西藏林芝市瀝青路面早期破壞調(diào)查及成因探討★

呂 光 東

(1.河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098； 2.西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院，西藏 林芝 860000)

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·道路·鐵路·

西藏林芝市瀝青路面早期破壞調(diào)查及成因探討★

呂 光 東1,2

(1.河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098； 2.西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院，西藏 林芝 860000)

通過對西藏林芝市境內(nèi)的瀝青路面進(jìn)行調(diào)查研究，從龜裂、裂縫、坑槽、松散、沉陷、泛油等方面，分析總結(jié)了西藏林芝市瀝青路面早期破壞的類型，并探討了各破壞類型的成因，為該地區(qū)瀝青路面早期破壞的防治提供了依據(jù)。

瀝青路面，早期破壞調(diào)查，成因

1 研究路段調(diào)查

1.1 選取研究對象

以G318西藏林芝市境內(nèi)的東久—米拉山埡口區(qū)劃段(起訖樁號K4129+000～K4486+000)的瀝青路面為研究對象。調(diào)查以每1 km為一個(gè)基本單元，利用鋼尺測量或目測、估測的方式進(jìn)行。

1.2 研究路段基本情況

研究路段途經(jīng)林芝、工布江達(dá)兩縣，是川藏公路G318的重要組成部分。該路段于20世紀(jì)60年代建成，2005年徹底整治為瀝青路面。整治設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：公路三級，設(shè)計(jì)車速30 km/h，路基寬7.5 m，行車道(路面)寬6.0 m，路面采用4 cm厚的AC-13C型直接鋪筑在20 cm厚的水泥穩(wěn)定砂礫(碎石)層上，路面橫坡2%，路肩采用50 cm×15 cm×24 cm的路緣石加固[4]。

1.3 路面早期破壞調(diào)查

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該路段瀝青路面破壞形式涵蓋了瀝青路面早期破壞類別所含14種破壞形式中的8種，分別有龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫、松散、坑槽、沉陷、泛油及修補(bǔ)。

1)全線范圍內(nèi)均有龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫，局部路面出現(xiàn)網(wǎng)裂，有的路段密集一些，有的稍微稀疏一些，如圖1所示。

2)部分路段出現(xiàn)沉陷等現(xiàn)象，致使路面平整度較差，行車時(shí)有明顯顛簸感。

3)路面上有明顯的松散、坑槽。

4)部分路段泛油嚴(yán)重，部分路面表面雖然尚未破壞，但已經(jīng)開始石子外露，其上裹覆的瀝青已經(jīng)開始剝離。

5)全路段均有修補(bǔ)，致使路面的觀感質(zhì)量和行車舒適性下降。

1.4 破壞形式匯總

對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，詳見表1,圖2,圖3。

表1 早期破壞調(diào)查匯總表

從調(diào)查匯總結(jié)果不難看出，林芝市瀝青路面早期破壞，主要以龜裂、縱裂、松散、坑槽和修補(bǔ)破壞為主。

2 主要破壞類型的成因

2.1 龜裂

龜裂是在瀝青路面上表現(xiàn)為相互交錯(cuò)的小網(wǎng)格狀裂縫，因其形狀類似烏龜背殼而被稱為龜裂，是瀝青路面裂縫類破壞較為常見的一種。按裂縫塊度、縫寬的大小及裂縫有無變形，分為輕、中、重三種。調(diào)查統(tǒng)計(jì)時(shí)，按龜裂外接矩形面積計(jì)量，測量時(shí)分別實(shí)地丈量并記錄龜裂的外接矩形長和寬，然后計(jì)算損壞面積。如果同一片區(qū)域中存在不同嚴(yán)重程度的龜裂損壞，無法進(jìn)行分塊區(qū)分時(shí)，按其中最重的嚴(yán)重程度記錄和統(tǒng)計(jì)[1]。

