1、S216 线沥青路面的病害成因分析及治理措施摘要：沥青路面病害问题是公路工程质量通病之一，由于沥青混凝土材质差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现松散、翻浆、沉陷、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全，缩短了沥青路面使用寿命造成路面使用年限的缩短。本文通过对公路 S216 线沥青路面的病害成因分析，结合自己的认识对怎样防止沥青路面病害提出了建议和处理措施。 关键词：沥青路面 病害分析治理措施 中图分类号：U416 文献标识码： A 1 前言 S216 线为红石山桥湾的三级公路，修建于 70 年代，也是连接国道主干线嘉安高速公路与马鬃山边防线的重要公路。该道路所在区
2、域属戈壁荒漠区，大部分为戈壁地带，年降雨量小，日照长，气候干燥，植被稀少，冬季干旱寒冷、夏季炎热、昼夜温差大。具有典型的大陆性荒漠气候特征。年平均气温 6.9、年平均降水量为 63.3?、年平均蒸发量2897.6?，最大冻土深度150?。该路路基填土矮小，路床处于干燥状态，现有路基宽 8.5 米，路面宽 4.57 米不等，路基两侧开挖有小壕沟作为排水设施。面层为沥青表处，经多年营运且大部分公路超期服役，目前路面老化严重，面层大面积的裂缝、坑槽趋多，路面啃边、龟裂、沉陷及拥包等病害层处不穷，屡治屡犯，严重地影响了行车安全及边防公路的安全畅通。为了改善行车条件，2007、2008 年，省公路局对
3、S216 线的沥青路面安排了维修工程，集中处理路面的严重病害。通过维修，改善了路面状况，并取得了较为显著的经济和社会效益。但从整体效果来看，前面施工后面损坏的现象时有发生。因此，分析戈壁地区公路沥青路面病害的成因，并提出合理的治理方法，使其恢复和保持正常的运营能力非常重要。 2 沥青路面病害 2.1 沥青路面的松散 松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有：(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏；(2)碎石中含有风化颗粒，水侵入后引起沥青剥离；(3)随着使用时间的增多，沥青结合料本身的粘结性
4、能降低，促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗，造成沥青含量减少，细集料散失；(4)机械损害或油污染。 2.2 沥青路面的水损害 沥青路面在存在水分的条件下，经受交通荷载和温度涨缩的反复作用，一方面水分逐步侵入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用。沥青膜渐渐地从集料表面剥离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏。沥青路面产生水损害的原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。 2.3 沥青路面的冻胀和翻浆 沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷
5、载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素，缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。 2.4 沥青路面的沉陷 沉陷是路面变形中最普遍的一种，特点是面积大，涉及的结构层次深，主要出现在挖方段和填挖交界处。其产生的主要原因是：(1)土质路堑排水不畅，路床下部路基过湿润而产生不均匀沉降，引起路面局部下沉；(2)路面强度不能适应日益增长的交通量，易发生疲劳破坏：(3)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致，在车辆荷载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷；(4)桥头路面沉降不均匀而引起沉陷并与桥面发生错位。 2.5 裂缝 裂缝是沥青路面常见的一种损坏现象，指开裂为 35mm 宽的路
6、面缝隙，通常有发裂和较规则的纵、横裂缝。发裂指逐层出现少数孤立或环状相连的纵向小裂纹。纵、横裂缝指发生在面层的纵、横向的规则裂缝。纵缝一般多在双坡道的中线附近区域，而横缝间距呈现一定规律。 2.6 脱皮 路面保护层或封层脱落，常表现为麻面(路面矿料局部散失、粗细不匀、呈麻点状)、磨耗(骨料棱角磨成圆滑或平滑状态)，露骨(较粗的集料也散失，粗骨料外露)。 2.7 油抱 油包是指路面局部隆起，形成高于路面 3cm 的包块。油包分为硬油包和软油包，硬油包是底层稳定，由于面层细料多，油大所致。软油包是由于底层含水量大或底层浮土太厚，使表层同底层间形成两张皮。 2.8 泛油 泛油是指沥青路面沥青用量过大
