高速公路沥青路面早期破坏现象及防护(1).doc

1、1高速公路沥青路面早期破坏现象及防护摘要:本文结合工程实际，论述了高速公路沥青路面病害的主要种类，对高速公路沥青路面早期破坏的原因进行了探讨，并对高速公路沥青路面早期破损提出了相应的预防措施。关键词:高速公路 沥青路面 早期损坏 防护2目录第一章 绪论4 页第二章 高速公路沥青路面早期破坏情况6页2. 1 软土地基继续沉降产生的路面(含桥头)沉陷 6页2. 2 路基压实度不够导致路面的早期损坏6页 2. 3 基层质量不好造成的损坏6页2. 4 水损坏6页2. 5 辙槽7页2. 6 泛油7页2. 7 松3散9页2. 8 横向裂缝9页第三章 沥青路面的早期损坏的原因分析10页3. 1 路面设计方面

2、的原因10页3. 2 路面施工和养护管理方面的因11页 3. 3 原材料方面12页3. 4 外部作用13页第四章 高级公路沥青路面早期破坏的防护措施14页4.1 地基沉降预防措施14页4.2 路基及路面基层施工的预防措施144页4.3 面层施工的预防措施14页4.4 原材料质量的控制15页4.5 重视防排水系统综合设计与施工的量16页4.6 泛油及纵向形变和裂缝的预防措施18页4.7 加强预防性、及时性养护,延长路面使用寿命19页4.8 加深技术研究和引进工作19页第五章 总结21页参考文献22页5第一章 绪论高速公路的路面工程量大、牵涉面广，一条高速公路长数十公里甚至数百公里，沿线遇到的土壤

3、、水文、气候等环境条件有显著差别。沥青路面具有平整、坚实、无接缝、行车舒适、耐磨、噪声低、施工期短、养护维修简便等优点，在高速公路中得到广泛应用。但由于设计、原材料的质量及材料品种多、要求严格，每层都有各自要求的工艺水平等方面的原因，近几年全国建成的多条沥青混凝土高速公路，通车一段时间后都不同程度的存在路面早期破损的现象，同一条路上往往又由多个甚至十多个机械水平、管理水平和技术熟练程度各不相同的承包单位实施工程。因此不同高速公路，甚至同一条高速公路不同标段的新建路面质量都会有显著差异。路面质量的不均匀性远远比工厂生产的产品要大得多，实际上任何工厂产品很难百分之百都是优质品，路面产品更是如此。同

4、一条高速公路的不同路段上的交通量和交通组成有显著差异，开放交通后路面原先的缺陷就会各种程度不同的路面早期损坏。6因此高速公路开放交通的初期（12年内），产生路面早期损坏是完全可以理解的。随着路龄增长，沥青逐渐老化，沥青混凝土的抗温度裂缝能力、抗疲劳破坏能力、抗水破坏和抗松散能力逐渐减弱，沥青面层的破坏现象逐渐增多。高速公路沥青路面设计使用寿命一般为15 年, 如果通车后3 5 年出现严重病害或较7大面积损坏, 则属于早期破坏。目前沥青路面的早期破坏现象时有发生, 已经成为公路工程的质量通病。为了提高沥青路面的路用性能, 需对沥青路面早期破坏进行深入研究。第二章高速公路沥青路面早期破坏情况2.

5、1 软土地基继续沉降产生的路面(含桥头)沉陷 花高价进行处理的软土地基未得到应有效果的主要原因在于:采取处理措施后到铺筑路面前允许软土地基固结沉降的时间太短。我国高速公路除在构造物头上采用粉喷桩、搅拌桩、石灰粉煤灰土桩和碎石桩等桩基处理措施外，通常都采用袋装砂井或塑料排水板与砂垫层、加载预压相结合的排水固结法处理措施。即使是打穿软土层的排水固结法，也需要有较长的时间供软土层固结基本完成。我国高速公路的计划施工期往往较短，而实际施工期则更短，导致不得不在软土地基继续明显沉降的情况下铺筑路面，这样就造成了上述后果。造成软土地段路面大量沉陷的另一个重要原因是，袋装砂井或塑料排水板或粉喷8桩、搅拌桩等