2.1.1 龜裂統(tǒng)計(jì)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龜裂是研究路段的主要破壞形式，基本上每個(gè)基本調(diào)查單元內(nèi)都存在，統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 龜裂統(tǒng)計(jì)表 m2

2.1.2 龜裂成因

龜裂與行車荷載直接相關(guān)，通常發(fā)生在輪跡帶處。由于行車荷載的作用，使瀝青面層或穩(wěn)定基層產(chǎn)生較大彎矩，在瀝青路面或穩(wěn)定基層內(nèi)部發(fā)生應(yīng)變和拉應(yīng)力。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)變和拉應(yīng)力超過材料本身所具有的彈性應(yīng)變極限和抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，裂縫就會(huì)產(chǎn)生。

研究路段瀝青路面結(jié)構(gòu)本身承載能力較低，在日益增大的交通量及超載車輛的反復(fù)作用下，瀝青面層和其下的半剛性基層材料逐漸失去承載能力，疲勞破壞就會(huì)產(chǎn)生。一開始是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條不規(guī)則的小裂縫，而后在裂縫間出現(xiàn)橫向和斜向連接縫，形成裂縫網(wǎng)。

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫是與道路中心線大致平行的單條裂縫，有時(shí)伴有少量支縫，按裂縫寬度大小及裂縫邊緣的破壞情況分為輕、重兩種等級。調(diào)查統(tǒng)計(jì)時(shí)，長度計(jì)量，計(jì)算時(shí)按0.2 m的影響寬度換算成損壞面積。按裂縫在行車方向的投影長度實(shí)地丈量或目測估計(jì)，如同一條裂縫的不同部分損壞程度不同，應(yīng)根據(jù)不同的損壞程度分段測量和統(tǒng)計(jì)[1]。

2.2.1 縱裂統(tǒng)計(jì)

研究路段的縱裂情況如表3所示。

表3 縱裂統(tǒng)計(jì)表 m

2.2.2 縱裂成因

縱裂主要表現(xiàn)為縱向直線型和縱向弧線型兩種形式。研究發(fā)現(xiàn)：路面施工時(shí)縱向搭接質(zhì)量不好、路基的不均勻沉降、處于低洼(河谷)路段的路基長期受水浸蝕致使靠河路基滑動(dòng)，是造成填土路基路面縱向開裂的主要原因；而對于半挖半填的路基而言，因新路基后期相對老路基發(fā)生不均勻沉降，新老路基結(jié)合處的路面被拉裂，形成縱裂。

2.3 橫向裂縫

橫向裂縫是與道路中心線近似垂直的裂縫，有時(shí)伴有少量支縫。裂縫間隔不等，數(shù)量逐年增加。按裂縫寬度大小及裂縫邊緣的破壞情況分為輕、重兩種[2]。計(jì)量計(jì)算方法和縱向裂縫一樣。

2.3.1 橫裂統(tǒng)計(jì)

研究路段的橫裂情況如表4所示。

表4 橫裂統(tǒng)計(jì)表 m

2.3.2 橫裂成因

研究發(fā)現(xiàn)，致使研究路段瀝青路面出現(xiàn)橫裂主要是以下兩方面引起的：

1)面層材料的低溫收縮導(dǎo)致橫裂。路面面層的瀝青混合料具有高溫松弛、低溫收縮的特性。林芝市晝夜溫差較大，且溫度下降速率很快。在這種特殊的氣候條件下，白天因溫度上升松弛的瀝青混合料，在溫度迅速下降的過程中，應(yīng)力來不及釋放且會(huì)產(chǎn)生一定的積累，當(dāng)超過瀝青混合料的容許強(qiáng)度時(shí)，面層就會(huì)被拉裂，并逐步向下發(fā)展。因路面寬度較小，收縮時(shí)主要受縱向約束，產(chǎn)生橫裂。

