公路工程沥青路面施工管理及其病害防治

时间：2014-09-25 22:10:31 阅读量：0次 所属分类：科技论文

摘要：本文根据我国沥青混凝土或改性沥青混凝土路面课题的研究成果，论述了沥青路面早期病害的原因，指出了我国沥青路面规范的不足，介绍了沥青路面病害因素的分析及预防措施的问题。

　　摘要： 本文根据我国沥青混凝土或改性沥青混凝土路面课题的研究成果，论述了沥青路面早期病害的原因，指出了我国沥青路面规范的不足，介绍了沥青路面病害因素的分析及预防措施的问题，针对我国公路沥青路面常常出现开裂、泛油、剥落、车辙、路基水毁、沉陷、坍塌、交通设施损坏直接影响行车平稳和运营效果。

　　关键词 沥青路面 病害因素 防治技术

　　1、 前言

　　目前在我国公路建设中，绝大部分公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土面层具有良好的防滑、防渗、耐疲劳的性能和抗高温开裂的温度稳定性，但是随着国民经济快速、协调发展，交通量不断增大，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化前严重超载，使公路路面面临严峻的考验。很多公路沥青路面均呈现出一定的早期破坏，如开裂、泛油、剥落、车辙等现象，有的公路甚至当年通车既发生了病害，正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大养护管理的投入。

　　2、公路沥青路面早期破坏的原因

　　目前我国公路沥青路面出现的早期病害与半刚性基层有关，但路基压实度不足也会引起路面中期破坏和损坏，从而影响公路沥青路面的设计使用寿命，如果通车1~3年内就发生严重病害和较大面积损坏，可视为早期破坏。因此，对我国沥青路面发生的早期破坏类型归纳为：

　　1)、水坏性，随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分损坏，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。这是典型水坏现象。通常水损坏产生的原因有下列几种：

　　(1) 路面排水系统不健全;

　　(2) 路面压实度不足;

　　(3) 路面离析

　　(4)其它：集料表面粉尘太多。

　　路面裂缝是路面早期破坏最常见的病害之一，它的危害在于从裂缝中不断进水份使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，加速路面破坏。其中包括横向裂缝和纵向裂缝两部分。

　　横向裂缝，横向裂缝可分为荷载性和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青路面或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝。非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝。

　　纵向裂缝可分为两种情况：一种情况是由于路基压实度不均匀，路面不均匀沉陷而引起的，如发生在半填半挖处的裂缝。另一种情况是沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在行车荷载下，易形成纵缝。有时，车辙边缘也会有纵向裂缝。纵向裂缝，大多发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀沉降造成。

　　龟裂又称网裂，通常是由于路面整体强度不足，基层软化，稳定性不良其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或连接缝，等原因引起的，沥青路面老化变脆，也会发展成网状裂缝。一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。这种病害再我国早期修建的公路沥青上较为普遍。

　　车辙， 车辙变形是在行车荷载重复作用下，路面产生累积永久性的带状凹槽，表现为沿行车出现横向高差，主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起;另外，重载或超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。

　　波浪， 原因主要是采用的路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平离的作用;在纵坡段，由于高温的原因也会出现这种病害。

　　松散， 原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。对表处面层还会产生大面积松散、唧泥现象，从而导致沥青面层脱落。在我国早期的公路曾出现，现在主要出现水损坏严重的路段上。

　　坑槽，主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足，在行车作用下也易产生坑槽。是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。

　　沉陷，一般是由基层局部成形不足，强度不够，在行车荷载和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均匀沉降或局部滑移引起的。主要原因路基压实度不足引起，特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端出现。

　　冻胀和翻浆， 多发生在北方和东北地区挖方或填挖交界的路段，主要是由于路基排水设计不合理，造成路基含水量过大引起的冬季冻胀春融翻浆。

　　剥落， 如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害;施工是混合料离析也是产生剥落的原因之一。

　　泛油， 沥青混合料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因。从调查结果分析，目前我国沥青路面的早期破坏主要表现为裂缝、车辙、沉陷、泛油等由于恶劣天气原因以及抄造车原因水损坏和松散也时有发生，重度类型的损坏由于及时的养护已经很少出现。

　　2)、我国公路沥青路面发生早期破坏和损坏的原因分析

　　公路沥青路面直接与大气接触，除承受交通荷载外还受自然因素的影响，在运营期间出现早期损坏现象，大致总结分析的原因可归纳为：

　　(1) 路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一，而且级配范围较宽。如AC、AK结构都具有很强的优缺点：AC结构具有良好的密水性，单表面较细，抗滑指标难以保证，而且矿料组成中往往是粗骨料悬浮于细集料之中，再行车荷载作用下，容易出现材料重分配，因此容易出现车辙现象;AK结构具有很好的骨架，抗车辙能力强，粗糙的表面满足抗滑要求，但空隙率偏大，透水严重，这是造成近几年水损坏现象普遍产生主要原因之一。根据调查，现场铺筑的沥青混凝土空隙率在8%~13%时，沥青混凝土产生水损坏可能性最大。再我国现行规范中2型沥青混凝土混合料的空隙率为4%~10%，与之比较接近，而且施工中压实度低值要求95%，容易造成水损坏。这是因为雨天之后，沥青路面在饱水状态下承受重载车辆冲击与动水压力的反复作用，沥青膜与矿料渐渐剥离，形成松散的凹坑，若不及时予以修补，极易发展成坑槽，造成更大的损坏，这在南方雨水较多的地方尤其严重。

