淺析一級公路路面的結構性破損及成因

摘要：破損水泥混凝土路面利用技術，在國外（如美國、日本等）已廣泛采用，且機械化程度較高，技術比較成熟。在水泥混凝土路面修復改建工程中，采用多種處理方法，開發利用破損混泥土路面，從而使得即能夠達到保證路面整體功能，又能降低工程造價和減少環境污染，取得了較好的效果。本文詳細分析了一級公路路面的破損類型及其成因，介紹了一級公路路面的使用性能及各項的評價指標，為路面破損特征檢測與破損率識別系統的研究提供了一定的依據。

關鍵詞：公路 破損 原因 施工關鍵

隨著各類損傷檢測技術的發展以及智能化檢測手段的推廣，路面破損檢測技術將在各種先進的檢測硬件設備的支撐下，實現對路面各種破損病害的快速自動檢測，實現路面破損的“自動檢測；數據實時分析；病害防治處理”一體化進程。

只有對一級公路路面破損特征的類型及成因徹底了解，在后續的維修過程中，才能針對不同破損類型，做出相應的維修方案，做到有針對性的去維修。一級公路路面的破損情況因路基、路面的類型、地區、氣候和交通等差異而不同。從大的方面可分為結構性破損和功能性破損兩大類。結構性破損是由于路面各結構層的承載能力不能抵抗現有行車載荷的反復作用，而產生路面結構整體性破壞，其結果反映到路面上就是各種形狀的裂縫，如龜裂、塊裂、縱裂和橫裂；功能性破壞是由于路面提供給道路用戶的服務能力下降引起的，反映在路面上則是平整度降低和車轍加深。常見的功能性破損有不平整性、坑洞、擁包、泛油、波浪、修補、車轍（少量）和局部裂縫等。

1 結構性破損的分類與成因

路面結構性破損是最嚴重的一種早期破損，路面一旦發生結構性破損，其它使用性能就根本談不上，顯然針對結構性破損的檢測及識別非常重要。路面結構性破損的分類及成因分析如下：

1.1 龜裂 基層質量不均，墊層質量差是一級公路路面破損的主要原因。基層是保證水泥混凝土路面板具有均勻穩定的支承，防止唧泥和錯臺，延長路面使用壽命的重要結構層。在一級公路行車道上常發生路面龜裂病害，且在龜裂、沉陷處又常伴有唧漿現象。如對龜裂、沉陷不及時處理，雨后極易形成坑槽而加速路面的損壞，所以應及時修補龜裂路面，抑制進一步的損壞。龜裂形成主要有以下幾方面原因：

1.1.1 基層質量差：由于二灰碎石半剛性基層的整體強度與材料、拌和、攤鋪、養生等多種因素密切相關，任何一個環節出問題均可影響整體結構，導致半剛性基層局部強度不足而引起瀝青面層開裂，雨水從裂縫浸入，并滲入到基層表面，使基層表面被泡軟，在汽車荷載反復作用下，粉漿通過面層裂縫及空隙被壓到表面產生唧漿，基層表面被逐步掏空，使瀝青路面面層產生龜裂、沉陷，進而形成坑槽。

施工因素：施工質量直接影響裂縫的產生，特別是各結構層的壓實度是控制裂縫產生的重要技術要求。壓實度好就可保證穩定性。排水性能好，面層接縫處理優良，也是保證不發生龜裂的前提條件。

1.1.2 汽車超載：目前，一級公路由于車輛貫穿范圍廣泛，車輛流量相應增多，導致路面負荷運行而產生破壞。超載現象嚴重，重型車輛長期重復作用是路面損壞的一個主要原因。

1.1.3 其他因素：由于瀝青混凝土老化或收縮引起面層老化；由于路面局部開裂進而發展形成網裂。

1.2 縱向裂縫 縱向裂縫的形成原因是多方面的，常見的有如下四種情況：①由于路基壓實度不均勻引起的，如發生在路基半填半挖處的裂縫。②在瀝青面層分幅攤鋪時，兩幅接茬未處理好，在行車荷載作用下，易形成縱向裂縫。③地下水位下降的影響。如果某段一級公路初建時地下水位很高，若遇到氣候干燥，降雨量較小的季節，則地下水位就會降低。地下水位的變化將導致軟弱土層及其它含水層的固結，引起地基下沉，發生路基不均勻沉降，產生道路縱向裂縫。④超限重載車的作用。長期在超限重載車的作用下，將使輪跡處產生縱向裂縫。

