城市道路瀝青混凝土路面病害與處理措施

黃家興

(福州新城市政工程設計有限公司，福建 福州 350000)

1 引 言

瀝青混凝土路面具有強度和剛度高、平整度好、抗疲勞性能好、低成本等優點，是我國廣泛應用的高檔公路路面結構。然而，這種由石灰、水泥、粉煤灰或石灰-粉煤灰組合穩定的基層有一個共同的缺點：當溫度過高或長期處于干燥、荷載環境運營條件下、路面容易開裂。由于裂縫尖端的應力集中，進一步的裂縫很快就會形成，甚至達到瀝青表面層。同時由于信號燈及橋頭等的存在，車輛往往需要在道路十字路口或橋頭位置進行減速、加速、停留和通過。在重載、高溫、交通流、制動、長時間動載條件下，瀝青路面結構層容易永久變形，進而影響路面美觀和行車安全，降低抗滲透性，造成大面積裂縫等路面病害，降低路面使用壽命。通過研究，這種裂縫在半剛性基層中現有的裂紋上傳播到柔性層，稱為反射裂紋，當反射性裂縫到達路面表面后，路面會變粗，水分會滲透到路面結構的內部，導致路面迅速惡化。

目前國內外關于瀝青混凝土路面病害處置研究眾多，其中便包含現場調查研究、室內模型實驗以及數值模擬分析等多種手段。采用室內實驗和現場試驗是作為瀝青混凝土病害研究的最直接方法之一，也是本文研究的主要手段。該類方法的研究已經得到很大深入，并也比較成熟。其中學者徐家偉等人便通過室內實驗研究了國外某一城市道路瀝青混凝土病害，并相應給出了處置措施，但在研究過程中發現，盡管室內實驗能夠發現部分瀝青混凝土路面的病害原因，但礙于瀝青混凝土路面的影響因素眾多，研究過程中，控制手段單一且實驗過程中試樣與實際路面之間的差異巨大，如不同的尺寸、荷載、環境等，總是難以準確地揭示實驗室試驗中開裂的過程，極大的阻礙了瀝青混凝土路面病害的研究歷程。因此，不少學者便期望通過現場實驗調查以及數值模擬手段解決上述問題。李婷婷等人利用一系列基于有限元的路面模擬研究了熱反射裂縫機理。侯金成等人建立了有限元模型，以期更好地理解在交通負載下覆蓋的裂縫路面的撓度和應力-應變分布。但考慮在現實生活中使用期間的路面始終受到溫度和垂直載荷的共同影響。因此，專家們建立了同時考慮溫度和垂直荷載的路面有限元模型。然而，有限元方法不僅建模工作量大，而且耗費時間較長，在常規路面設計中實現困難，極大阻礙了瀝青科學研究進程。為此，張劍等人便通過調查研究手段研究了格魯吉亞繞城高速瀝青混凝土病害實際情況，并相應給出了該道路瀝青混凝土病害的處置措施，周俊等人通過現場測試調查了路面過早開裂的問題，包括挖溝和取心，以及無損測試，下落重量偏轉儀和探地雷達測試。并得出現場調查研究能夠很好的反應工程實際情況，對瀝青混凝土路面病害的研究和處置有著極大的促進作用。故在本文的實驗中，作者通過搜集本文研究對象福建省福州市長樂區部分路段瀝青混凝土病害情況，并基于設計與施工角度分析了該路段常見病害的產生原因，并相應提出了對于道路瀝青混凝土路面病害的防治方法，相關研究結果對道路瀝青混凝土路面養護具有一定的參考意義。

2 工程背景

本文依托工程位于福建省福州市長樂新區，長樂新區(和諧三橋、上洋橋、長限橋、龍匯中橋路橋連接段)橋頭跳車嚴重，路基沉降，瀝青混凝土路面開裂，出現車轍及推移病害，并有沉陷、粗麻，形成坑槽。

瀝青混凝土路基路面病害產生的主要原因：道路均處于軟基位置，且軟土地基未經處理，道路經長期行車荷載作用，道路整體沉降，出現路橋連接段高低落差明顯；路面車輛嚴重超載。路基路面病害出現影響市民行車舒適性及出行安全。因此改造現有道路，改善行車條件，設置景觀設施能提升道路的安全性、美觀性及行車舒適性，將對改善人居生活環境，進一步推進城市化建設進程有著重大的意義。

本次路改造全長648 m，共分為A、B、C、D四段。其中現狀路面為瀝青混凝土路面，大部分路段路面破損比較嚴重，主要存在如圖2所示裂縫、坑槽、大面積沉陷、擁包等病害。現狀人行道路面結構主要為透水磚，寬3.0～5.5 m，人行道及兩側樹池路緣石破損情況嚴重。根據業主委托要求及相關會議精神，本著節約經濟的原則，本次改造應盡量減少各種搬遷數量，同時盡量保持現有道路斷面形式。

3 瀝青混凝土病害情況及處置措施

在本項目中，道路瀝青路面工程存在不同程度的缺陷和病害，包含橋頭跳車、路面水害(坑、露骨、取漿)、網裂、沉降、平整度差等。其中道路產生的不均勻沉降破壞居多，也是最先出現的疾病之一，也是在長期荷載作用下形成的。為了全面了解本路段道路瀝青混凝土路面的實際損害情況，本文作者通過現場調研的方式收集了道路病害檢測結果匯總如表1所示。

