Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 交麓科技与经济 ２０１０年第５期（总第６１期） 高速公路沥青路面质量通病及防治措施 余全永，李超 （河南省许平南高速公路有限责任公司，河南平顶山４６７０００） 摘要：沥青路面在高速公路中占有很大比例，路面质量直接关系到行车安全。结合工程实践，分析沥青路面中常 见病害的产生原因及表现形式，针对病害提出防治措施。 关键词：高速公路；沥青路面；病害；防治措施 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—５６９６（２０１０）０５—０１０２—０３ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍｅｄｉｕｍ Ｐｉｔｃｈ Ｒｏａｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｍｍｏｎ Ｆａｉｌｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅ ＹＵ Ｑｕａｎ－ｙｏｎｇ，ＬＩ Ｃｈａｏ （Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｘｕｐｉｎｇｎａｎ ｈｉｇｈｗａｙ Ｌｔｄ．，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｈｏｌｄｓ ｔｈｅ ｖｅｒｙ ｇｒｅａｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｗａｙ，ｔｈｅ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｌ～ ｔｙ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｒａｆｆｉｃ ｓａｆｅｔｙ．Ｕｎｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｃｏｍｍｏｎ ｐｌａｎｔ ｄｉｓ－ ｅａｓｅ＇ｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅａｓｏｎ ａｎｄ ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｄｉｓｅａｓｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ；ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｄｉｓｅａｓｅ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ 随着我国国民经济的快速发展，我国的公路建 面结构外，主要集中在沥青路面以及路基的前期施 工质量控制。 设得到迅猛发展。特别是高速公路的建设引人注 目，在已通车的高速公路中，沥青混凝土路面占 结合修建高速公路沥青路面施工经验，以及对 ８０ 以上。但由于我国高速公路建设起步较晚，发 展速度过快，交通量急剧增加并且交通轴载也明显 增大，加之高等级公路交通车辆的渠化作用，在已建 成通车的沥青混凝土路面中，有的路段在通车不到 两三年的时间内出现了不同程度的早期损坏，主要 我省已建成通车数年高速公路的考查，对高速公路 早期容易出现的常见病害、原因及日常的养护作业 进行阐述。 １ 常见沥青路面早期病害及表现形式 １．１沥青路面的开裂 常见裂缝包括横向裂缝和纵向裂缝、网裂。 病害表现为：开裂、车辙、翻浆及路面坑槽等，严重影 响现有高速公路的路面使用性能。 高速公路是连接重要的政治或经济中心的纽 带，沥青路面的使用性能除了影响行驶舒适性外，还 １）横向裂缝主要表现为：与路线前进方向垂直， 成规律的横向分布，每隔一段间距出现一道裂缝。 ２）纵向裂缝主要表现为：成段沿路线方向开裂， 有的段落很长，有的成小段分布。 ３）网裂主要表现为：在路面局部出现网状交叉 开裂，有的成小片开裂，同时表现在开裂范围内有路 直接影响行车的安全性，路面的使用性能差，必然增 加行车难度，降低运输效率，增加油耗，直接影响到 交通运输和经济发展，并带来严重的社会负面影响， 所以沥青混凝土路面的发展面临着新的严峻考验。 沥青路面材料是一个典型的粘弹塑性的结合体，路 面使用性能依赖于自然环境、路面荷载、负载时间、 负载速率和路面材料应变幅值的大小等因素。