淺析重慶高速公路瀝青路面裂縫成因及其養護

摘要：隨著重慶高速公路通車里程的日益增多，對重慶市高速公路的養護提出了更高的要求。根據經驗，高速公路建成后瀝青路面的病害便逐漸發展，相繼出現裂縫、麻面、松散、坑槽、沉陷、波浪、擁包、泛油、彈簧翻漿等破損形式，影響了高速公路的正常使用，也增加了高速公路的養護與維修的成本。其中尤以出現裂縫為最常見的破壞形式，本文著重探討高速公路瀝青路面裂縫的成因，并針對其成因探討其養護對策。

關鍵詞：重慶高速公路 瀝青混合料 評價指標 裂縫成因 養護

1、引言

2010年底，重慶“二環八射”2000公里高速公路即將全面竣工通車，標志著重慶市高速公路建設邁進新紀元。隨著高速公路通車里程日益增多，對重慶市高速公路的養護提出了更高的要求。路面養護是高速公路養護的中心環節，也是質量考核的首要對象，隨著使用年限的增長，瀝青路面受到車輛荷載和自然因素的影響，相繼出現裂縫、麻面、松散、坑槽、沉陷、波浪、擁包、泛油、彈簧翻漿等破損形式，影響了高速公路的正常使用，也增加的高速公路的養護與維修的成本。而其中尤以出現裂縫為最常見的破壞形式。

2、瀝青路面的特性

瀝青路面是通過各種方式將瀝青材料用作礦料的結合料，經鋪筑后形成路面面層并與其他各類基層和墊層共同組成的路面結構的統稱。瀝青路面具有以下優點：表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪音低、施工期短、養護維修簡便、適應分期修建等，由于它可以使用不同的材料組成和施工方法，因而適用丁不同等級的公路路面。但也存在某些缺點，如溫度穩定性差、施工污染等。

3、高速公路瀝青路面裂縫的成因

筆者結合瀝青混合物的特點及其受力特性，由此得出高速公路瀝青路面裂縫的成因主要包括以下幾個方面：設計的局限性；通行量過大、超載車輛多；季節變化所導致的溫度應變；水的損害；地質狀況的變化；施工質量問題。

3.1設計的局限性

早期高速公路設計采用的主要技術標準，為《公路工程技術標準》（JT J01-88）。設計的局限性主要指原設計的標準偏低，以及設計方案不夠完善。由于當時經濟能力嚴重不足，勘察設計中計算行車速度按平原微丘、重丘區、山嶺區進行分區設計，一些路段的平曲線最小直徑、最大縱坡采用了一般值的最小值，有的甚至接近極限值，從而引發了一系列的安全事故，也造成了路面很大程度的破損。后經過兩次改進，已經改為新的《公標》（JTG B01—2003）。新《公標》（JTG B01—2003）充分體現了高速公路安全和以人為本的思想，取消了以前分區的計算行車速度為設計速度，而改為以路基寬度、車輛折算系數、路基壓實度及汽車荷載分級等綜合考慮。

3.2通行量偏大、車流量增多

通行量增大、車流量增多幾乎是所有早期高速公路運營后都令人頭痛的問題。以成渝高速公路為例，設計交通日流量4萬輛，而目前成渝高速公路的日車流量能達到7萬多輛，而且其中重型貨車占了很大比重。可見在建設高速公路之前進行可行性預測時，沒有把季節性出行車流量的壓力納入重點考慮范圍。

3.3溫度應變

在重慶地區，低溫開裂是最常見的一種病害。在熱脹冷縮作用下，溫度降低時，若瀝青材料無約束，則體積收縮；若材料受到約束，將引起溫度應力。當該溫度應力大于等于材料抗拉強度時，即產生裂縫。瀝青混合料收縮應變速率越大，材料的應力松弛性能越難發揮。溫度降低，瀝青的勁度模量會增大，收縮產生的應力則更難以消耗，因此低溫開裂是早期裂縫產生的最主要原因。

3.4水的損害和地質條件的變化

瀝青混凝土路面最早出現的是季節性溫度變化所導致的反射型裂縫。路面一旦出現裂縫，水就會滲入路面中，在層間流動，形成層間水，在車輛碾壓下局部空間里形成瞬時高壓水，高壓水能夠進入瀝青混合料的空隙，長時間后，便會造成瀝青和骨料之間失去粘結力，很快便會形成路面面層龜裂、麻面、松散和唧漿、坑槽等病害，時間一久，病害便會由輕而重，若滲入基層，則會對半剛性的水泥穩定料的強度造成影響。尤其是在排水不良的挖方路段，路線縱坡較小、平坡路段和平曲線超高過渡段，其情況尤為嚴重。

4、瀝青路面的調查及其養護對策

要養護好路面，必須了解和掌握在行車和自然因素綜合作用下要養護好路面 ，必須了解和掌握在行車和自然因素綜合作用下不斷發生變化的路面狀況，路面使用質量的調查應選擇最不利的季節進行。通過調查，評定被調查路面的功能指標，從而確定養護對策。一般采用定期檢查或隨時抽查的形式，分4個方面內容進行調查。

4.1瀝青路面的調查及其評價指標

(1) 路面破損的調查。高速公路宜采用先進快速的方法，每100～500m作為一個調查路段，將各類損壞分別統計后計算綜合破損率DR，以路面狀況指數PCI進行評價。

(2) 強度的調查。瀝青路面強度采用強度系數SSI 作為評價指標， SSI 為路面允許彎沉值與路段代表彎沉值之比。

(3) 平整度調查。以路面行駛質量指數RQI 評價。

(4)抗滑能力調查。路面抗滑能力以擺值BPN或橫向力系數SFC評價。

4. 2 根據評價指標制定養護對策

高速公路瀝青路面養護與維修可分為日常養護、中修、大修。路面設計年限一般為15年，使用初期應以預防為主，并進行日常養護;投入運營后5～7年開始出現路面破損，應及時有效地進行專項治理。根據對路面各項技術指標的調查，對路況做出準確的評價。