6、没有打穿软土层，致使砂井底、排水板下端以及桩尖下部仍有一个层桩实际是悬浮在软土层中，只能靠桩周的摩擦力起支撑其上的路面荷载的作用。桩下的软土层在上层荷载作用下，需要更长的时间才能逐渐固结稳定。当前的施工技术要将塑料排水板或袋装砂井打入深25m以上的软土层是困难的，粉喷桩的有效深度也只有约15m。2. 2 路基压实度不够导致路面的早期损坏 路基路面局部沉陷变形、构造物相邻接的填土路堤压实度不够以及对原地基(介于软土地基和坚硬地基之间的地基)未做适当处理，使相邻构造物的路面明显下沉，产生了俗称的桥头跳车。 2. 3 基层质量不好造成的损坏基层是沥青路面最重要的承重层，其质量优劣直接影响路面的早期破

7、坏和寿命。半刚性材料层之间或半刚性层下部有一定厚度的素土夹层，素土夹层潮湿后使路面承载能力显著下降。载重卡车通过产生“弹簧”现象的路段，容易产生块状裂缝。半刚性基层厚度不足，而底基层又不是半刚性材料层的路面结构，特别在土路基压实度不够和承载能力差的情况下，也会产生块状裂缝。这种块状裂缝的面积有时仅1m2左右。如果沥青混合料在间 歇式拌和机中拌的时间过长、拌和温度过高或在贮料仓中贮存时间过长都会使沥青氧化变硬，使沥青对拉应变特别敏感，一旦拉应变超过沥青混凝土抗拉能力就会产生块状裂缝。在冰冻地区，特别在重冰冻地区由于低温作用会产生块状裂缝(长34m)。2. 4 水损坏 沥青路面(含半刚性路面和刚性

8、组合式)水损坏现象十分普遍，使用一年以上的高速公路都会产生程度不同的水损坏。差别仅在于有的严重、有的较轻。水损坏来得快，情况严重，因此它是路基路面的大敌。降水进入沥青面层后视水的滞留位置而异，在大量高速行驶车辆作用下，可能产生以下几种不同情况的水损坏现象。 1)表面层产生坑洞。即降雨过程中雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中，在大量快速行车的作用下，一次一次产生的动水压力(孔隙水压力)使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑洞。 2)表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和形变。降水过程中如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，大量快速行车使两层

9、沥青混凝土部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、形变(下陷)和向外侧推挤，或产生坑洞。3)唧浆、网裂、坑洞同时发生。如水透过沥青面层(两层式或三层式)滞留在半刚性9基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆，灰浆被行车压唧到路表面。沥青混凝土本身的空气率大、压实度不够和不均匀性是导致沥青面层产生水破坏的主要内因。 2. 5 辙槽辙槽原定义为沥青路面轮迹带的凹陷(较轻的辙槽)，实际上 严重辙槽处轮迹带产生凹陷的同时，其两侧的沥青混凝土常常臌起，此时的辙槽就是轮迹带的凹陷深度与其两侧臌起高度之和， 造成高速公路沥青路辙槽的原因及影响因素有:一是车

10、的数 量及其轴重和轮胎压力。重载卡车的数量愈多、轴重和轮胎压力愈大，要求沥青混凝土的抗辙槽能力愈大;二为行车速度，承受 慢速交通或有停车情况的路面与承受快速交通的路面相比较而言，前者要求沥青混凝土有较大的抗辙槽能力，即车速愈慢，要求沥青混凝土的抗辙槽能力愈大。因此，用于交叉路口、公共汽车停车站等的沥青混合料必须适应车辆的质量、速度和数量。同理，在山区高速公路的上坡路段上，特别是行驶重载和超重载 车辆的情况下往往车速缓慢，容易产生较严重的辙槽。用于这种上坡路段上的沥青混凝土需要有较大的抗辙槽能力。 2. 6 泛油高速公路沥青路面的泛油现象与以往渣油路面的泛油现象有明显差别。高速公路沥青路面的泛油

