公路工程瀝青混凝土路面早期開裂原因排查及預防對策

陳 成

（中鐵十六局集團第四工程有限公司，北京 101400）

0 引言

公路瀝青混凝土路面設計使用壽命一般為15年，在設計壽命期限內各階段均可能出現病害。早期破壞一般是指施工完成至保修期結束的階段。瀝青混凝土早期破壞類型主要有車轍、裂縫、水損壞、磨耗、泛油、波浪狀不平整、接縫病害等[1]。行車超負荷，道路不均衡而下沉，開放道路過早，排澇不暢通，攤鋪氣溫太低，水泥穩定碎石反射而開裂，路基壓實度不合格，混凝土拌和料中的瀝青成分過高、孔隙過小、高溫性能低、瀝青黏結力差、瀝青用量偏少，所用的礦料含水率大等單個或多個因素的組合將導致上述一種或多種早期破壞。本文對某公路工程瀝青混凝土路面早期開裂破壞原因進行逐項排查分析，提出有效修補方案及預防新建工程瀝青路面開裂的對策。對新建公路工程瀝青路面施工質量控制具有借鑒意義。

1 瀝青混凝土早期破壞現狀

某公路工程設計線路長度2km，全線為道路工程。路基標準橫段面寬40m。軟土路基處理設計方案為水泥攪拌樁，樁徑50cm、間距1.5m，按梅花型布置，樁頂鋪筑50cm厚碎石墊層，路面結構層為水泥穩定碎石、瀝青混凝土。在完成面層瀝青混凝土鋪筑后一個月，在K0+500～K0+515路段出現了縱向裂縫，距離路緣石約1m，裂縫長達15m、最寬處10mm，見圖1所示。

圖1 瀝青混凝土路面早期開裂

2 瀝青混凝土早期開裂原因排查

2.1 路基處理設計方案排查

路基處理設計方案為采用水泥攪拌樁，路面結構層上面層為4cm厚細粒式瀝青混凝土AC-13C（SBS改性），中面層為6cm厚中粒式瀝青混凝土AC-20C，下面層為8cm厚粗粒式瀝青混凝土AC-25C，封層為SBS改性瀝青防水粘結同步碎石封層，透層采用慢裂灑布型高滲透乳化瀝青（PC-2），上基層為18cm厚水泥穩定級配碎石（4.5MPa），中基層為18cm 厚水泥穩定級配碎石（4.5MPa），下基層為18cm厚水泥穩定級配碎石（3.5MPa）。勘察設計均按兩階段進行，均執行勘察設計規范和按專家評審意見完成修編，該工程路基路面為常規的設計方案，技術成熟，為本地區常用類似設計方案，并無設計缺陷。

2.2 配合比設計及原材料質量排查

按照設計和規范的要求，經目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證三個階段，得出瀝青混合料生產配合比（見表1所示），經檢驗，各項技術指標符合規范和設計要求。

表1 瀝青混合料生產配合比

上面層采用SBS類改性瀝青，中、下面層為A級70號道路石油瀝青。上面層粗集料選用玄武巖，中、下面層選用石灰巖。瀝青混凝土上、中、下面層的細集料應采用堿性石料，以保證與瀝青的良好粘接能力。瀝青混合料的填料（礦粉）采用石灰巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉。原材料經過品牌考察比選，按設計和規范規定的技術指標和頻率對進場每批次原材料進行檢測，結果無異常。針對開裂瀝青路面的原材料重點篩查，試驗檢測結果無異常。

2.3 瀝青混凝土施工工藝排查

正確的工藝流程和施工時嚴格執行是保證工程質量的核心手段之一，該工程制定的瀝青混凝土施工工藝流程見圖2所示。經過核實工藝流程正確，施工過程中監理有旁站見證，查驗施工日志、施工記錄、監理日志、監理旁站記錄也顯示施工工藝流程正常。