为最 大幅度的减少沥青路面早期破坏，除了合理设计路 收稿日期：２０１０—０３—１４ 作者简介：余全永（１９８Ｏ一），男，助理工程师，研究方向：高速公路养 护． 面沉降现象。 １．２沥青路面车辙 主要表现为：在路面行车道与超车道沿行车方 向出现Ｖ型或Ｗ型凹陷，纵向平整度下降，严重影 响行车的舒适性能。 １．３沥青路面水损破坏 路面水损破坏主要表现为：由于路面结构透水 第５期 余全永，等：高速公路沥青路面质量通病及防治措施 或雨水由裂缝浸入路面，在路面行车荷载力的作用 下，沥青料分离剥落、分散，在沥青路面表层形成一 个个的坑槽；更为严重的是进入路面的雨水，在行车 荷载作用下反复冲刷基层或路基形成泥浆，当泥浆 被挤出路面，在黑色沥青路面上出现局部或大面积 的翻浆，严重影响路面的美观和行车安全。 ２ 早期病害的产生原因及主要影响因素 ２．１路面裂缝产生的主要原因 １）路面温差形成：沥青路面材料是一种典型的 粘弹塑性综合体，沥青在低温及瞬时作用下，弹性形 变占主要地位，而在高温及长时间荷载作用下，沥青 的形变主要是粘性的，而在温度零下状态下，沥青又 表现为一定的脆性。我国地域辽阔，四季和昼夜温 差较大，沥青在较高温度条件下，具有良好的应力松 驰性能，温度的升降产生的形变不至于产生过高的 温度应力。但在冬季气温骤降时，沥青混合料的应 力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大， 超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生 开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不好， 可允许有一定自由收缩时更易产生，这是一次性降 温造成的温度收缩裂缝。另一种情况是温度反复升 降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变 小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性 能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温 度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。 这一类温度裂缝实际上包含了温度应力疲劳的因素 在内，也叫温度疲劳裂缝。这些温缩裂缝是横向裂 缝的主要形式。 ２）半刚性基层强度过高，形成的反射开裂：造成 此种裂缝的反射源包括水泥混凝土路面接缝、水泥 石灰类无机结合料稳定材料的半刚性基层的收缩裂 缝，这些裂缝在交通荷载或温度的作用下，由下层逐 渐反射到表面。它既可能是由于裂缝处于应力集中 使裂缝逐步发展到表面，而大多数则表现为从表面 首先产生，向下延伸，也可能是由于车轮荷载反复作 用下使下层开裂处产生过大的弯沉，引起面层应力 超过路面强度而形成。 ３）路基不均匀沉降或路基土壤收缩产生的开 裂：由于路基的施工过程中质量不过关，在通车以后 随着时间的延长，路基出现了不均匀的沉降或局部 的沉降，或路基失稳下滑，当应力超过基层和面层的 强度时，最终形成开裂，这种开裂多表现为纵向开 裂。 ２．２沥青路面车辙 沥青路面车辙的产生主要由３个方面形成。 １）由于荷载作用超过路面各层的强度，发生在 沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变 形，叫做结构性车辙。这种车辙形成的宽度较大，两 侧没有隆起现象，横断面成Ｖ型（凹形）。这种车辙 变形主要是由于大型车辆的严重超载造成。 ２）沥青混凝土的侧向流动变形，在高温条件 下，在车轮碾压的反复作用下，荷载应力超过沥青 混合料的稳定度极限，使流动变形不断累积形成 车辙，这叫做沥青混合的流动性车辙或失稳性车 辙。一方面是车轮作用部位下凹，另一方面车轮 作用少的车道两侧反而向上隆起，在弯道处明显 的向外推挤，这种车辙一般两侧都有隆起现象，车 辙断面形成ｗ形。 ３）由于沥青面层本身的密压形成的车辙，沥青 路面施工过程中没有充分的压实或片面的追求平整 度，在降低温度的情况下碾压，造成路面密实度不 够，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压实， 在交通车辆的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达 到极限的空隙率后才趋于稳定，它一面产生压实变 形，同时平整度迅速下降，甚至形成明显的车辙。 ２．３沥青路面的水损破坏 从通车的沥青路面损坏情况来看，水的破坏作 用越来越严重，在沥青路面形成破损的数量中占很 大比重。水的破坏作用的形成主要是指沥青路面在 存水的情况下，经受交通荷载和温度胀缩的反复作 用，一方面水分逐步侵人到沥青与集料的界面上，同 时由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥 离，并导致集料之间的粘结力丧失而发生的路面破 坏过程。沥青路面的水损害破坏机理的特征可以从 以下的发展历程看出：①在开始阶段，水分侵入沥青 与集料的界面，以水膜的形式存在，影响沥青与集料 的粘附性；②在反复行车荷载的作用下，沥青膜与集 料开始剥离；③之后集料开始逐渐松散，掉粒；④最 后形成坑槽。 水破坏常常是从沥青面层的下层开始的，由于 水分进人沥青路面，滞留在基层的上面，沥青的下面 层往往是空隙率较大的混合料，空隙中存满水分，水 分在荷载的作用下对集料表面冲刷，集料与沥青膜 剥离发生松散，沥青混合料不在是一整体，集料在荷 载作用下对基层表面产生撞击，基层的粉质部分如 水泥、石灰、粉煤灰以及土质部分便成为稀浆，通过 路面的裂缝向上挤出，形成唧泥，翻浆。 ３ 对路面病害的防治措施 ３．１沥青路面开裂 沥青路面在使用期开裂是世界各国普遍存在的 交通科技与经济 第１２卷 问题。路面开裂的危害在于从裂缝中不断进人水分 路面设计表面层普遍使用强度高的玄武岩或灰绿岩 等高强度的石料。在基层施工中，采用过高的强度 又会对路面裂缝产生一定的影响，要处理好相互之 间的矛盾。增强路面用沥青的性能，尽可能的采用 使基层甚至路基软化，导致路面承载力下降，产生唧 浆、台阶、网裂，加速沥青路面破坏。针对沥青路面 开裂的问题，国内外进行了众多的调查与研究，主要 有以下几点： 新技术渐工艺。以沥青混合料中掺人增强强度的 纤维或采用改性沥青。 ３．１．１沥青结合料的性质是影响沥青路面温度开 裂的最主要原因 在沥青路面施工过程中，控制施工工艺与工序， 沥青结合料的低温劲度是决定是否开裂的最根 本因素，而沥青劲度以是决定沥青混合料的关键，沥 通过试拌、试铺确定施工方法，不要轻意改变，只有 在原材料来源发生变化后，再通过试验才可以改变 青的劲度主要取决于源油的品质，因此，在沥青混合 料基质沥青的选择上一定要把质量关。 其次，在沥青性质指标中，影响更大的是温度敏 感性，温度敏感性大的沥青容易开裂。沥青的针入 度，低温延度是影响开裂的重要指标。由于沥青在 老化过程中轻质油份的挥发、沥青的氧化分解等，沥 青老化越严重，劲度越大，裂缝出现的越早，沥青中 的蜡成份使拉伸应变减小，脆性增加，温度敏感性变 大，横向裂缝更容易发生。因此，对沥青的性质在使 用前一定要严格检验，尤其是沥青的常规试验，沥青 的３大指标，对检测不合格的沥青坚决不予使用。 ３．１．２沥青混合料的组成对沥青路面开裂影响 沥青用量虽然重要，但一般认为在最佳沥青用 量±０．５ 范围内波动对开裂无明显影响，而且沥青 用量增加使混合料应力松驰性能提高同时也使收缩 性能变大，二者互有抵消。沥青混合料对沥青开裂 的影响关系不密切，沥青面层厚度增大在一定程度 上使横向裂缝减少，这是指在使用同一种高质量的 沥青时，厚度大的比薄的裂缝率要小。 ３．１．３基层的影响 半刚性基层与沥青表面层的附着粘结性能差， 尤其是本身收缩的附加影响，将使面层有一定的自 由收缩变形的可能性，混合料的应力松驰性能得不 到充分发挥，温度应力无法传递到基层中，在面层内 部积聚，容易产生开裂。我国目前高等级公路施工 中普遍采用半刚性基层，有的半刚性路面铺完后来 不及摊铺沥青面层便过冬，无法保证冬天不裂，有的 半刚性基层施工不好，或者习惯于用较多的含水量， 或者采用过高的细料土比例，还有片面追求强度，水 泥剂量较高，诸如此类，在这样的半刚性基层上摊铺 沥青面层，将不可避免产生开裂。 ３．２路面车辙 根据路面车辙产生的原因，提高路面的强度，对 原材料的采用提出很高的要求，特别是对沥青路面 用碎石，在原材料的采用上尽可能的采用压碎值低 的石料，尤其做为路面功能最直接的表面层。现在 施工工艺。 ３．３水对沥青路面的浸坏防治 水对路面的破坏主要通过下面３种途径：①通 过面层裂缝进人结构层；②通过结构层粒料间的空 隙渗水；③施工期间路面积水。根据水进入路面结 构层的几种方式，我们可以采取相应的措施，减少水 对路面的浸入，提高沥青路面的抗渗性能，尤其是沥 青路面表面层，严格控制沥青路面施工中配合比的 空隙率，面层设计最少有１～２层Ｉ型结构。