西藏地區(qū)瀝青路面裂縫類病害特征研究

多吉羅布

摘 要：由于西藏地區(qū)瀝青路面受到特殊的氣候環(huán)境與地質(zhì)的作用，瀝青路面病害形式復(fù)雜多樣且路面性能衰減速率快。通過對西藏典型區(qū)域?yàn)r青路面病害調(diào)研，分析了西藏地區(qū)瀝青路面裂縫類病害的特征，以橫向裂縫、縱向裂縫、不規(guī)則裂縫3類形式為主探討了瀝青路面裂縫類病害所占比例，介紹了裂縫類病害的常見處治措施，并提出了裂縫類病害的基本處治步驟。

關(guān)鍵詞：公路工程；西藏地區(qū)；裂縫；處治措施

中圖分類號：U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1000-033X（2017）03-0091-04

Abstract： As a result of special climatic environment and geological conditions， the damage forms of asphalt pavement in Tibet are complex and varied， and the pavement performance attenuates by a fast rate. Through the investigation and study of typical asphalt pavement diseases in Tibet， the characteristics of asphalt pavement cracks were analyzed. The proportion of cracks in asphalt pavement was discussed， including the transverse cracks， longitudinal cracks and irregular fractures. The common treatment measures of crack diseases were introduced， and the basic treatment steps of crack diseases were put forward. The study provides reference for the construction and maintenance of asphalt pavement in Tibet.

Key words： road engineering； Tibet region； crack； treatment measure

0 引 言

近幾十年，西藏自治區(qū)公路交通飛速發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)雛形已顯，青藏公路、川藏公路、新藏公路、滇藏公路等國道和區(qū)內(nèi)干線公路初步形成了現(xiàn)代運(yùn)輸格局，而瀝青混凝土路面是該地區(qū)改擴(kuò)建以及新建公路最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。瀝青路面結(jié)構(gòu)從最初的簡易表面處治、多層表處、貫入式面層和上拌下貫式路面結(jié)構(gòu)，逐漸發(fā)展為瀝青混凝土、改性瀝青混凝土等路面結(jié)構(gòu)[1-3]。

西藏地區(qū)由于受到地理條件以及地形地貌的影響，區(qū)內(nèi)東南濕暖、西北嚴(yán)寒，常年低溫，太陽輻射強(qiáng)，造成瀝青混合料老化速率較一般地區(qū)快；雨季集中，且交通基礎(chǔ)設(shè)施落后，造成區(qū)內(nèi)瀝青路面病害形式復(fù)雜多樣，嚴(yán)重影響了道路的服務(wù)水平與運(yùn)營能力[4-6]。為此，本文通過對青藏公路、川藏公路以及山南地區(qū)瀝青路面病害形式進(jìn)行調(diào)研，探討西藏地區(qū)裂縫類病害的特征，分析裂縫類病害的處治措施，為西藏地區(qū)瀝青路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 西藏地區(qū)瀝青路面病害調(diào)研

選取西藏地區(qū)具有代表性的青藏公路、川藏公路、日喀則地區(qū)公路裂縫類病害，研究各地區(qū)裂縫類病害對公路使用性能及服務(wù)水平的影響。

1.1 青藏公路病害調(diào)研

青藏公路屬于國道109線，東起青海省西寧市，經(jīng)格爾木西至西藏自治區(qū)拉薩市，是世界上海拔最高、線路最長、穿越多年凍土地區(qū)的二級瀝青路面公路，被譽(yù)為西藏的“生命線”。經(jīng)過幾期改擴(kuò)建工程后，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)為：20 cm天然砂礫墊層、20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層、6 cm AC-25F瀝青混凝土下面層、4 cm AC-16F瀝青混凝土上面層。2014年格拉段瀝青路面病害調(diào)研結(jié)果如圖1所示。

