瀝青混凝土路面的病害形成原因與防治措施分析

李春然、王彪

（貴州宏信創(chuàng)達工程檢測咨詢有限公司，貴州貴陽 550014）

0 引言

瀝青混凝土路面是我國主要的路面形式之一，相比于水泥混凝土路面，具有減震吸聲性能優(yōu)越、行車舒適度高、耐久性和抗滑性好、施工期短、養(yǎng)護維修簡便等優(yōu)點。隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，人民生活水平日益提高，交通通行量也不斷增大，交通荷載不斷增大；同時受氣候、地質條件、路面材料和施工質量的影響，瀝青混凝土路面病害日益嚴重，極大地影響了交通通行的安全性。因此，在瀝青混凝土路面施工以及后續(xù)的運營養(yǎng)護過程中，要采取有效措施，對病害進行必要的防治處理，以改善瀝青混凝土路面綜合性能，滿足道路交通通行需要。

1 瀝青混凝土路面的主要病害及成因分析

1.1 裂縫的成因分析

目前瀝青混凝土路面病害中，裂縫問題發(fā)生率較高，主要包含以下裂縫類型。

1.1.1 橫向裂縫

裂縫與路中線基本呈垂直狀態(tài)，縫寬不等，有的貫穿整個路幅，有的貫穿部分路幅。該裂縫形成的原因不僅有車輛荷載作用，與施工材料的性能和施工工藝也存在直接關系。就目前瀝青混凝土路面施工結構分析，底層結構一般是水泥穩(wěn)定碎石材料，該材料的強度和剛度較高，但是穩(wěn)定性較差。尤其是受到環(huán)境溫度變化的影響，導致結構發(fā)生膨脹或者收縮反應，引發(fā)嚴重的裂縫問題[1]。

1.1.2 縱向裂縫

裂縫基本與行車方向平行，裂縫長寬不一，常在高填方的路基上出現(xiàn)，縱向裂縫容易沿行車方向呈臺階狀分布，影響行車舒適度。該裂縫問題主要是因為基層沉陷，或者車輛荷載持續(xù)作用?；鶎映料荻鄶?shù)是因為施工路段比較低洼且回填高度沒有達到設計標高要求；或者回填土結構內(nèi)存在大量的有機物，在地下水的持續(xù)作用下，不能達到密實標準要求，在車輛荷載作用下發(fā)生推移，從而影響結構的性能，導致結構裂縫的發(fā)生。一些車輛存在超載運行的情況，超出瀝青混凝土路面結構的承載能力，從而引發(fā)縱向裂縫。除以上原因外，路面結構強度不足，地質不良導致路基不均勻沉陷，相對方向的車輛荷載差異大、不平衡也會引發(fā)縱向裂縫。

1.1.3 網(wǎng)狀裂縫

該類型的裂縫包含大量的橫向裂縫與縱向裂縫，縱橫交錯呈網(wǎng)狀不規(guī)則分布。造成網(wǎng)狀裂縫的原因主要有橫向裂縫和縱向裂縫未及時處理導致交織發(fā)展、溫度疲勞以及瀝青老化等。如果不能及時處理，會導致大量的水分經(jīng)裂縫滲入路基和路床結構內(nèi)，導致結構強度下降。再加上車輛反復碾壓作用，導致內(nèi)部結構松散，極大地影響道路通行的安全性。

1.2 坑槽的成因分析

坑槽病害對于瀝青混凝土路面而言，產(chǎn)生的影響是非常嚴重的，其多數(shù)是水損害所造成的。水損害是因為瀝青混凝土路面長期受到水或者凍融循環(huán)的作用，加上車輛的持續(xù)碾壓，導致內(nèi)部孔隙水產(chǎn)生動壓力或者真空負壓，在長期抽吸作用影響之下，水分會直接進入瀝青混合料的骨架結構中，影響瀝青和集料的黏結力，使瀝青膜逐漸與集料剝離，導致路面表面出現(xiàn)脫落、松散等問題，最終形成坑槽病害。如果現(xiàn)場施工工藝選擇不當，或現(xiàn)場施工質量管理不到位，也會引發(fā)坑槽病害。在瀝青混合料的攪拌過程中，應該加強溫度控制，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，溫度也必須保持在合理的范圍內(nèi)，如果溫度不合理，碾壓施工效果將難以達到標準要求，最終導致瀝青混合料的黏結性能較差，對瀝青混凝土路面的運行產(chǎn)生負面影響?？硬鄄『Ψ浅乐兀绻荒芗皶r處治，會嚴重威脅道路交通的安全性[2]。

1.3 車轍的成因分析

車轍是瀝青混凝土路面在行車荷載的長期持續(xù)作用下，結構層材料發(fā)生側向位移，而產(chǎn)生的永久性帶狀凹槽，主要處在行車道車輪荷載經(jīng)常作用的位置上。該病害表現(xiàn)為路面存在凹槽而結構沒有完全斷裂。其形成原因主要包含以下四種。

