高速公路沥青路面病害成因浅析及对策

摘　要：文章介绍了高速公路沥青路面的常见病害，简要的分析了病害产生的原因，并结合已有研究成果及工程实践总结了相应的预防措施和维修对策。 关键词：高速公路；沥青路面；病害；对策

近年来，为适应社会经济发展的需要，高速公路在我国发展迅速。沥青路面因为具有养护时间短、行车舒适、适应性强、养护维修方便等优点而被广泛采用。 但是高速公路沥青路面因为种种原因容易产生各种病害，如不及时处理将会影响道路的使用性能。最常见的病害主要为裂缝、车辙和推移、坑槽和泛油四大类，本文将分别介绍这四类病害的成因并总结相应的预防和维修措施。 一、裂缝裂缝病害有纵向裂缝，横向裂缝和网裂三种形式，以下将分别介绍。 （一）纵向裂缝纵向裂缝一般有两种：一种主要发生在紧急停车带或路肩部位，其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大，呈月牙形，这种裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大；另一种是发生在行车道部位，多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。 1、纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面 （1 ）地基原因。有些路段处于丘陵低洼、河谷处，地基土天然含水量较高，在设计及施工时未做处理，在高填土后，由于地基

土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。适用铁路、公路的边坡防护。适用的涵洞增强。适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强，进一步增强土坡，防止水土流失。矿山、坑道加固。

