造成路面出现反射性裂缝。反射性裂缝是由上下应力变化而产生的，所以大多数是垂直于路面的。公路本身要承受通过交通工具的荷载，交通荷载会使得公路局部受力情况更加复杂。研究认为，沥青公路的反射性裂缝处的应力状态更易受交通荷载的影响而产生不稳定的形变，更易导致沥青材料疲劳，加剧裂缝的形成和扩张。

2.2 温度裂缝。温度变化会使沥青材料的性质产生变化。温度下降时，沥青变硬并且收缩，这种收缩会产生拉应力对抗路面的抗拉力，产生裂缝。等到温度上升时，沥青开始膨胀，裂缝也会随之扩大。温度裂缝是由于材料的收缩和扩展产生的，多为横向裂缝。一年之中的气候变化和一天的昼夜变化会使路面反复经过收缩和扩张，这导致拉应力对抗抗拉力和内应阻力循环，这种循环变化会使路面材料出现疲劳，进一步降低路面寿命，加速裂缝的形成。

2.3 外界破坏性裂缝。除温度变化导致的两种裂缝外，外界环境的破坏也会使路面出现裂缝。这其中，最为常见的就是水损害性裂缝。水可以进入路面的沥青和其他材料的缝隙中，使路面粘结力大幅降低，导致沥青和集料脱离，产生裂缝。路面渗水还会加剧温度形变，导致路面变软，降低路面的结构强度。除水损害外，因路面下的管道施工，机器铲雪，重型卡车荷载等原因也会对路面造成机械性损害，这些损害大部分是不可逆的，一旦出现裂缝，很难再进行修复工作。

3 公路施工中应对裂缝的措施

3.1 使用优质材料。研究表明，使用改良型沥青在其他条件都相同的情况下能刻较大程度的改善公路出现裂缝的问题。沥青的混合比例和其他材料的选择也会影响路面的结构强度，在道路施工的过程中，必须严格依据国家制定的道路施工工程规范选取合适的沥青和集料，依据现实条件进行合理的水泥配比。材料进施工现场时，必须有专人验收，不合格的材料一律禁止使用。混合时的比例必须精确控制，尽量减少误差。对搅拌工艺也要不断改进优化，注意保持湿度，尽快碾压成型。

3.2 铺设土工织物。土工织物是一种在路面下铺设土工织物作为夹层，防止突然与沥青材料互相渗透的公路施工技术。该技术可起到隔离和排水功能，能有效增强路面地基承载力，还可减少渗水对路面基底的损害。

土工织物在防治路面裂缝方面具有如下优势：第一、土工织物作为中间夹层，可以将不同类型的材料之间隔离开来，起到保障路面结构稳定的功能;第二、土工织物可以封闭膨胀和冻胀的土壤层，并且防治水分渗入路面结构，降低水损害;第三、土工织物的结构整体稳定，可分散路面的应力，将结构拉力转移至土壤层中，提升结构整体稳定性，增强路面承载能力;第四、土工织物本身的有一定吸水和排水的效应，可以有效帮助地基排水;第五、土工织物有一定防护能力，对地下水冲蚀、土層变动都有一定抵抗能力。

3.3 改良基层路面铺设工艺。对于旧的混凝土路面而言，在其基础上铺设沥青路面时，应当采取科学的工艺方式旧路面变形而将应力传导至沥青路面上致使路面裂缝出现。对旧的路面进行碎石化处理是一种行之有效的方法。

基层路面碎石化是将原本的混凝土路面破碎成微小颗粒后，再在其上铺设沥青路面，这种方式从根源上消除了基层的集中应力和形变，可有效减缓裂缝产生的速度。

3.4 优化路面内部排水结构设计。水损害也是路面裂缝的一大重要成因，设置合理的排水系统可以降低减少水损害对路面的危害。目前主要的路面内排水系统主要是设置排水基层，这项技术多用于国家级高速公路，在路面基层的碎石和道路基底之间设置一层具有孔隙的排水稳定层。该层面由水泥和有一定孔隙的集料混合而成，既能保证有足够的强度对抗形变，又可以有效排出路面内部的水分。该层面的设置减少水损害对路面的伤害，有效增加了路面的强度和使用寿命。

结束语：致使路面出现裂缝的原因有很多，除科学合理的后期维护工作外，在施工进程中就通过合理的方式延长路面寿命，延长裂缝出现的时间，降低其扩大的速度，也是值得仔细思考的问题。沥青路面出现裂缝是一种普遍现象，是一种不可抗力，因此，相关的研究和预防工作还有待进一步的展开。

参考文献

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