在沥青 路面施工过程中，要严格避免雨天施工，对被雨水浸 泡的沥青混合料坚决废弃，不能用于摊铺。对出现 裂缝的沥青路面，及时进行处理，用灌缝料进行灌 缝，防止雨水的进一步渗入。 在减少水通过上述３种途径进入结构层内的同 时，还必须想办法将进入结构层的水及时排出。通 常高速公路的路面结构层设计表面层设计为Ｉ型沥 青混凝土结构，中底面层采用ＩＩ型或有一层为Ｉ型 结构，为保证中底面层具有足够的抗车辙能力，可以 选用粗骨架结构。再设置路面结构防水层和排水 层，也是阻止水渗入基层的很好措施。在新建的高 速公路上，对防水层的应用已经逐步开始采用，防水 层结构在基层顶面洒过透层油后，再喷洒一层ＳＢＳ 改性沥青，沥青用量为２．０～２．４ ｋｇ／ｍ ，起到防水 作用。为减小施工过程对改性沥青膜的破坏，在改 性沥青层上现撒一层１０￣２０ ｍｍ的碎石，用量为铺 满一层碎石用量的６Ｏ ，碎石与碎石不相互接触， 该层也可设置在表面层与中面层之间，以最大限度 减少水的渗入量。在路面结构中，边部可设置排水 通道，使进入面层的水及时迅速排出路基。边部路 缘石可设置排水孔，在硬路肩下设置碎石透水层或 盲沟，都是很好的解决途径。 ４ 日常养护 高速公路建成通车后，工作的重心要转向日常 养护中。随着交通量的变化、路面行驶车辆轴载的 不同及外界自然条件的影响，路面在使用过程中总 第５期 余全永，等：高速公路沥青路面质量通病及防治措施 要出些或大或小的病害。在路面出现小的病害后要 及时修补，特别是在雨雪季节。这要求各条高速公 对沥青路面进行切割、挖除及换填处理；对由于路面 基层损坏引起的，要对基层进行处理，对路面进行开 路路政及专门养护部门应加强日常养护工作，对出 现病害的路段，依据病害产生的原因及时进行修补。 ４．１路面裂缝 由于外界自然条件的影响及车辆行驶作用，通 常路面裂缝是高速公路最先出现的病害，路面开裂 后，随着雨水的浸人，对路面损坏极大，对此应引起 足够的重视。 当路面出现裂缝以后，对轻微的裂缝（宽度≤ ２ ｃｉ－ｎ）用特制的灌缝料进行灌缝处理，灌缝过程中 一定要细心，使空隙中饱满，防止水份进一步下渗。 对较宽的裂缝（裂缝宽度≥２ ｃｍ），用切割机对裂缝 切割取直，下切深度控制在一个结构层，切缝宽度不 宜超过５ ｃｍ，将切缝内杂物清现干净后，灌入专门 的灌缝材料，中间可掺人少量的１０ ｍｍ以下碎石， 灌缝结束后，再在上面撒一层碎石屑，防止当温度过 高时来往车辆将灌缝料粘起带走。根据气温情况， 对灌缝料结固后再开放交通，对局部出现的网裂，可 视开裂情况而定，对小面积的可涂刷一层，对大面积 开裂且裂缝较深的可进行挖除，清理干净后摊铺相 同型号的沥青混凝土。 在对裂缝进行处理过程中，可引采用新型的材 料技术，如采用土工格网、抗裂贴等，对处理后裂缝 能起到很好的预防作用。 ４．２路面坑槽 对路面出现的坑槽，已影响到过往车辆的行车 舒适，应及时进行切除处理，依照“圆洞方补”的原 则，对路面坑槽根据受到破坏面积，人工用切割机进 行切割，为保证路面美观，对切除的路面要做到方方 正正。清理干净后，涂ｌｉｌ，１．￣Ｌ化沥青一层，摊铺同型号 的热沥青混凝土，最后用小型压路机或振动夯进行 压实。 ４．３路面翻浆 对路面翻浆，已经严重影响到路面的表观质量， 处理时分清情况。由于沥青路面面层引起的，可只 挖，哪里出现问题，就处理到哪里。回填采用比相应 结构层强度高的结构，大多数采用水泥混凝土进行 回填，因为水泥混凝土施工工艺简单，操作方便且强 度可选性多，所以最多采用水泥混凝土处理。浇筑 好水泥混凝土后，要及时覆盖养生，确保强度提高。 当强度达到设计要求的７５ 后，即可摊铺沥青混凝 土。为保证路面行车的舒适，最好采用摊铺机进行 摊铺，重型压路机碾压。 ４．４路面车辙 由于路面强度不够，造成沉降形成的车辙，要对 破坏层挖除后进行处理，依照路面翻浆的处理方案。 由于路面沥青结构层不稳定形成的车辙，可对产生 车辙部位用铣刨机将车辙铣掉，然后做一层封层。 对大面积产生病害的路段，及时申请进行专项 或大修工程，不能得过且过，对通行车辆造成潜在的 威胁。 ５ 结束语 对沥青路面的几种病害的原因，在施工过程中 的每个环节上采取有效措施，选好原材料，从根源上 解决问题。对出现的路面病害要及时采取有效的处 治方案，防止病害的扩大及水对路面的侵害。 参考文献 ［１］孟宪忠．公路工程质量通病及其预控浅探［Ｊ］．黑龙江交 通科技，２００５（７）：５４—５６． 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