烏魯木齊瀝青混凝土路面典型病害調查及對策研究

侯 偉

（烏魯木齊市城建設計研究院，新疆 烏魯木齊 830092）

0 引言

隨著烏魯木齊城市建設的不斷發展，城市道路建設方面取得了很大成就，截至2017年底，城市道路長度達到2 689 km，道路面積4 880萬m2，城市交通對道路出行環境提出更高的要求。由于烏魯木齊特殊的環境氣候特征，寒暑溫度變化劇烈、雨雪春融季節凍脹循環頻繁，導致瀝青混凝土路面提前出現病害現象較為普遍。通過對烏魯木齊城市道路病害系統的調查分析，找出主要病害、分析產生原因、提出相應對策，達到減少路面病害、延長道路使用壽命的目的。

1 瀝青路面病害調查[1-5]

1.1 病害分類調查依據

選取烏魯木齊市區5條具有一定的代表性的主干道作為調查對象，調查道路的使用年限均在5～7 a之間，交通量組成基本相似，具有一定的代表性。選取調查的道路長度合計4 300 m、面積96 600 m2，占調查道路總長度和總面積的40.8%，將瀝青混凝土路面病害類型、破損程度及數量進行現場調查和統計匯總。

按照《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2—2001）確定的病害內容和方法進行現場調查，按照裂縫類、松散類、變形類及其他類病害進行分類統計，并對病害程度進行現場測量、鉆芯、挖探，并進行相應的實驗檢測，確定各類路面病害的數量及比例。

1.1.1 裂縫類病害

（1）橫裂：調查路段最嚴重的路面病害是橫向裂縫，而且90%橫縫為重度裂縫，在斷面范圍內形成貫通縫，縫寬多在15～25 mm之間，縫寬小于5 mm的輕度橫縫占10%左右；橫縫縱向平均間距約9 m，相隔最近的橫縫僅2～3 m左右，橫向裂縫呈現間距小、裂縫寬的特點。鉆芯取樣顯示多數裂縫由基層斷裂形成，現場判定為半剛性路面基層溫縮裂縫反射至瀝青路面，并隨著時間增長加速瀝青老化，瀝青面層的抗裂縫能力逐漸降低，對芯樣進行抽提、強度實驗檢測，瀝青面層混合料粗骨料強度偏低，針片狀含量比較多，瀝青剝落較嚴重，油石比偏低；水泥穩定基層部分芯樣離析嚴重，強度不穩定、不連續。

（2）縱裂：縱向裂縫是比較典型的瀝青路面病害，縱裂主要分布在右側行車道邊緣，長度在10～180 m之間，縫寬多在7～15 mm之間，縫寬明顯比橫縫窄，多數縱裂沿地下管線上方形成，現場鉆芯取樣判定縱裂主要是由于地基、管溝回填土橫向壓實不均勻、道路邊緣結構承載力不足造成，未進行養護維修，少數維修過的縱縫僅采取瀝青灌縫，養護不到位，目前又開裂顯現。

（3）龜裂：現場調查路面龜裂范圍較小，局部位于檢查井周邊、港灣車站出入口處，龜裂塊度多在30～300 cm之間，為不規則的片狀，縫寬多在5～15 mm之間，挖探顯示路基含水量偏高，路面材料松散、失穩，現場判定由于路基范圍內檢查井較多，路基路面在檢查井周圍作業空間受限，導致檢查井周圍的路面在使用過程中沉陷、開裂，雨水滲入后在車輛荷載沖擊下形成路基路面材料松散、失穩，形成片狀密集不規則龜裂。

1.1.2 松散類病害

松散類病害主要包括坑槽、麻面、脫皮、啃邊等，通過調查僅發現麻面類病害，即局部路面瀝青混凝土面層出現嵌縫料散失、表面粗麻現象，形成麻面病害，實驗判定油石比偏低致使集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失黏結力是顆粒脫落的主要原因，隨時間增長，瀝青逐漸老化后與集料的黏結力減弱。

1.1.3 變形類病害

變形類病害主要包括沉陷、車轍、搓板、波浪、擁包等，調查只發現擁包病害，數量不多，主要位于公交港灣停靠站進出口范圍內，現場判定為公交車行車軌跡發生變化、車輛制動、啟動時導致路面橫向推移形成。