路面不均勻沉降變形與裂縫類病害是青藏公路的主要路面病害形式。路面發(fā)生不均勻沉降變形的路段都伴隨著裂縫類病害，說明這些裂縫的產(chǎn)生與路基、路面的不均勻沉降變形有直接關(guān)系。

1.2 川藏公路病害調(diào)研

川藏公路由318國道、317國道、214國道、109國道的部分路段組成，地理位置特殊，地勢地貌復(fù)雜，氣象變化復(fù)雜，氣溫低、輻射強(qiáng)，降水極不均勻。川藏公路南線（西藏境）沿線公路大多為三級公路，路面結(jié)構(gòu)為：4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土面層、20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層、18 cm天然砂礫墊層。2013年7月對川藏公路南線路面病害類型、破壞程度開展調(diào)研，結(jié)果如圖2所示。

調(diào)研結(jié)果表明，裂縫、松散和變形類病害在川藏公路南線（西藏境）廣泛存在，其中裂縫類病害占到總病害的50%左右。由于川藏公路南線（西藏境）特殊的氣候自然環(huán)境及地質(zhì)條件，交通量具有明顯的季節(jié)性，夏季的交通量大于冬季，超載和重載車輛的數(shù)量也較大，從而加速了公路瀝青路面使用性能的衰減。

1.3 日喀則地區(qū)公路病害調(diào)研

日喀則地區(qū)位于青藏高原西南部，處于喜馬拉雅山系中段與岡底斯-念青唐古拉山中段之間，西銜阿里地區(qū)，北靠那曲地區(qū)，東鄰拉薩市與山南地區(qū)，空氣稀薄，太陽輻射強(qiáng)，日照時間長，氣溫偏低，年較差小、日較差大，干季和雨季分明?，F(xiàn)場調(diào)研與資料分析表明，該地區(qū)瀝青路面的主要病害有：瀝青過早老化、路面開裂、水損壞、路面變形、泛油等。

強(qiáng)烈的太陽輻射與紫外線照射造成瀝青膠結(jié)料老化，是影響該地區(qū)瀝青路面性能的重要因素[7-8]。老化后的瀝青路面干澀泛白，瀝青變硬變脆，造成瀝青路面低溫抗裂性、疲勞耐久性明顯降低，從而引起裂縫類病害產(chǎn)生。該地區(qū)裂縫類病害主要以橫向裂縫為主，且由于該地區(qū)雨季集中，瀝青路面水損壞嚴(yán)重，水分逐漸侵入瀝青與集料界面，瀝青膜從集料表面剝離，造成集料之間的黏結(jié)力降低，瀝青混凝土變得松散，也發(fā)生剝落、坑槽等病害[9-11]。

2 瀝青路面裂縫類病害特征

通過對西藏地區(qū)典型區(qū)域?yàn)r青路面病害調(diào)研可知，裂縫類、松散類、變形類病害最為普遍，且不同地區(qū)的病害形式與特征具有一定的共性。裂縫類病害是西藏地區(qū)瀝青路面最為嚴(yán)重的病害形式，容易誘發(fā)其他病害，已嚴(yán)重影響了道路的使用性能與服務(wù)水平。將西藏地區(qū)瀝青路面裂縫類病害分為橫向裂縫、縱向裂縫和不規(guī)則裂縫3類。3類裂縫所占比例及典型形式如圖3、4所示。

由病害調(diào)研結(jié)果以及圖3、4可知，3類裂縫病害中不規(guī)則裂縫最為嚴(yán)重，其次為橫向裂縫。不規(guī)則裂縫指裂縫寬度大于1 mm且破壞面積一般超過1 m2的破壞形式，多發(fā)生在行車道輪跡帶；另外，在車輛反復(fù)碾壓作用下，路面會產(chǎn)生一定的疲勞裂縫，若大氣降水滲入裂縫，反復(fù)沖刷會導(dǎo)致底面層性能不斷衰減，不規(guī)則裂縫面積逐漸擴(kuò)大，引起松散、坑槽等進(jìn)一步惡化。若橫向裂縫和縱向裂縫得不到及時有效的處治，在行車荷載作用下裂縫間隙周圍將逐漸出現(xiàn)眾多微裂縫，并最終發(fā)展成不規(guī)則裂縫。