承载能力的差别出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂。 （2 ）路基施工原因。如果土基施工时天气干燥，局部路堤填料土块粉碎不足，路基压实不均匀，暗埋式构造处因构造物长度限制，路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够，或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好，都会造成纵向裂缝。 （3 ）水的渗透破坏。中央分隔带、路表、边坡等渗水，使局部路基受水浸泡后承载力值降低，在动静荷载的作用下，路基滑动产生裂缝，另外填料若为弱膨胀土，如施工中未做处理，渗水后含水量变化，也会导致裂缝产生。 预防纵向裂缝产生的主要措施是处理好地基，若路基分层填筑和压实得好，使路基尽可能均匀，特别在预先采取措施防止地表面水渗入地基的情况下，可以大幅度减少纵向裂缝的数量，同时显著延缓纵向裂缝出现的时间。 2、对于纵向裂缝的处治方法主要有以下几种（1 ）对于缝宽小于3mm 的裂缝可不作处理，大于3mm 小于5mm 的纵向裂缝，可将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。 （2 ）如纵缝进一步发展，出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm ，则需铣刨上面层和中面层（铣刨宽度为裂缝两侧各1m），并对裂缝按方法（1 ）先行填实，沿纵缝铺设玻璃格栅，摊铺中面层，然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m的玻璃格栅，最后再摊铺上面层。 （3 ）对于尚未稳定的纵向裂缝，除按方法（1 ）处治外，还应根据裂缝成因，采取排水、边坡加固等措施，以使裂缝稳定不继续发展。 （二）横向裂缝横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝，裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩，逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。 1、横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的。其成因主要有三个： （1 ）材料收缩引起横向裂缝。一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层低面裂缝。 （2 ）沥青及混凝土的温缩引起的裂缝。因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝，这种温缩裂缝在北方温差较大地区初冬一般宽度为3 ～5mm ，到严冬可加宽到10mm，最宽达到20mm，而到春季则又缩回。 （3 ）差异沉降引起的横向裂缝。在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。 因为温度变化引起的沥青面层本身收缩是造成横向裂缝的重要原因，所以自由沥青含量越多裂缝越多，选用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青，控制沥青用量，精选矿料，准确组成级配，或使用纤维等添加剂，均可有效减少裂缝。 另外还应设计合理的路面结构并且精心施工。 2、对于横向裂缝的处治方法 （1 ）对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的横向裂缝，如缝宽较小可不予处理，如宽度在3mm 以上，可将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹净尘土后，采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。 如缝宽在5mm 以上，可将缝口杂物清除，或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净，采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实，并用烙铁封口。 （2 ）对于由土基沉降引起的横向裂缝，如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm 以上的，则需沿横缝两侧各50cm～100cm 范围开槽，挖除上面层，按照方法（1 ）先将裂缝填实，然后沿横缝加铺玻璃格删，重新摊铺上面层。 （三）网裂网裂是相互交错的疲劳裂缝，形成一系列多边形小块组成的网状开裂，它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝，而后，在纵缝间出现横向和斜向连接缝，形成缝网。 网裂主要是由于路面的整体强度不足而引起的。一个原因可能是路面结构设计不合理，路基路面压实度不足，路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差；另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，产生网裂。另外，沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。 为预防网裂必须加强货车的载重管理，在路面出现裂缝时要及时修补处理。 网裂的处治方法如下：对于轻微网裂可用玻璃纤维布罩面，对于大面积的网裂、常加铺乳化沥青封层或在补强基层后，再重新罩面，修复路面。 二、坑槽路面上出现的坑槽，是龟裂、松散等其它损坏进一步发展的结果。 （一）坑槽的形成可归结为水损害和油损害两个主要方面 1、水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏的最常见的现象之一。在开始阶段，雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入，停留在基层表面上，在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层的细料并逐渐形成灰浆，使沥青面层与基层脱开，灰浆被行车荷载挤压，通过面层裂缝或面层混合料中的空隙唧到表面。在产生唧浆的位置，沥青面层产生网裂，接着一些碎裂的小块面层或基层材料被车轮带走，而逐步形成坑洞，并不断的扩大，最后形成坑槽。 2、车辆修理或机动车用油渗入路面，污染使沥青混合料松散，经行车碾压逐步形成坑槽。预防坑槽损害，首先要选用粘附性和抗老化性强的沥青，恰当采用集料，合理设计混合料级配；其次要严格控制混合料的出厂、摊铺、碾压及终了温度，确保压实度达到规范要求，确保沥青面层的厚度和平整度；再次要确保路表排水畅通，以预防为主，对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时科学的维修，避免其迅速发展为坑槽。 （二）高速公路的路面坑槽应在不中断交通的情况下快速修补好。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，即冷补法和热补法 1、冷补法首先测定坑横的深度，划出切槽修补的范围，用液压风镐切槽，用高压风枪将槽底、槽壁废料及粉尘清除干净。然后用喷灯烘干槽底、槽壁，并在其表面均匀喷洒一薄层粘层油。最后将准备好的热料填补至坑槽中，如厚度大于6cm 将分层填筑，从四周向中间碾压。 2.热补法首先根据坑槽修补范围确定热辐射加热板区域，将加热板调到合适位置，加热3min～5min，使被修补区域路面软化。然后将准备好的热料放到被修补处，搅拌摊平，并从四周向中间碾压。 三、车辙和推移车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙和推移降低了路面平整度，当车辙达到一定深度时，由于辙槽内积水，极易发生汽车飘滑而导致交通事故。 （一）车辙和推移形成的主要原因如下 1、行车荷载的影响。车辆按规定正常在行车道行驶，使得高速公路的交通渠化现象非常突出，随着车辆荷载作用次数增加，行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。 2、基层施工质量差。因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足，由于荷载作用超过路面各层的强度，使得路表变形过大而形成辙槽和推移。 3、沥青面层高温稳定性差。由于沥青混合料是一种弹塑性材料，如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低，在高温条件下，车轮碾压反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定极限，使流动变形不断积累形成车辙和推移。 预防车辙和推移病害，首先，要选取合适的筑路材料。选用低针入度，高软化点，低含蜡量的高粘度沥青和表面粗糙、嵌挤作用好，与沥青粘结性能强的集料，可在一定程度上缓解车辙的形成。其次，在施工中要加强控制压实度，是避免压实度不足引起车辙的有效途径。再次，在高温季节，应严格控制大型超载车通行。 （二）对车辙和推移的处治方法如下 1、对于连续长度不超过30m、辙槽深度小于8 mm、行车有小摆动感觉的，可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。 2、当沥青面层磨损、横向推移时，应清除不稳定层，用铣刨机拉毛，重铺面层。 3、当基层或土基不稳定时，应先进行补强处理后，再修复面层。 4、对于因基层施工质量差引起的车辙、推移，在重新摊铺面层前应先行处理好软弱基层。 四、泛油沥青混合料中的沥青在天气炎热时向上迁移到路面表面，而在冷天时又不存在逆过程，因而沥青积聚在路面表面，形成一层有光泽的沥青膜的现象为泛油。 （一）泛油的成因如下 1、混合料组成设计不当。混合料中沥青用量过多或空隙率过小，在车辆荷载反复作用下，多余沥青由下部泛到路表形成泛油。 2、混合料拌和控制不严。细料含量过少，混合料比表面积较小，则沥青用量相对较多，也易出现泛油。 3、粘层油用量不当。喷洒过多或洒布不均匀也会局部出现泛油。 4、施工质量差。摊铺时混合料产生离析，局部细料过分集中，也易泛油。 5、水破坏。雨水渗入使下层沥青与石料剥离，在水作用下沥青膜剥落，上泛引起表层泛油。 预防泛油，必须合理设计混合料组成比例，避免沥青用量过多；精细施工，严格控制施工质量；投入使用后注意养护，防止雨水大量渗入。 （二）泛油的处治方法如下 1、对于路表轻微泛油，表面石子仍外露的路段可不作处理。 2、对于局部施工质量差引起水损坏且出现坑槽破坏的，宜按坑槽修补方法处治。 3、对于大段泛油严重，磨擦系数降低较多，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。 五、结语高速公路路面一旦出现病害，维修起来不但费时费力，而且影响公路的正常使用，所以对于高速公路路面的各种病害应以预防为主。为有效预防病害发生，必须深入研究各种病害的形成机理、预防措施和处治方法，从而为在设计、施工和管理养护等环节中尽可能消除病害隐患提供理论支持。