1.3 橫向裂縫 橫向裂縫是瀝青面層發生最多的一種破損類型，幾乎每條瀝青路面一級公路上都有或多或少的橫向裂縫。橫向裂縫可分為：①載荷性裂縫；②非載荷性裂縫。載荷性裂縫是由于路面設計不當或者施工質量低劣，或由于車輛嚴重超載，致使瀝青面層或半剛性基層內產生的拉應力和剪應力超過其疲勞強度而產生的裂縫。非載荷性裂縫是橫向裂縫的主要形式，它有兩種情況：①瀝青面層溫度收縮性裂縫；②基層反射性裂縫。

瀝青是一種對溫度變化比較敏感的粘彈性材料，溫度下降時，瀝青混合料逐漸變硬變脆，并發生收縮變形。當收縮拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，瀝青路面表面就會被拉裂，并逐步向下發展，形成上寬下窄的橫向裂縫。在冰凍地區溫度裂縫有兩種：一是冬季突然大幅度降溫引起瀝青面層產生低溫收縮裂縫；二是氣溫變化引起瀝青面層產生溫度應力，溫度應力的反復作用使瀝青面層產生溫度疲勞裂縫。基層反射性裂縫：一方面在基層成型過程中，因基層材料失水收縮而形成較有規律的橫向裂縫；另一方面基層材料因溫度驟降而發生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形使瀝青面層底面承受拉力，當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時，就使瀝青面層底部拉裂，造成下層位移，并隨著溫度、濕度的循環變化及行車荷載的反復作用導致瀝青面層底面裂縫向上擴展到路表，從而形成瀝青路面橫向裂縫。

1.4 塊狀裂縫 路面上產生的不規則的大網格式網狀裂縫，裂縫間距大小相近。瀝青路面產生裂縫后，雨水將不斷沿著裂縫滲入基層，進而導致路基軟化，致使路面承載力進一步下降，使路面損壞程度逐漸加大。因此，應及時進行修補，防止裂縫進一步發展。

2 施工技術關鍵

2.1 混凝土板壓漿處理

2.1.1 壓漿板塊的取舍。原混凝土板是否進行壓漿，取決于板塊裂縫的多少、相鄰板塊的裂縫情況、壓漿板塊段落的長短、壓漿操作及斷板破碎重鋪基層的難易程度，從而根據原混凝土板是否具有壓漿價值，決定對原混凝土板是壓漿利用還是拆除。

2.1.2 鉆孔孔位布置。根據原混凝土面板沉陷及裂縫情況確定鉆孔位置，每塊板不少于5個鉆孔。另外，鉆孔位置距板自由邊緣和裂縫的邊緣距離不得大于30厘米。

2.1.3 壓漿材料要求及灰漿配比。根據壓漿施工工藝特點，壓漿混合料既要有良好的流動性，便于加壓輸送到板底；又要成形后有足夠的強度。因此，壓漿混合料所用材料及配合比對壓漿效果起決定作用。本工程采用水泥粉煤灰漿作為壓漿混合料。配合比為：水泥：粉煤灰：水：膨脹劑＝1:0.45:0.5:0.07。

2.2 混凝土路面破碎板處理技術 原混凝土路面板斷裂、沉陷、錯臺等病害嚴重，壓漿利用價值不高的，將采取破碎處理。其處理工藝流程如圖1所示。

圖1混凝土路面破碎板處理工藝流程

混凝土路面養護應引起高度重視，要拋棄互凝土路面一勞永逸、重修輕養的認識，養護投入不足就是這種認識的直接體現。混凝土路面板縫灌注不及時、不持久、路面排水不暢，是造成唧泥、板底脫空，出現斷板的原因之一。要轉變觀念，增加養護資金投入，堅持預防為主，充分利用高新檢測技術手段，進一步開展剛性路面的無損檢測和評價技術研究，加強破損路面再生利用技術的研究，為提高混凝土路面養護和改造技術水平提供技術保障。

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