除不規(guī)則裂縫外，由瀝青面層低溫縮裂和半剛性基層反射裂縫引起的橫向裂縫在該地區(qū)較為普遍。在快速降溫中，瀝青面層產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過瀝青混合料的極限抗拉強(qiáng)度時，就造成瀝青面層溫縮開裂；半剛性基層反射裂縫是基層先開裂，在溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力的綜合作用下逐漸向上擴(kuò)展，造成面層底部開裂，進(jìn)而貫穿面層全厚度。強(qiáng)烈的太陽輻射和紫外線作用會導(dǎo)致瀝青路面老化，使混合料的低溫抗裂性降低，這也是造成瀝青路面溫縮裂縫的原因之一。

西藏地區(qū)瀝青路面縱向裂縫間隙一般較大，且多發(fā)生在距離路邊緣3～5 m的行車道內(nèi)、緊急停車帶、路肩部位。路基壓實(shí)度不均勻或路基邊緣浸水產(chǎn)生的不均勻變形，以及攤鋪過程中左右路幅混合料接茬部位沒有處理好，都會在車輛荷載作用下引起路面縱向開裂。

3 瀝青路面裂縫類病害處治

西藏地區(qū)不僅具有西北嚴(yán)寒干燥與南亞濕熱氣候的特點(diǎn)，還具有其他多種局地與區(qū)域小氣候的特點(diǎn)，并受高原高山垂直氣候帶影響，形成了西藏地區(qū)復(fù)雜多樣的獨(dú)特高原氣候。在西藏特殊的氣候環(huán)境下，瀝青路面病害不僅較一般地區(qū)嚴(yán)重，其處治也受到很大影響。

目前，瀝青路面裂縫類病害的處治一般有填縫、灌縫、切割修補(bǔ)3種方式[12-14]。采取及時有效的處治措施，不僅可以提高路面局部強(qiáng)度和承載能力，還可以提升道路服務(wù)水平。對于橫向裂縫、縱向裂縫以及較大間距不規(guī)則裂縫，一般根據(jù)裂縫間隙及裂縫的嚴(yán)重程度采取相應(yīng)處治措施，如裂縫填縫能有效阻止大氣降水向路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲入，減少水損壞，減緩病害的擴(kuò)展速率；對于大面積不規(guī)則裂縫，一般采取切割較大深度修補(bǔ)或?qū)α芽p區(qū)域進(jìn)行銑刨處理，然后重鋪瀝青混合料。

西藏地區(qū)填縫修補(bǔ)時間應(yīng)安排在干燥偏涼的春秋季，此時裂縫已經(jīng)張開，便于施工，可填充足夠材料；其次，避開雨季及寒冷冬季，可以減少外界氣候環(huán)境的不良影響。灌縫一般不受時間影響，全年都可以施工，但應(yīng)及時處治，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。大面積切割修補(bǔ)也應(yīng)安排在干燥季節(jié)，鋪設(shè)瀝青混合料時，要確保瀝青混合料的溫度與碾壓要求，防止瀝青混合料熱量散失和碾壓不密實(shí)，從而使修補(bǔ)達(dá)不到預(yù)期效果。

結(jié)合西藏公路工程實(shí)際，在參考裂縫類病害填縫施工工藝的基礎(chǔ)上，提出了以下裂縫處治步驟：交通管制；開槽處理；清理和干燥；填封材料準(zhǔn)備和填封；縫邊修整工作。

