瀝青路面早期破壞的原因分析及預防措施

尹正向

（新疆道路橋梁工程總公司第一工程處，新疆 喀什 844000）

0 引言

隨著我國公路建設的快速發展，對高速公路的路面使用性能的要求也越來越高。為了延長瀝青路面的使用壽命，改善瀝青路面的使用性能并減少瀝青路面的后期維修費用，大量路面建筑新技術、新材料、新結構、新工藝不斷產生，以滿足高速公路日益增長的交通流量，高速車、渠化交通、軸載重型化的要求。而高速公路能否充分發揮其應有的預期作用，很大程度上取決于瀝青路面面層的質量。優質的瀝青路面不但要求有足夠的平整度、強度，而且要兼顧低溫抗裂性、高溫穩定性、抗滑性、水穩定性和耐久性等性能要求。

1 工程概況

S201線克拉瑪依至榆樹溝公路位于新疆北部，屬大陸性干旱氣候，區劃為1-1-2，夏季酷熱，冬季寒冷，早晚溫差較大，夏季年均氣溫27.5℃，極端最高氣溫41℃，冬季年均氣溫-16.7℃，極端最低氣溫-35℃。冬夏漫長，春秋短促，年降雨量105.6mm，主要集中在冬季，蒸發量3 545.2mm。地下水埋深0.7~2.5m之間，地表水豐富。沿線地處低洼，排水不暢。第五合同段路線總長28.626km，起點樁號K284+379，終點樁號K313+005，途經農八師一二一團、沙灣縣四道河子鎮、沙灣縣老沙灣鎮，是北疆地區重要的運輸干線之一。

公路等級瀝青混凝土路面按雙輪組單軸100kN作為標準荷載，設計年限15年。標準一級公路，路基寬為25.5m，路面結構形式主要為3cm（AC—13）細粒式瀝青混凝土面層+4cm（AC—20）中粒式瀝青混凝土面層+30cm水泥穩定砂礫基層+37cm（32cm）天然砂礫底基層。

第五合同段土建工程由中國公路工程咨詢監理總公司設計，新疆道路橋梁總公司負責施工，該工程2004年初正式開始路基和橋涵結構物的施工，2005年10月開始路面底基層、基層、路面下面層試驗段施工，2006年4月開始正式路面面層的施工，2006年10月20日完成主線瀝青路面攤鋪，11月5日完成所有路面工程的施工，2006年11月20日通過竣工驗收，2006年11月30日全線通車。

2 原材料的選擇

原材料的選擇主要包括以下內容：

a）高速公路設計施工中，如何選擇合適標號瀝青應考慮施工季節氣溫、不同地區氣候條件和施工方法等因素；

b）填料宜采用巖漿巖或石灰巖加工的礦粉；

c）粗集料宜采用弱堿性或堿性巖石，粒徑應根據瀝青混凝土的厚度按規范要求加工，通常情況上面層選擇玄武巖，但是考慮減少投資，上面層可選擇花崗巖等其它酸性石料，然后摻加適量的抗剝落劑，進而達到玄武巖的效果；

d）細集料宜采用優質的機制砂或天然砂，盡量避免采用石屑，對砂的質量要求一定要嚴格，特別地對機制砂的選擇上，不能采用與瀝青粘結性能差的天然砂或使用石英巖、花崗巖等酸性石料破碎的機制砂。

3 瀝青路面結構層的設計

3.1 面層

面層要求具有堅實、平整和抗滑等功能，以及具有低溫抗開裂、高溫抗車轍的技術品質，若該路段處于多雨、高溫地區，瀝青混合料的抗水害和抗車轍性顯得尤為重要。根據以上性能要求，上面層采用4cm瀝青瑪蹄脂碎石，中面層采用6cm粗粒式瀝青砼，礦料級配采用粗粒式密級配瀝青混凝土，下面層采用6cm粗粒式瀝青砼，礦料級配采用粗粒式半開級配瀝青混凝土。

3.2 瀝青路面基層、墊層的施工要求

3.2.1 級配砂礫墊層技術要求

級配砂礫是瀝青路面墊層較好的主要材料，但砂礫本身的質量優劣直接影響到墊層的作用及路面整體的工程質量，所以在施工項目中，監理工程師應熟練掌握對砂礫的相關技術要求，對級配砂礫墊層的工程質量進行嚴格把關。因為級配砂礫墊層的性能強度主要由壓實和顆粒級配決定，所以級配砂礫應滿足相關要求，相關技術要求包括：級配砂礫中最大顆粒應小于6cm，礫石含量0.5~5cm的顆粒不得少于50%，礫石的壓碎值應不大于30%以及級配砂礫中0．074mm的粉料數量應不大于7%，且塑性指數不應大于6。

3.2.2 級配砂礫墊層的施工技術

級配砂礫墊層的施工可以按照具體工序進行，如碾壓路槽、運輸攤平、整型灑水碾壓和初期養護等。作為一種松散材料，級配砂礫極易被破壞，因此為了防止在行車過程中破壞級配砂礫，相關管理人員應要求施工單位在進行施工組織過程中，盡量采用半幅施工半幅通車的方法，防止因重載施工行車混亂，造成級配砂礫墊層的平整度差、表面松散甚至延長工期。