圖2 瀝青混凝土路面施工工藝流程圖

2.4 瀝青混凝土施工要點排查

2.4.1 施工前準備工作

進場材料經施工檢測、監理抽檢合格后方可使用。儲料場提前完成硬化處理、修建排水設施、建設倉庫和儲存罐分類存儲。按三階段進行配合比設計驗證。在基層檢驗合格后測量標識中線邊線。對下承層實行表面清理，完成透層油、封層施工。提前完成試驗儀器標定，配備有經驗的持證檢測人員。完成試驗段施工檢測合格確定各工藝參數后方可進行施工。

2.4.2 瀝青混合料的拌合質量控制

各種材料分類建倉堆放，瀝青由專用灌儲存，按每個進場批次進行試驗，按監理工程師批復的生產配合比進行配料。瀝青混凝土拌和站建設完成后經調試驗收合格方可正式投入使用。原材料先檢測合格再投入使用，使用過程中不得偷換。瀝青及瀝青混合料在加熱、出廠、到達現場、攤鋪、碾壓每個階段做好溫度測量及記錄，終壓溫度控制在70～90℃[2]。瀝青混合料出現離析等現象應作廢棄處理。

2.4.3 混合料的運輸和攤鋪

按照拌合站的生產能力、與施工現場距離，結合施工計劃，科學合理組織車輛運輸。

攤鋪機具備可調節攤鋪厚度、找平、加熱熨平板等功能，經調試報監理工程師驗收后方可使用。采用走線法和平衡梁法進行施工。攤鋪速度不得明顯快于或慢于拌合站供料速度，以確保攤鋪連續性。隨時用測溫儀檢測瀝青混凝土的攤鋪溫度。開工前30min，攤鋪機的熨平板溫度加熱應＞100℃[3]。出現離析等情況需及時鏟除或廢除。按頻率檢查路面施工高程及攤鋪厚度等。

2.4.4 瀝青混合料的壓實

采用雙輪雙振壓路機及膠輪壓路機對完成攤鋪的瀝青路面進行壓實。初壓采用靜壓2遍；復壓振壓5遍；終壓連續靜壓2遍；各階段碾壓溫度應符合規范要求，壓路機應勻速碾壓。相鄰碾壓攤鋪好的瀝青混合料的重疊寬度不＜30cm，應順線路縱向由低向高按試驗段總結的碾壓速度進行。新鋪筑的路面在開放交通前應做好成品保護等。

2.4.5 接縫處理

采用熱接縫攤鋪壓實，預留25cm寬瀝青混合料暫不碾壓作為標高基準面，待后續的瀝青混合料完成搭接攤鋪立即騎縫碾壓，以防止無法消除縫跡。橫向接縫處理方法：端部平整要達到要求，清潔干凈后，涂粘層瀝青。攤鋪時要調整好預留的高度，控制平整度，然后在接縫處進行攤鋪施工。橫向接縫的碾壓應先橫壓后縱壓。

2.4.6 檢查試驗

認真做好各種原材料的檢測工作并及時將檢測資料報監理工程師，施工溫度、礦料級配、馬歇爾試驗、壓實度等按施工技術規范要求的頻率進行檢測。在施工過程中按設計和規范要求隨時檢查攤鋪厚度、平整度、寬度、壓實度、橫向縱向坡度、超高加寬部位。