交通管制是裂縫修補(bǔ)的首要條件，一來提供安全的施工環(huán)境，二來盡量減少對過往交通的干擾，保證交通有序。

開槽處理主要是為裂縫修補(bǔ)提供一個充足的空間，清除松散壁面材料，使裂縫壁整齊、干凈、堅固，有利于填封材料的黏附性。

縫隙中會有水分、碎屑、粉塵和雜物，一般常用壓縮空氣吹、高壓水沖洗、噴砂處理、鋼絲刷掃等清理縫隙，有效保證填封材料與裂縫壁的黏附。

裂縫修補(bǔ)一般是對沿線道路裂縫的集中處治，工作量大，應(yīng)根據(jù)道路裂縫的實(shí)際情況準(zhǔn)備相應(yīng)的裂縫修補(bǔ)材料。修補(bǔ)材料一般對加熱溫度有一定要求，這就需要對其進(jìn)行預(yù)熱。要盡可能縮短填縫材料從填裝到修補(bǔ)施工的時間間隔，保證填縫的施工溫度。

填縫材料填裝和成型后應(yīng)保護(hù)未凝固填料，防止車輪碾壓破壞?？梢栽谔羁p材料上鋪撒干凈的細(xì)砂或石屑作為吸收材料，在吸收多余填縫材料的同時有效防止輪印。待填縫材料冷卻凝固后，清理多余的砂石碎屑。

4 結(jié) 語

（1）通過對西藏典型區(qū)域?yàn)r青路面病害的調(diào)研可知，裂縫類病害是該地區(qū)最為普遍的病害，且病害形式具有一定的相似性。

（2）3類裂縫類病害中，不規(guī)則裂縫所占比例最高，這是由于橫向裂縫與縱向裂縫得不到及時有效的處治，造成裂縫邊緣擴(kuò)展，從而進(jìn)一步發(fā)育成不規(guī)則裂縫。

（3）填縫、灌縫、切割較大深度的修補(bǔ)是處治裂縫類病害最常用的措施，各類處治措施應(yīng)結(jié)合西藏地區(qū)氣候環(huán)境進(jìn)行選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 尹艷平.路面裂縫常溫施工修補(bǔ)材料的制備與性能研究[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[2] 司 偉，馬 骉，汪海年，等.基于路基頂面溫度的多年凍土區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)[J].長安大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，32（6）： 16-22.

[3] 扎拉次仁，毛雪松，朱鳳杰，等.西藏高寒地區(qū)高速公路病害類型及機(jī)理研究[J].西藏科技，2016（3）：63-65.

[4] 康敬東，孫祖望.瀝青路面裂縫和坑槽破損形式分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2002，19（5）：24-27.

[5] 郭寅川，申愛琴，何天欽，等.疲勞荷載和凍融循環(huán)耦合作用下路面混凝土微裂縫擴(kuò)展行為[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報，2016，16（5）：1-9.

[6] 安 琳，康敬東.瀝青路面填封裂縫和修補(bǔ)坑槽再破損原因分析[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，22（7）：25-27.

[7] 吳成彬.西藏地區(qū)瀝青路面裂縫類病害分析及處治措施研究[D].西安：長安大學(xué)，2016.

[8] 次德吉.藏東高寒區(qū)瀝青混凝土路面應(yīng)用技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2010.

[9] 艾長發(fā).高寒地區(qū)瀝青路面行為特性與設(shè)計方法研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

[10] 張永智，劉 飛.淺析瀝青路面溫縮裂縫的成因及防治[J].西藏科技，2007，30（3）：111-113.

[11] 大巴珠.公路瀝青路面不同病害類型的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對策研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（25）：194.

[12] 扎拉次仁，達(dá)瓦澤仁，朱鳳杰.拉貢機(jī)場瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)處治措施[J].黑龍江交通科技，2016（9）：33-34.

[13] 劉 猛，胡 燦，王齊榮，等.淺談瀝青混凝土路面的早期破壞與預(yù)防措施[J].四川建材，2009，35（5）：19-20.

[14] 康敬東.瀝青路面裂縫和坑槽養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的研究[D].西安：長安大學(xué)，2002.

[責(zé)任編輯：黨卓鈺]