1.3.1 磨耗性車轍

磨耗性車轍是在惡劣環(huán)境影響以及車輪持續(xù)碾壓作用下，導致瀝青混凝土路面的集料發(fā)生脫落而形成的；有些道路工程為了提高冬季路面防滑性能，噴灑一定量的防滑材料，使瀝青的高溫性能下降，也會導致嚴重的磨耗性車轍病害。

1.3.2 結構性車轍

結構性車轍多數(shù)是在長期運行之下，路面結構老化嚴重，加上車輛荷載持續(xù)作用，而引發(fā)的病害。

1.3.3 失穩(wěn)性車轍

瀝青材料比較特殊，如果環(huán)境溫度超過40℃，瀝青結構的黏結性能會逐步降低，表現(xiàn)出流動性特點。再加上車輛持續(xù)碾壓作用，導致瀝青混凝土路面結構損壞嚴重，部分位置會出現(xiàn)凹陷、凸起等問題，形成失穩(wěn)性車轍病害。

1.3.4 壓密性車轍

道路工程施工中，路基結構的壓實作業(yè)極為重要，如果壓實效果不合格，路面結構的坡度及平整度不能滿足設計要求，且雨水不能及時排放，進入瀝青混合料空隙內(nèi)，導致路基結構性能下降，引發(fā)壓密性車轍病害[3]。

1.4 沉陷的成因分析

挖方段和填挖交界處是沉陷病害多發(fā)部位，路面沉陷對深層次的路基結構危害嚴重，會極大地影響道路通行效果，大幅度縮短道路使用壽命。造成沉陷的原因主要有：路基結構層排水不暢，土體濕潤軟化發(fā)生不均勻沉陷；工程建成時間久遠，日益增長的交通量超過路面的承受力，發(fā)生疲勞破壞；在車輛荷載作用下，下層結構強度不足；橋頭路面沉陷不均勻等。沉陷主要表現(xiàn)為大面積沉陷和小面積沉陷兩種狀態(tài)。

1.4.1 大面積沉陷

大面積沉陷發(fā)生的原因主要是路基或基層結構承載力不足，尤其是一些施工路段選擇的填方材料不合理，性能不達標，最終影響路面壓實度，再加上長期受到降雨、車輛荷載的共同作用，路基或基層結構發(fā)生破壞，引發(fā)大面積沉陷。

1.4.2 小面積沉陷

小面積沉陷主要是因為瀝青混凝土路面的攤鋪不均勻、壓實不合格、平整度不足、坡度設計不合理或者瀝青混合料配比不當所造成的。

2 瀝青混凝土路面的病害防治措施

2.1 裂縫類病害的防治措施

2.1.1 裂縫類病害的處治

瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫病害后，應該及時采取合理有效的措施，避免水等有害物質進入結構內(nèi)部，造成更為嚴重的危害。對于裂縫寬度在2mm 以下的細小裂縫，可以不進行處理，但是要組織技術人員觀察裂縫的變化情況，一旦超出標準，應該立即采取處理措施；裂縫寬度在2～5mm 之間時，應用工具將裂縫內(nèi)的雜物清理干凈，然后灌入乳化瀝青材料進行封閉處理；裂縫寬度超過5mm 時，需要使用專業(yè)工具進行開挖處理，將內(nèi)部雜物清除干凈，然后填入瀝青混合料進行修補處理，再應用設備對路面進行充分壓實。如果裂縫是因為路基和基層強度不足所造成的，病害比較嚴重，應該將該區(qū)域內(nèi)面層全部清理干凈，然后重新鋪設材料并碾壓密實。在現(xiàn)場處理的過程中，應加強地基結構承載性能檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要整體進行處治[4]。

2.1.2 裂縫類病害的預防

第一，低溫收縮是導致瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫的主要因素。因此，選材應采用低溫勁度小、延展度大、溫度反應不敏感、含蠟量低的瀝青，按技術要求選擇級配優(yōu)良的礦料，選擇最佳配合比的瀝青混合料，從而有效防止瀝青混凝土路面開裂。

第二，設計過程中要綜合考慮現(xiàn)場的水文情況、地質條件、交通通行狀況、車輛荷載等多方面因素，確定最佳的公路設計方案。

第三，加強施工現(xiàn)場的質量管控，每個環(huán)節(jié)都必須有專人進行質量監(jiān)督檢測，確保各種材料滿足技術指標要求。

第四，加強交通管制，禁止超載超限車輛進入。

2.2 坑槽類病害的防治措施

2.2.1 坑槽類病害的處治

目前的瀝青混凝土路面坑槽修補方法主要包含挖補法、填料法、熱烘法、噴射法等，本文主要分析以下兩種方法。

一是挖補法。該方法主要針對不規(guī)則的坑槽病害進行處理。首先，應找出坑槽的邊緣，按照“圓洞方補，斜洞正補”的原則，在坑槽邊緣外合適的距離，畫出填補輪廓線。其次，鑿除輪廓線內(nèi)路面損壞部位，清除坑內(nèi)松動部位及粉塵、雜質，并在槽壁涂刷熱瀝青。再次，如基層損壞，則按原配合比將基層混合料拌和均勻后，填入槽內(nèi)，進行攤鋪、整平、壓實。最后，碾壓密實的基層表面須保持清潔、干燥，在其表面噴灑透層瀝青，分層填入瀝青混合料，并攤鋪、整平、壓實。