7、，高温季节被挤出表面形成油层。 2.9 啃边 啃边是指路面边缘材料破损或形成坑洞。由于面层和基层宽度不足，边缘不密实，排水状况不良，辗压不到边不密实引起的病害。 3 路面病害成因分析 3.1 设计方面 S216 线是马鬃山地区的边防公路，19952000 年间，曾进行过改建。由于当时投资有限，设计等级低，路基路面结构设计不合理，加上受季节及地形地貌的影响，使得公路只能按山岭微丘三级公路修建。根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足寸水不渗等要求。宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料。尽量采用小粒径沥青砼，以提高路面的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥
8、青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。而这些规范要求在当时都是没有达到的，S216 线路基宽 8.5 米，路面宽7 米。而大部分路段受地形地貌的限制，路面只能按 4.5 米设计，线形基本是沿山路走，急弯多，纵坡较陡，不但给行车造成很大的困难，而且给施工养护带来了不便。 3.2 路基路面的施工 在路基路面施工时，由于受当时施工条件的限制、工程施工制度的不完善，加之施工方法的不当，导致路基稳定性差，路面结构层厚度不均，砂石材料级配不合格，面层与基层的粘结强度低，造成了路面病害的发生。 3.3 气候的影响 低温裂缝：沥青材料在较高温度条件下具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产
9、生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂，产生裂缝。由于沥青路面宽度有限，收缩路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。 温度疲劳裂缝：由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。沥青路面具有高温软化特性，尽管设计及施工中尽可
10、能降低油石比，最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性，但在车辆长期作用下仍会产生车辙。 3.4 沥青混凝土拌合温度的控制 石油沥青拌合出场温度要求在 120165C，而实际上在当时条件下施工单位由于设备和人员素质等原因，在拌合温度控制方面时高时低很不稳定。温度过高可能导致沥青变质，没有黏性使沥青混凝土松散；温度过低，沥青混和料拌合不匀，影响级配，这些也是导致沥青路面有时局部松散或其他病害的原因。在沥青混合料拌制完成后，从拌合厂向摊铺现场运输的过程中，空气与混合料之间的温差一般大于 120C.加上因速度形成的相对风速较高，会导致混合料温度在到达现场前有较大的下降。降温幅度由表及里逐渐减少，最严重的
11、降温区发生在料堆表面和马槽的接触面。降温严重程度取决于运输时间、速度、气温、保温措施等因素。3.5 日常养护 马鬃山边防公路管理段养护人员少，机械力量弱，养护力度不强。由于养护人员、机械设备的跟不上，在车辆荷载及自然条件的作用下，路面病害日趋加重。因此，公路养护部门应加强日常养护，首先要作好路面养护和维修工作，并作好路面排水系统的完善；其次作好路面质量的调查工作，通过日常巡视和定期检查对轻微的病害及时处理，以免病害扩大；第三加强预防性养护。 3.6 车辆超载 随着马鬃山地区矿业资源的相继开发利用，过往车辆交通量及荷载增加，路面就极易损坏。近年来，在交通主管部门的共同努力下，加大了对违规超载车辆
12、的限制，但违规超载现象还是屡屡发生，道路荷载源源超出设计荷载，严重地损坏了路基路面，造成路面拥抱、翻浆等病害的发生。 4 沥青路面病害防治 4.1 沥青路面裂缝的防治 对细小轻微的裂缝路面的处治。将路面清扫干净后，采用沥青，均匀的喷洒到裂缝路面，平均每平方米喷洒量控制在 0.30.5kg，再均匀撒一层 25mm 的干净干燥的石屑或中粗砂，最后用轻型压路机碾压矿料。另外对单条轻微裂缝沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青，养护成型。纵、横缝在路面病害中所占比重较大，如不及时处治预防将会演变成网裂等更严重的病害。一般纵、横缝的处理有以下两种方法: (1)冷补灌缝，灌缝料是一个单组分用橡胶处理的冷补乳化沥青裂