1.1.4 其他類病害

其他類病害主要包括泛油、修補損壞、凍脹、翻漿等，調查發現路面范圍內檢查井周邊路面破損比較普遍，挖探顯示由于排水檢查井滲漏、雨水口淤堵，導致井周路基含水量偏高，現場判定由于檢查井周圍作業空間受限，多采用人工壓實或小型壓實機械進行碾壓，從而導致檢查井周圍的路面在使用過程中沉陷、開裂，雨水滲入后車輛荷載頻繁碾壓導致路基路面材料變形、失穩。

1.2 瀝青路面病害特征

1.2.1 各類病害匯總

通過對5條瀝青混凝土路面各類病害調查、梳理、統計，匯總后的各類病害詳見表1。

1.2.2 病害特征

對各類病害匯總統計后發現，裂縫類病害占84.2%，特別是貫通道路斷面的橫向裂縫呈現等距離、規律性的出現，占裂縫類病害的90%以上；其次是其他類病害中的檢查井周邊修補破損病害占11.1%，基本在每條道路中都有較多的檢查井周邊路面破損；通過調查確定，裂縫類病害是烏魯木齊市瀝青路面典型病害；路面結構中設置瀝青碎石層、面層較厚的路面，裂縫類病害及其他病害相對較少。

表1 調查道路各類病害匯總比例

2 瀝青路面典型病害成因分析

2.1 瀝青路面裂縫類型

瀝青混凝土裂縫是最為典型的路面病害，是受荷載、氣候、材料、施工、養護等諸多因素綜合影響的結果，瀝青路面裂縫分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫。

（1）荷載性裂縫：即主要由于車輛荷載作用而產生的裂縫，路面在車輛荷載的反復作用下，由于路基路面結構的強度不足而產生。

（2）非荷載性裂縫：一種是路面半剛性基層在低溫狀態下收縮形成的裂縫；另一種是瀝青混凝土面層在冬季氣溫驟降時，瀝青混合料的應力松弛趕不上溫度應力的增長、勁度急劇增大，超過混合料的極限拉伸應變，導致瀝青面層開裂，非荷載性裂縫主要表現在橫向裂縫。

2.2 裂縫形成的原因

（1）溫度因素：烏魯木齊夏季炎熱、冬季寒冷，晝夜溫差大。通過理論計算和實地調查，瀝青路面非荷載裂縫更為普遍，究其原因是特殊的氣候溫差大造成的。

（2）施工的影響：半剛性基層的低溫收縮、層間接觸狀況對路面裂縫有很大影響，烏魯木齊市施工期僅6個月，存在簡化工序、養生不到位現象，特別是路基路面縱橫向搭幅不到位、檢查井周邊壓實度不達標，導致路基變形、路面開裂。

（3）瀝青品質和礦料級配：瀝青的品質是影響瀝青路面裂縫的內因，包括瀝青的油源、延度、粘度、針入度、勁度、含蠟量和抗老化性能等。采用品質優良的瀝青、良好的礦料級配、合適的瀝青用量、合理添加改性劑，對瀝青混凝土路面裂縫起到良好的控制作用。

（4）基層的影響：半剛性基層產生溫縮裂縫是致命弱點，特別是進行水穩料拌和時忽略了天然砂礫的級配、含土量、無側限抗壓強度等影響因素，統一采用固定的水泥劑量，導致半剛性基層強度過高或者不均勻，引起路面基層開裂。

3 瀝青路面典型病害對策研究

3.1 項目管理方面

科學的項目管理是保證工程優良品質的重要前提條件。應該重點落實項目實施過程中每一個環節的有序銜接；提前協調各管線遷改、實施的統一性；安排合理施工周期，確保項目實施過程的緊湊、有序、合理。

3.2 設計方面

根據調查結果，結合烏魯木齊冬夏溫差大的實際情況，確定合理的路面面層厚度、結構和層間組合，是瀝青路面設計的一個重要環節。

（1）合理的瀝青混凝土面層厚度可以有效抵御基層裂縫的反射延伸、降低車輛荷載引起的剪應力；通過調查及結合近幾年的實驗探索來看，瀝青混凝土面層采用3層設計結構，可以有效的減少路面基層產生的反射裂縫。