（1）路面狀況指數PCI >65，行駛質量指數RQI >6的路段， 以日常養護為主，局部進行小修，中等路況的高速公路應中修罩面。

（2） PCI<65 ， RQI<6 ， SSI>0.8的路段，宜安排中修罩面;若 SSI < 0.8 時應大修補強。

（3）高速公路路面平整度、破損率和強度均滿足要求，而抗滑能力不足，即SFC<0.4或BPN<37的路段，應加鋪抗滑磨耗層。

應在最佳時機進行中修、補強、罩面，才能達到最佳的經濟效果。如果破損沒有及時處理，將引起更大的破壞，最終導致路面大修，將大大增加修復難度和資金的投入。

5、高速公路瀝青裂縫的預防及其治理

高速公路瀝青路面裂縫不能徹底消除，但卻可以通過優化設計、加強施工管理、提高現場施工質量以及適當的養護措施等去預防和治理，將其危害降到最低，從而延長瀝青混凝土路面的使用壽命。另外，瀝青混凝土面層抗溫度裂縫的能力與混凝土均勻性、壓實度和空隙率有關。混凝土越均勻、壓實度高、空隙率小，則混凝土強度越高且比較均勻，面層表面的薄弱處也就越少。另外水損害的產生及速率與瀝青混凝土密實性及孔隙率大小、瀝青與集料的粘結力大小或抗剝落劑、交通量大小及重（超）載車輛的多少有關。因此，有效防治裂縫發生，應從以下幾方面著手：

（1）選擇合適的瀝青混凝土類型

瀝青面層各層宜盡量使用空隙率小于5%的密實型瀝青混凝土。從目前的技術水平看，密實式粗集料斷級配瀝青混凝土不僅具有優良的不透水性，而且具有明顯優于連續級配瀝青混凝土的高溫抗永久形變能力，用前者作為表面層時，還具有良好的抗滑性能，SMA路面的廣泛應用便是最好的例證。

（2）增強瀝青與碎石之間粘附性

一般酸性石料（花崗巖、玄武巖等）與瀝青的粘附性較差，因此在高速公路中，宜使用針入度較小的瀝青并采用抗剝落劑，嚴格控制細集料含泥量也是提高瀝青與碎石的粘附性的有力措施。近年來重慶地區新建高速公路開始采用改性瀝青或加抗剝落劑的SMA路面，產生水破壞的數量和速度得到了明顯改觀，高速公路的壽命大大延長了。

（3）提高施工質量

施工前的原材料選用必須質量達標、級配均勻合理，并符合重慶地區的特有地理環境，配合比的設計必須嚴密控制。在施工過程中必須注意瀝青混凝土拌合的均勻性，防止粗細集料離析。混合料拌合溫度過高會容易造成瀝青老化，與集料的粘附性也會明顯降低，嚴重時還會造成面層局部色澤不一致等現象，國外有關試驗數據表明，當瀝青混合料的溫度低于90℃時，實際上已不可能再被進一步壓實，因此必須嚴格控制瀝青混合料拌合溫度、出場溫度及碾壓溫度。而且要盡量通過使用高效配套的碾壓設備、增加碾壓遍數等提高壓實度以減小空隙率，空隙率大的位置越多水破壞現象越嚴重。

（4）嚴格控制超載車輛

超限運輸已逐漸成為公路第一“殺手”和“事故元兇”，車輛超載現象也是屢禁不止。高速公路管理部門應按照《公路法》及交通部《超限運輸車輛行駛公路規定》，對超載車輛進行強制卸載，并在入口處設卡不得讓超載車輛進入高速公路，同時對超載車輛必須嚴厲打擊，不僅要有力度，更要有持續性，不能讓車主有僥幸心理。

（5）優化設計

瀝青面層層間應使用防水材料，無論是何種瀝青混合料，必然有一定的空隙率存在，因此會遭受一定的水破壞。在瀝青面層表面涂上防水材料，形成一種不透水的薄膜封層，能使瀝青面層中因降雨而聚集的水大大減少。另外，也可以加強路面排水系統的優化設計，高速公路的設計應該是一個有機的整體，其破壞的產生及發展也是相互影響的，各系統的設計應該充分考慮對高速公路使用壽命的影響，共同發揮作用，使得高速公路能抵抗各種各樣的破壞作用。

（6）對已有裂縫的養護

當裂縫對結構影響不大，可根據裂縫寬度封閉裂縫防水即可。對縫寬在5mm以內的裂縫，可采用熱油灌縫并搗實，以防止水的滲透。而對縫寬大于5mm的裂縫，可用炒拌好的瀝青砂或細粒式混凝土填料填充、搗實、烙鐵封口、撒砂掃勻。

如路面出現開裂或輕微的龜裂，無明顯變形，可用刷油法處理，或進行噴油封面，防止滲水導致病害擴大。

由基層、土基的破壞而引起的裂縫，須經調查評價后，采用挖補法先治理基層、土基的病害，密實穩定后，再處理面層。龜裂也應采用挖補法，連同基層一塊治理。

6、結語

高速公路瀝青路面裂縫是一個尚得到很好解決的問題，對裂縫的養護，不是簡單地補上裂縫，我們不僅要按照國家標準予以修復，更要仔細分析其破壞成因，針對其成因采取有效的措施，并防范其再次發生，使修復后的高速公路路面能夠再次經受自然及人為因素的考驗。

參考文獻：

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