13、缝密封剂，最宽可填补12mm 的裂缝。施工时无须加热融化，无需灌缝机械，对裂缝内的杂物用吹风机进行清除，然后直接用灌缝壶将灌缝料进行灌注，再用橡胶扫帚把原料刮在裂缝上，施工方法简单，在常温下即可进行。(2)热补灌缝，无论缝宽还是缝细首先对原缝进行扩缝，将缝宽扩致 1cm 左右，然后用吹风机清除缝中灰尘等杂物，再用具有流动性的热沥青依靠灌缝机缓慢依次地向缝中灌注，直至缝中饱满为止，最后待沥青冷却后清除缝表面多余沥青即可。 4.2 沥青路面车辙的防治 对于轻微的车辙主要是对出现车辙较严重的路面的进行铣刨后，洒粘层油，加铺新的沥青混 凝土路面面层，或根据车辙深度，在车辙上加铺一层沥青混凝土层，以减少
14、车辙产生的沉陷 ；对于由于沥青面层高温强度不足引起的车辙，严重的路段铲除沥青面层，重做满足高温强 度的新沥青面层；对于由于半刚性基层强度不足引起的车辙，挖除基层，重新铺筑满足强度 要求的基层后，再铺筑面层。 4.3 沥青路面搓板的防治 对于面层与基层粘结不牢的，铲除面层后，拉毛基层并撒透层沥青养护后再铺筑面层，面层要注意级配以防细料集中；对属于基层原因产生的搓板波浪采用铲除原面层基层后，然后重新做基层面层；对地基处理不彻底的，铲除原路基层面层后，对地下软弱土基重新进行加固处理，然后再做路面基层面层。 4.4 翻浆的处理及防治 翻浆属于一种严重的路面病害，要及时进行处治：(1)处理时将翻浆处挖除
15、直到挖到坚硬处为止，然后另换新料修补基层和重铺面层，修补时应采取短期封闭交通，待养生期到后再开放交通。(2)做好公路路面纵横向排水、对路基易积水段采用养护措施及时排除积水：如增设片石边沟或砼边沟，并每隔 300500m 左右选择适当地形及时将边沟水排出路基以外。(3)若因基层水稳定性不良或含水量过大造成的翻浆应挖去面层及基层全部松软的部分。将基层材料晾晒干，并适当增加新的硬粒料(有条件时应换填透水性良好的砂砾或工业废渣等)。分层(每层不超过 15cm)填补并压实，最后恢复面层。(4)在汛期及时清除路面积水和路基边沟积水、在冬季降雪后及时清理路面积雪 ，防止或减少地面水渗入路基内部。4.5 啃边
16、的处理方法 一是采用切割原啃边部位，通过挖深加厚原路面边缘的方法予以修补。二是当啃边出现在平交道口处，可对原平交道口进行硬化处理，以减小行车冲击力对路面边缘部分的破坏。 4.6 松散脱皮的处理方法 表层处油石比偏小，或由于油料老化，降低粘结力是松散出现的主要原因，对松散脱皮的处理方法如下：表层松散时，挖补表层；基层或土基松软变形而引起松散，应从土基开始修补；面层与基层粘结不良而造成松散脱皮，要清理后，重铺筑面层；对面层本身油料不匀，骨料重叠而引起的脱皮，要翻修面层。 4.7 坑槽及沉陷的处理方法 坑槽一般是由其它路面病害处理不及时，继续受冲击破坏而形成；沉陷则是由于路基及基层密实旗(强度)不够
17、引起过量塑性变形。小范围是因基层引起，大范围明显沉陷，则一般由路基引起。对路面坑槽沉陷的处理方法有：仅面层有坑槽或沉陷时，挖补面层。因基层或路基引起的沉陷及较深的坑槽，应先处理好基层或路基，后修补面层；在寒冷地区，冬季路面坑槽，可临时处理，保证路面平整，待气温回升后，再挖补处理。坑槽及沉陷的预防措施：(1)沥青面层应具有足够的设计厚度，特别是上面层，不应小于施工压实层的最小厚度，以保证在行车荷载作用下有足够的抗力，沥青混合料配合比设计宜选用具有较高粘结力的较密实的级配。若采用空隙率较大的抗滑面层或使用酸性石料时，宜使用改性沥青或在沥青中掺加一定量的抗剥落剂以改善沥青和石料的粘附性能。(2)沥青
18、混合料拌制过程中，应严格掌握拌和时间、沥青用量及拌和温度，保证混合料的均匀性，严防温度过高沥青焦枯现象发生。(3)在摊铺沥青混合料面层前，下层应清扫干净，并均匀喷洒粘层沥青。面层摊铺后应按有关规范要求碾压密实。如在老路面上罩面，原路面上坑槽必须先行修补之后，再进行罩面。(4)当路表面出现松散、脱皮、轻微网裂等可能使雨水下渗的病害，或路面被机械刮铲受损，应及时修补以免病害扩展。 5 处理措施与建议 5.1 提高路基路面的施工质量 确保路基路面的施工质量，应严格按照施工规范进行施工。要合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝大部分是沥青面层本身由于冬季气温下降收缩而引起。故应选用符合交通沥青技术要求的沥青，控制沥青用量，精选矿料，合理组成级配等均有效减少裂缝，提高沥青路面低温抗裂稳定性。因此，路基路面施工前首先把好材料关，严格选择合适的砂石材料，避免材料的不级配；其次把握好工艺关，严格按规范施工，控制每道工序施工质量；第三加强新工艺、新材料的应用。 5.2 加强公路的日常养护和维修 要使路况保持良好，延长公路的使用期，减少病害的发生，除注意路基路面的施工质量外，还必须重视公路的养护工作 ，要精心施工，确保各结构层的压实度达到规范要求。对半刚性基层要做到很好养护，使其具有足够的强度和良好的水稳性，防止其产生的裂缝反射到表面层，面层的接缝也要处理妥善。以提高公路的使用寿命。坚持“建养并重”