　　(2)设计规范中的设计车辆荷载于实际车辆荷载不相符，按照规范设计的沥青混凝土路面难以承受当前交通运输重车多、超载严重的交通状况。对高速公路建设现仍处在一个快速发展时期，对高速公路许许多多方面认识也在逐步加深，一些标准和规范仍停留在多年前的水平就不能满足发展的需要，加上外界因素的影响，甚至出现了所谓“合理的病害”。针对规范滞后于当前公路建设及运输市场的实际情况，为防止公路沥青路面出现早期破坏现象，各地区都在路面结构设计方面进行了有益的研究，但现在相关规范的修改跟不上高速发展的现代公路建设需求，不符合其应有严肃地位。

　　(3)外界因素的影响

　　随着我国经济建设迅速发展，高等级公路的货车今天能够量增长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重，甚至达到令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏主要原因之一。这一问题单靠交通部门的努力远远不够。

　　气候因素 这是造成高等级公路出现车辙和推移的原因。

　　人为因素 交通事故及车辆漏油、千斤顶等引起路面破坏。

　　施工与养护因素的影响

　　材料选择：目前我国各省公路建设部门非常注重沥青选择，大部分选用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但也发现，有些省份的高等级公路建设部门为了确保沥青质量，再进行招标时将指标值定的过高，以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要，在沥青中加入某种成分以提高指标值，严重影响了沥青路面的寿命。除此之外，砂石料质量的参差不齐也造成高等级公路建设质量的下降。建设部门对砂石料的供应统一规格、统一招标，在条件适宜的路段自建料厂，严格按照标准规格以及质量提供材料，不仅满足了工程进度的需要，也确保了工程质量。

　　施工配合比的控制调查研究中发现，在实际生产中，许多地方多年来形成了一种习惯，那就是严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往达不到设计要求，有的出现较大偏差，出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况，其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中，集料密度采用的是视密度，而在实际生产过程中，因为自然条件、环境因素的影响，使生产配合比与实验室配合比出入很大。在高速公路的建设中，解决这个问题唯一的办法就是加大抽检力度，通过实验路段确定生产配合比，加强现场监理，实行跟踪作业，定点、定量取样，取得试验数据后，指导生产，确切把质量标准落实到施工过程中。

　　混合料的拌和、摊铺和压实摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外，还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水，保持高温，梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度，进行低温碾压，降低压实度标准;低温碾压易造成空隙率过大，压实度不足，使路面渗水，导致早期破坏，过度碾压易造成构造深度偏小，甚至出现泛油病害，影响行车安全。碾压过程要及时、迅速，并要保持碾压要求。绝对不容许压路机中途急停、转向，一面发生推挤、拥包现象，从而影响平整度。在石中高速公路中，根据实际情况，将抗滑表层的马歇尔试验的制件采用了双面击实各75次的标准，压实度不低于98%，混合料空隙控制在6%以内，压实后经路面现场取芯检测都收到了良好效果。可见，压实措施好坏对沥青路面的平整度、防止水损坏和提高抗车辙能力都有很大的影响。

　　养护与管理 路面早期养护措施不及时、不完善等也是高等级公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入高等级公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。

　　3.防止高等级公路沥青路面发生早期破坏和损坏的对策

　　在现有的规范和标准指导下，应该采取下列措施防止高等级公路沥青路面的早期破坏。

　　1、根据实际情况确定并严格控制高等级公路沥青路面设计、施工各项指标，严把质量关，科学合理地安排工期，不搞献礼工程;

　　2、将沥青路面科研工作与高等级公路建设结合起来，改变科研与建设脱节的现状，特别是将科研结合在施工过程中，无疑将大大提高我国高等级公路沥青路面的建设水平，有效防止出现早期破坏。

　　3、学习引进国外先进、成熟的技术。

　　4、强化施工管理，提高工序控制的科学性。

　　5、保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据，必须做到抽样合理，数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控，防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。

　　6、重视并协调高等级公路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特别处理好平整度与压实度的关系。不能过分追求平整度牺牲压实度，而是要在保证压实度的基础上追求平整度，否则通车后的路面极易发生水破坏以及松散、车辙等早期病害。

　　7、不能过分追求某些结构，例如透水面层，由于我国的高等级公路沿线以及路面灰尘较多，更容易发生早期破坏。

　　8、要高度重视高等级公路的排水设计，防止水损坏。

　　9、重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。

　　10、交通执法部门与其它行业主管部门联合执法，大力打击超载运输，保证高等级公路的正常使用。在当前不能杜绝超载车行驶高等级公路的情况下，加强养护管理，防止病害的进一步发展;引进动态称重技术，改变现有收费方式，按实际吨位进行收费，将在一定程度上遏止超载车对高等级公路恶性行驶。

　　11、加强养护管理，提高养护管理水平。经验表明，科学有效的养护不但保证了高等级公路沥青路面的服务性能，也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。

　　4、结束语

　　高等级路面质量的好坏本身是个系统工程，不仅需要施工组织者的高度重视，还必须注重设备和人员的投入，同时还应有一整套管理措施和工艺规范，并在开工前作好准备，为防止沥青路面病害，应防止杜绝此类情况频繁出现，还需各部门齐心努力。