表1 長樂區項目瀝青路面病害一覽表

調查結果表明，城市道路瀝青路面存在的主要問題是沉降不均勻問題。究其原因，主要在于福州市地處南方，常年雨季，在地面動荷載及其他外界因素作用下，路面地表水的嚴重破壞，如果未能及時采取措施，在長期荷載的作用下，道路路基可能會出現大面積沉降現象，將嚴重影響該道路的正常交通。因此，應及時對上述表格的損壞進行處理，以防止路面發生重大結構破壞，提高道路的結構性能，保障道路的安全運營。結合工程實踐，本文將從路基設計，路面結構設計等多方面對該路段進行整治處理。

3.1 路基設計

通過現場觀察發現，該路段道路出現大規模病害主要原因在于路基，因此，在進行整治時，首先考慮對路基進行整治。新路基設計嚴格遵照《城市道路工程設計規范》CJJ37-2012及《城鎮道路路面設計規范》CJJ169-2012有關規定施工，在設計前應對沿線工程地質、水文等自然條件進行較為深入的調查，在充分收集第一手資料的基礎上提出路基填料，路基壓實等設計要求，充分利用舊路基，修復舊路面，并根據填挖、水文、地質等情況對路基防護工程進行綜合設計。

3.2 瀝青路面結構設計

在進行路面網裂病害處理過程中，本著節約投資、保證質量的原則，病害處治設計針對不同的病害類型分段設計了以下幾種方案。

(1)對于僅出現網裂的路面，當裂縫小于3 mm時，不做處理，清掃后直接加鋪瀝青層；對于3 mm≤裂縫<10 mm，銑刨上面層后，并用細粒式瀝青混凝土AC-13C填平，對于裂縫≥10 mm，銑刨上面層和中面層，用聚氨酯灌縫搗實，在裂縫處貼一層防水卷材后，從新加鋪細粒式瀝青混凝土AC-13C和中粒式瀝青混凝土AC-20C。

對于結構層損壞的瀝青混凝土路面，采用機動車道病害處治路面結構圖的處理方式。

對于輕微損壞的瀝青路面，如板塊出現局部破碎、小坑槽等，則需在破壞處附近按矩形銑刨損壞的原瀝青上面層，重新加鋪細粒式改性瀝青混凝土AC-13C。

對于現狀機動車道混凝土修復路面結構均需破除并按機動車道病害處治路面結構圖進行處理。

3.3 水害疾病控制

由于長樂區地處福建省福州市中部東段，據氣象資料現實，該地近年來常年降水超過1 400 mm，雨量充沛。因此，在雨季時，受降雨及積水作用，道路瀝青混凝土路面常飽受水化作用影響，導致路面結構強度下降，此外，在汽車等荷載作用，路基及路面容易產生各種結構破壞。為減少雨季水化作用影響，本文提出以下對策：

(1)減少路面滲入路面結構，鋪設路面肩。由于硬肩防止，水會滲入路面，大大減少。

(2)設置路面橫截面坡度。路面和路肩應有足夠的交叉坡度，使路面水分迅速流失。

(3)設置排水裝置。妥善維護排水溝，使路面表面上的水流走。

(4)填充裂縫和接縫，使路面結構內的自由水從路面接縫排水系統自由流動，裂縫流向縱向邊緣；封閉路面和路肩面，避免滲水；設置縱向排水設施；為路肩設置出口。

3.4 橋頭跳車控制

該項目路段橋頭跳車也是路面主要病害之一，導致該病害的主要原因在于路段含水量高、橋路剛性不等、交通負荷等原因，同時對道路路基的損壞嚴重，因此，在設計中，應加強橋頭路段的路基設計工作，對于橋頭路段，應注重路基填筑壓實度，并在沉降較大路段合理布置鋼筋。

3.5 路面坑洞處理

瀝青路面出現坑洞的現象主要是因路面結構含有異物以及路面結構長期受荷作用導致的，路面上的鹽腐蝕損傷也是路面凹坑的重要原因，嚴重影響駕駛舒適性。瀝青路面坑洞修復過程中，一般建議采用環氧樹脂混凝土來修復路面上的坑洞。具體施工步驟如下：首先便是清除路面坑洞坑內的灰塵和雜物，然后清洗干凈晾干，再在混凝土上刷環氧樹脂，使其致密。

3.6 不均勻沉降處理

在本項目中，由于道路在橋路交匯處路基不一導致的路基不沉降較為明顯，嚴重影響了路面的平整度，致使道路發生不均勻沉降、橋頭跳車等現象。因此，針對這一現象，本項目對相關道路進行改建時，不僅對路基的填筑加強了改進，此外還對碾壓施工進行控制，當瀝青混合料運輸車輛到達現場，首先便會進行溫度檢測，并嚴格控制其攤鋪溫度。

4 結 論

綜上所述，目前國內外關于瀝青路面的研究手段多種多樣，但綜合對比發現，采用現場調研更適于本項目研究。針對本項目城市道路瀝青路面的運營現狀，根據目前國內外維修工程的各種結構和材料特點以及瀝青路面的施工技術，本文以福建省福州市長樂區道路瀝青混凝土路面運營過程中常見病害為研究對象，基于設計與施工角度分析了該路段常見病害的產生原因，并提出了對于道路瀝青混凝土路面病害應從路基設計、瀝青路面結構設計等多角度進行處理觀點，相關處置措施可為我國道路交通安全提供可靠保障。