（2）瀝青混凝土上面層可采用間斷級配、大空隙、密實型的瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）混合料和采用改性瀝青添加已經成熟運用的SBS改性劑和木質、聚酯纖維素，增加路面瀝青混凝土的低溫縮裂性能。

（3）確定合理的面層組合類型，各層瀝青混合料面層設計厚度不宜小于規范要求的適宜厚度，并且與瀝青混合料的公稱最大粒徑相匹配，單層瀝青混合料的設計厚度不宜小于混合料公稱最大粒徑的2.5～3.0倍。

（4）路面結構基層設計時應根據道路等級、交通組成、荷載等級、料場材料等方面的因素，合理確定水泥穩定基層的厚度及水泥添加劑量，水泥穩定基層設計厚度宜一次碾壓成型，避免施工分層形成太薄的半剛性基層，在重型荷載作用下導致基層開裂。

（5）路基的變形也是產生路面病害的重要因素之一，在路基及管線設計過程中，對回填料的級配、粒徑、含土量、含水量、壓實度等方面嚴格控制，確保路基的整體均勻性和整體性，避免路基變形引起道路病害的產生。

3.3 施工方面

從抽樣調查的5條道路病害情況和調閱施工日志發現，只要施工單位有良好的信譽度，按照施工規程操作、嚴格把關、做好工序銜接，各類病害明顯就少，說明施工對工程質量起到至關重要的作用：

（1）制定科學合理的施工組織設計：施工單位應具備良好的專業技術水平，掌握項目關鍵技術、工序，制定科學合理的施工組織設計，施工過程中嚴格把關、規范施工階段每一道程序。

（2）提高專業技術水平：有些施工單位專業技術力量配備不完善，專業技術水平良莠不齊，跨專業施工，不能掌握各分項工程施工過程中的專業技術特點。

（3）各分項工程之間工序合理銜接：城市道路工程施工是一個綜合性系統工程，包括了道路及各種地下管線，地下管線施工質量的好壞，直接影響到道路的質量，因此，制定合理的分項工程施工組織設計，協調各工序之間合理銜接，管線基坑、檢查井按設計要求的材料和技術要求進行回填，不留死角，為道路的施工創造有利條件。

（4）嚴格控制原材料質量：嚴格控制材料關是確保道路工程質量的關鍵，地下管線的管材、型號及使用年限，與道路的使用期限匹配，道路橋涵工程使用的水泥、鋼材、瀝青、砂石料等原材料必須滿足設計要求，瀝青面層混合料的各項技術參數嚴格按照施工規范和設計要求確定，禁止不合格、不達標材料的進場。

（5）遵守施工規程、嚴格控制工程質量關：道路、管線的施工過程中，每一道工序的實施，都應嚴格按照各自相關的施工規范和設計圖紙要求控制，做好每一道工序的質量把關，結合每一個項目的工程地質情況特點，及時溝通、修正、完善特殊問題的處理措施。

3.4 養護管理方面

由于烏魯木齊市冬夏季溫差大，引起瀝青路面溫縮裂縫比較普遍，病害一旦出現，如未進行早期處理，雨水下滲、凍融狀態在車輛荷載的作用下，很快發展成更嚴重的其他病害，形成惡性循環，導致路基、路面的破損。由于烏魯木齊市冬季漫長，落實春秋兩季的道路維修非常重要，秋季維修是為了減少漫長冬季路面出現病害，春季維修是為了盡早修復冬季惡劣環境下路面產生的各種病害，避免路面病害的延伸和發展。

4 結語

烏魯木齊特殊的氣候條件導致瀝青混凝土路面溫縮裂縫病害較為普遍，由裂縫逐步發展形成更嚴重的各種路面病害，對城市道路通行條件產生不良影響。通過調查分析確定病害產生的原因，結合氣候和材料特點，確定適合本地區的瀝青混凝土路面結構，并從管理、設計、施工、養護等方面提出減少路面病害的方法，達到延長道路使用年限、提高通行條件、建設宜居城市環境目的。