2.4.7 排查結果

該項目施工方案由監理工程師審批同意實施，以上施工關鍵點無異常，現場施工過程由旁站監理進行監督，檢驗結果資料及時報監理工程師審批，不存在施工技術管理上的漏洞。

3 現場開挖排查原因及修復方案

3.1 現場開挖排查原因

綜合以上分析，瀝青路面設計、施工技術管理方面均不存在問題。該項目瀝青路面早期開裂處，路基坡腳與路面高差最大處達3m，極有可能是路基不均勻沉降[4]、邊坡水平變形過大導致。在現場路面裂縫處選取三個點鉆孔取芯，發現水泥穩定碎石層已裂透。為進一步尋找原因，按設計要求的水泥攪拌樁布置范圍，在瀝青路面開裂處對應的路基坡腳選取三處地方對水泥攪拌樁進行抽芯取樣，結果未能抽取到芯樣；在瀝青路面未開裂處對應的路基坡腳選取三處地方對水泥攪拌樁進行抽芯取樣，結果是能抽取到芯樣。經調查，該路面開裂路段夜間施工水泥攪拌樁，工期趕、技術交底和監管不到位，水泥攪拌樁未按設計圖要求施工至路基坡腳，由此導致路基沉降不均勻、邊坡變形過大，造成路面結構開裂。

3.2 瀝青混凝土早期開裂修復方案

為防止繼續開裂，臨時采取反壓路基邊坡措施。采取高壓旋噴樁永久加固路基邊坡和坡腳，處理深度和布置間距等同于原設計水泥攪拌樁深度及間距。同時，布點監測瀝青路面裂縫發展情況，在高壓旋噴樁施工完成且質量檢驗合格后，路面裂縫已停止發育。在路面裂縫兩邊1m范圍切縫，破除裂縫長度方向范圍的瀝青路面和水泥穩定碎石，放置防裂鋼筋網、澆筑混凝土替代原設計施工的水泥穩定碎石，混凝土達到7d強度后，按設計、規范、施工方案鋪筑瀝青混凝土。經過修復處理，瀝青路面未重新開裂。

4 瀝青混凝土早期開裂預防對策

針對該項目導致瀝青路面早期開裂的原因，提出以下預防對策：

（1）強化施工管理，提高工序控制的科學性[5]。該項目路面工程施工工序及檢測質量結果無問題，但在水泥攪拌樁施工環節出現漏打，屬于施工管理不到位問題。今后應在開工前完成技術交底、現場完成施工放樣并進行明確標示；施工中應派經驗豐富、具有強烈責任心的施工人員進行管理；施工后應及時復查是否按設計工程范圍完成施工。

（2）該項目監測點布置和監測頻率均不規范，監測記錄亦未能真實反映軟土路基的沉降和位移情況。因此，必須加強路基工后沉降及位移等指標的規范監測工作，按設計文件要求監測點數量、類型、位置進行加工制作和埋設，按規定頻率和方法開展監測工作，并做好監測記錄。發現異常時，應分析原因，反饋指導施工。

（3）從鉆孔取芯的基層已貫通開裂的情況看，在攤鋪瀝青路面前應已開裂。水穩基層完成施工后，一般均應等待完成養護，達到設計規定強度指標，完成清潔及透層封層后才進行瀝青路面施工。因此，須加強瀝青路面施工前對水泥穩定碎石層的外觀質量檢查，發現開裂情況時應查找原因，避免讓質量問題進一步擴大化。

（4）建立質量管理制度及體系并落實到位、實行質量獎罰制度。對于在工程施工過程中質量意識淡薄人員給予經濟處罰；對于質量評定達優的人員給予獎勵。

（5）加強材料管理和施工計量管理。工程材料的投入數量一定程度上反映了工程實體是否按設計工程量完成施工。及時、嚴謹地對每日完成工程量進行統計和匯總，通過對比設計工程量，分析實際是否按設計圖紙完成施工。

5 結束語

總之，瀝青混凝土路面設計施工技術已很成熟，導致早期開裂的因素很多，重在事前預防。早期開裂不僅導致公路推遲開通和經濟損失，更會帶來不利的社會輿論影響。因此，在施工的每個環節均須監管到位、技術交底到位、合理安排工期和施工時間、加強路基及路基邊坡的沉降和位移監測，及早發現問題和處理問題，從測量監控、材料試驗檢測、工藝流程、軟土路基處理、路基和路面結構施工質量等方面消除開裂因素。