二是填料法。該方法具有及時性、廣泛性和臨時性的特點。優(yōu)勢是維修設備簡單，操作方便，施工速度較快，適用于不同季節(jié)，對于修補面積較小的坑槽病害有著非常明顯的作用。在填料施工中，將現(xiàn)場存在的泥土、松散骨料、水等清理干凈，然后再填入強度較高的材料，并碾壓成型。

瀝青混凝土路面修補包含下述兩種工藝。

一是材料冷處理法。冷處理方式的主要優(yōu)勢是施工速度快。首先，將不規(guī)則坑槽切除后，進行現(xiàn)場清理。其次，進行分層攤鋪、碾壓施工，確保路面結構性能合格。最后，對于超出路面的部位，及時進行碾壓處理，達到壓實度的要求。

二是材料熱處理法。熱處理方法的應用，可以保證坑槽和路面結構的整體性能符合要求。一般在坑槽內(nèi)部雜物清理干凈后，立即開展現(xiàn)場攤鋪施工，使用加熱后的材料進行修復處理，以提高路面結構的整體性能。

2.2.2 坑槽類病害的預防

要做好瀝青混凝土路面的排水工作；保證瀝青層的攤鋪厚度達標；提高碾壓密實度；選用堿性集料；瀝青與集料應有良好的黏結性能；現(xiàn)場攤鋪施工過程中，應該加強溫度的控制，確保溫度在合理的范圍內(nèi)；在規(guī)定的時間內(nèi)進行碾壓處理。通過以上措施確保路面的整體性能合格，減少病害的發(fā)生概率。

2.3 車轍類病害的防治措施

2.3.1 車轍類病害的處治

對于車轍病害，需要先將其表層變形部分進行刨除處理，再填補新料，最后攤鋪、碾壓密實。由于車轍變形屬于永久變形，存在不可逆的特點，所以在清除瀝青面層的舊料之后，應該進行內(nèi)部結構承載性能的檢測，如果發(fā)現(xiàn)問題，應該對下層結構進行換填、壓實施工，然后再進行面層作業(yè)。

2.3.2 車轍類病害的預防

車轍病害處治所需時間比較長，占地面積比較大，修復作業(yè)有著較高的難度，同時需要較多的資金和人力，所以采取預防性措施，更加能夠節(jié)約成本。首先，選擇高強度的施工材料，如瀝青瑪蹄脂材料，以提升瀝青混凝土路面的耐久性，延長其使用壽命。其次，在現(xiàn)場施工中加強搭接部位的管理，并保證結構的壓實度符合要求，從而減少車轍發(fā)生的概率[5]。

2.4 沉陷類病害的防治措施

2.4.1 沉陷類病害的處治

路面結構發(fā)生沉陷問題，多數(shù)是因為承載力不足所造成的，對于沉陷問題，需要將病害部位全面清除，然后分析承載力不足的原因，再采取有針對性的措施進行處治。如果是因為壓實質量不合格而引起的沉陷問題，要及時進行回填作業(yè)，并檢測承載力參數(shù)，達到要求后再進行攤鋪施工。如果是因為水損害所造成的承載力不足、松軟等問題，要及時進行地基的換填處理，解決水損害問題后方可進行后續(xù)施工。

2.4.2 沉陷類病害的預防

在路基施工中，加強施工各個階段的質量管理和控制，并對路基的彎沉值、壓實度進行全面檢測，確保滿足技術標準要求。對于容易發(fā)生沉陷的部位，如臺背、回填區(qū)等，需要加大現(xiàn)場監(jiān)管力度。只有確保路基的質量達到標準，才能有效地預防沉陷病害。同時，要對道路基層、底基層的結構進行全面檢查，并選擇合適的施工工藝，從而提高結構的性能。在瀝青混凝土路面施工的過程中，首先，要全面落實溫度的管控措施，運料車到達現(xiàn)場之后，進行材料溫度檢測，保持合適的溫度；其次，攤鋪工作開始前，應進行攤鋪機的預熱處理，確保熨平板有足夠的溫度，并且加強攤鋪速度的控制，以達到均勻性、連續(xù)性要求，使路面結構整體性能符合要求。最后，在攤鋪之后，立即開展碾壓施工，路面壓實度必須符合標準要求，要做好該階段的質量檢測工作，如果存在壓實度不足的情況，及時采取合理的應對措施。

3 結語

對于瀝青混凝土路面的病害，各級管理部門應引起足夠的重視，從材料、設計、施工、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)加強監(jiān)管和檢測力度，層層控制，層層落實。在運營階段，還要加強交通管制，限制超載超限車輛通行，夏季高溫時段，將重型車輛安排在夜間、凌晨等路表氣溫較低的時段通過，減少對瀝青混凝土路面的損害。只有從根本上加強質量管控并落實預防措施，才能減少瀝青混凝土路面病害的發(fā)生概率，進而延長道路的使用壽命。