4 瀝青混合料配合比設計

瀝青混合料配合比設計按現行《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）分為目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比試驗三個階段。筆者所參與的高速公路瀝青路面混合料配比設計均采用馬歇爾試驗方法確定其最佳瀝青用量。

4.1 瀝青混合料目標配合比設計

按照各種原材料的篩分結果，采用水洗法處理集料篩，然后計算礦料的合成級配，盡量使級配結果接近規范設計中級配范圍中數值。對于瀝青用量按0.5%間隔遞增制作五到六組試件，制作試件宜單個配料。瀝青混合料擊實溫度、拌合由瀝青溫度相關曲線決定。對于改性瀝青混合料，擊實溫度應提高10~20℃。對于中、上面層瀝青混合料，條件允許下，還應檢驗其高溫穩定性。

4.2 瀝青混合料生產配合比設計

確定混合料目標配合比之后，應設計生產配合比。我國高速公路瀝青路面混合料通常采用間歇式拌合機。按照目標配合比設計的集料比例將冷料輸入瀝青拌合機中，待拌合機中相關配料滿足實際生產狀態時，再從熱料倉取出經過篩分后的集料，進而合成生產配合比級配，盡量使實際配合比數據接近目標配合比級配曲線，并取最佳油石比及其0.3%左右的油石比進行馬歇爾試驗，以此確定生產配合比最佳瀝青用量。同時，應當注意拌合機振動篩的配置與使用，選擇拌合機最大篩孔時應保證材料最大粒徑滿足級配范圍；各料倉的材料應保持合理均衡，避免在以后施工過程出現溢料或待料現象。

4.3 瀝青混合料生產配合比驗證

為檢驗混合料生產配合比的可行性，可通過試拌試驗階段的鋪筑等方面著手處理。根據瀝青混合料的外觀到內在質量等各種檢驗所得到相關數據整理后進行分析總結，若存在部分指標不滿足相關規范要求，則應對混合料生產配合比或有關施工技術做出調整，直到符合設計要求。

隨著我國科學技術的發展，在施工設計中，對瀝青混合料的組成提出了更嚴格的要求。如果將改性瀝青用做結合料，則不再將流值和穩定度作為關鍵性指標，而是將空隙率和動穩定度作為最終決定配比的關鍵指標。高速公路瀝青路面設計施工要求中必須檢測路面中、上層動穩度，值得一提的是盡管有些路面動穩定度試驗結果相當好，但是建成通車后不久，路面還是很快就出現了車轍等嚴重現象。施工技術水平不過關是一方面原因，但筆者從其他角度考慮，認為原因還包括：首先，目前規范對普通重交通瀝青混合料動穩定度要求不高，導致其不能滿足實際需要；其次，在試驗檢測方面，一些施工單位考慮不周全，只重視對混合料目標配合比進行動穩定度試驗，卻忽略了對拌合機熱料倉的取樣進行動穩定度試驗。

5 高速公路瀝青路面的施工

在高速公路施工過程中，難以避免在一些山區施工作業，但是由于山區年降雨量大，給瀝青路面施工造成了相當大的困難。山區高速公路瀝青路面施工應注意以下幾方面。

5.1 在拌制瀝青混合料的過程中，為避免進入瀝青混合料拌合鍋中的礦料因表面粉塵過多而影響其與瀝青的豁附性，通過干燥滾筒烘干后的礦料（砂和碎石）在進入熱料倉之前必須將其中的粉塵抽出來予以廢棄。

5.2 在瀝青混合料的運輸過程

中，為避免由于熱量散失而導致瀝青混合料運輸到鋪筑現場的溫度過低，必須采用帆布對運輸車輛中的瀝青混合料進行覆蓋保溫。5.3 根據多年高速公路的施工經驗，應控制瀝青混合料的攤鋪速度在2～4m/min為宜；在瀝青混合料壓實過程中，一個工作面初壓過程應同時配備2臺DDl30（自重13t）雙鋼輪壓路機，復壓過程應配備2臺26t膠輪壓路機，終壓過程應配備2臺自重10～11t雙鋼輪壓路機，此類方式進行攤鋪和壓實的效果最佳。

5.4 拌制瀝青混合料所需的天然砂和碎石必須要符合相關規范的技術標準。注意軋制碎石的合格母巖應在固定的采石場集中開采，并在固定的場地集中軋制符合要求的各類碎石，應在固定的大型合格砂場集中開采天然砂。合格的天然砂和碎石應集中存放、運輸和使用，以免不合格的砂和碎石混入料場。

5.5 由于施工過程中降雨會對交驗后的路基頂面造成不良影響，進而導致路基頂面上部路面底基層（或墊層）的鋪筑質量不合格，所以應在路基交驗完畢后合理安排施工計劃，盡量避免在雨季多發期完成路面底基層的鋪筑。經過如此處理，在形成足夠強度的路面底基層（或墊層）上鋪筑基層（或底基層）時，降雨對施工的影響會大大減小。

6 結語

在實際操作中，瀝青路面的設計施工是一種半理論、半經驗的模式，因此，必須依靠較好的施工技術來實現設計者的預期設計目的，在施工實踐中應不斷積累經驗，同時多對一些新的路面施工技術進行探索并加以討論，及時進行觀測總結，以促進高速公路路面設計與施工技術的長足發展。

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