2)土的固結(jié)沉降產(chǎn)生橫裂。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，研究路段中橋梁或涵洞與瀝青路面交接處橫裂發(fā)育較普遍。經(jīng)研究分析，橋臺(tái)或涵洞臺(tái)背均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與其背后填土是兩種不同的材料且有光滑的界面。臺(tái)背土體在后期的固結(jié)沉降過程中，會(huì)順著兩者的界面向下發(fā)生固結(jié)變形，這種變形所產(chǎn)生的拉應(yīng)力一旦大于上部瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.4 松散及坑槽

集料與瀝青分離、脫落，從而出現(xiàn)面層松散。而坑槽往往是松散發(fā)展的結(jié)果，當(dāng)車輪駛過松散破壞區(qū)域時(shí)，會(huì)帶走其中已經(jīng)松散的小塊面層集料，久而久之形成坑槽。其損壞面積按損壞所涉及區(qū)域的外接矩形面積計(jì)量，破壞程度分輕重兩級[3]。

2.4.1 松散、坑槽統(tǒng)計(jì)

調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 松散、坑槽統(tǒng)計(jì)表 m2

2.4.2 破壞成因

研究發(fā)現(xiàn)，水是引起松散及坑槽破壞的主要原因。在水的侵蝕作用下，瀝青混合料間的粘結(jié)力降低，當(dāng)受到行車荷載的反復(fù)作用時(shí)，這種損害不斷加劇，導(dǎo)致瀝青與集料脫落，從而出現(xiàn)面層松散；當(dāng)車輪駛過松散破壞區(qū)域時(shí)，會(huì)帶走面層中已經(jīng)松散的小顆粒，在水和行車荷載的雙重作用下，久而久之松散的面積和深度都會(huì)不斷擴(kuò)大，形成坑槽。

2.5 修補(bǔ)引起新破壞

修補(bǔ)是對已破壞的路面進(jìn)行修復(fù)，而修補(bǔ)也會(huì)導(dǎo)致路面破壞的發(fā)展，引起新的破壞。其計(jì)量和計(jì)算同松散和坑槽的方法。

2.5.1 修補(bǔ)統(tǒng)計(jì)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該類破壞也是研究路段的主要破壞形式之一，調(diào)查情況如表6所示。

表6 修補(bǔ)統(tǒng)計(jì)表 m2

2.5.2 破壞成因

修補(bǔ)是對前期破壞的一種修復(fù)，但修復(fù)的過程中為提高質(zhì)量，會(huì)對已破壞的路面進(jìn)行清理或擴(kuò)大(加大)清理，比如切邊、開槽、挖除、銑刨等。修補(bǔ)完成后，修補(bǔ)路塊和原有路面的交界面，后期在外荷作用及水的侵蝕下極易破壞，甚至引起周邊瀝青路面的新破壞。

[1] 方俊偉.公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施決策研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2008.

[2] 李建明.等級公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策的研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2012.

[3] 詹生輝.高寒市瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)[J].山西建筑，2009,35(28):276-277.

[4] 呂光東，何軍杰，金建立.西藏林芝市瀝青路面早期破壞防治措施研究的必要性探討[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016(16):41-42.

Investigation on early damage of asphalt pavement in Nyingchi city of Tibet and its causes★

Lv Guangdong1,2

(1.Key Laboratory of Ministy of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;2.Faculty of Water Resources & Civil Engineering, Agricultural and Animal Husbandry College, Nyingchi 860000, China)

Through investigating and studying asphalt pavement of Nyingchi city in Tibet, starting from aspects of crazing, cracking, pit slot, loosing, settlement and bleeding, the paepr analyzes and summarizes early asphalt pavement damage types of Nyingchi city in Tibet, and explores various damage causes, which has provided some guidance for preventing early asphalt pavement damage.

asphalt pavement, early damage survey, causes exploration

1009-6825(2017)12-0108-03

2017-02-16★:西藏自治區(qū)科學(xué)技術(shù)廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015ZR-14-27)

呂光東(1982- )，男，在讀碩士，講師

U416.217

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