11、现象主要产生在行车道上，超车道上的泛油现象很少。行车道上的泛油现象主要是间隔式和条片状，而且间隔距离往往大于泛油条片的长度。连续泛油和整个行车道全面泛油的现象不多。早期使用LH-20和LH-20或AK-13B型沥青混凝土做表面层的高速公路都有这种泛油现象，但并未引起大家重视。随后建成通车的其他高速公路也有类似现象。实际上，每条高速公路的沥青路面都有泛油现象，只是数量多少和程度轻重的差别。有的路段泛油严重且连续，有的路段间隔式条片状较严重的泛油和中等泛油都有。近几年来铺筑的SMA试验路段和正式工程也都有轻重不一的泛油现象。某高速公路部分路段的改性沥青SMA也有泛油现象。 2. 7 松散松散是由于

12、沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程，集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的原因。有多种情况可能导致松散: 1)集料颗粒被足够厚的粉尘包覆，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒上，表10面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。 2)表面有离析，离析处缺少大部分细集料。 3)沥青混凝土面层内局部密实度低，需要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力。如混合料的压实度不够，集料就容易从混合料中脱落 2. 8 横向裂缝横向裂缝是沥青面层发生最多的一种裂缝。每条沥青路面道路和每条沥青路面高速公路上都有或多或少的横向裂缝，通常也把它看作是沥青路面早期破坏现象之一。高速公路沥

13、青路面的横向裂缝绝大部分是温度裂缝。在冰冻地区温度裂缝有两种:一是冬季突然大幅度降温引起沥青面层产生低温收缩裂缝;二是气温变化引起沥青面层产生温度应力，温度应力的反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。在冬季和气温低的地区，通常低温裂缝是主要的。温度裂缝起始于表面大风降温过程中，面层表面的温度最低，温度变化时也是表面的温度变化率最大。因此，表面产生的温度拉应力最大以及温度裂缝总是起始于表面并向下较快延伸。 半刚性路面的裂缝率与柔性路面的裂缝率没有明显差别，德国对170个路段进行了长达18年的跟踪观察后得出结论，半刚性路面的裂缝率与柔性路面的裂缝率没有明显差别。温度裂缝逐年增加由于沥青随时间增长而老

14、化，沥青面层的抗裂缝能力(或抗拉强度)会逐年降低，因此，温度裂缝也是逐年增加。采用优质沥青会明显减少温度裂缝，特别是减少早期温度裂缝。沥青较稀、粘度较高有利于减少温度裂缝在其他条件相同的情况下，采用较稀(针入度较大)的沥青有利于减少温度裂缝。面层沥青混凝土的强度大幅度降低时，面层表面产生的温度应力大于表层沥青混凝土的拉应力时，面层就会开裂。 沥青混凝土的均匀性是沥青路面温度裂缝的重要影响因素。沥青混凝土的均匀性包括矿料级配的一致性、拌和的均匀性、有无粗细集料离析和离析现象的轻重程度、沥青混凝土压实度或空气率的一致性以及层厚的一致性。沥青混凝土的均匀性愈好，其强度就愈均匀，面层表面的薄弱处也就愈少。因此，在其他条件相同的情况下，沥青混凝土面层的均匀性愈好，表面产生温度裂缝的时间可能愈晚，温度裂缝的数量也会愈少。 沥青路面的面层厚度是温度裂缝的又一影响因素。面层愈厚 并不意味温度裂缝愈少，在其他条件相同的情况下面层愈厚，表面产生的温度应力可能愈大，因此产生温度裂缝的可能性愈大、情况愈严重。