高速公路沥青路面早期破坏的原因及对策分析.doc

高速公路沥青路面早期破坏的原因及对策分析据统计，我国的高速公路95%以上的路面均为沥青混凝土路面。随着交通量的不断增长，很多高速公路沥青路面均呈现出一定的早期破坏，如开裂、泛油、剥落、车辙等现象，有的高速公路甚至当年通车即发生了病害，正常维修期大大提前，直接影响了车辆的运行，也增大了养护资金的投入。 （一） 目前我国高速公路沥青路面出现的早期破坏和损坏 高速公路沥青路面的设计使用寿命为15年，如果通车13年内就发生严重病害和较大面积损坏，可视为早期破坏。我国高速公路沥青路面发生的早期破坏类型归纳为：1、水损坏，表现为面层松散、剥落、坑槽等。2、横向裂缝，这种病害比较普遍，主要由于沥青面层温度收缩和半刚性基层的干缩引起；路基压实度不足也会引起这种病害。3、纵向裂缝，大多发生在半填半挖路基或路面加宽处，主要由路基的不均匀沉降造成。4、龟裂，其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝，逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝，形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。这种病害在我国早期修建的高速公路上较为普遍。5、车辙，表现为沿行车带出现横向高差，主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足，使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起；另外，重载或超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。6、波浪，主要原因是路面组成材料设计不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用；在纵坡段，由于高温的原因也会出现这种病害。7、松散，主要出现在水损坏严重的路段上。8、坑槽，上龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。9、沉陷，主要原因是路基压实度不足引起，特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端出现。10、剥落，如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载的作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害；施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。12、泛油，沥青混合料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因。从调查结果分析，目前我国高速公路沥青路面的早期破坏主要表现为裂缝、车辙、沉陷、泛油等，由于恶劣天气原因以及超载车原因，水损坏和松散也时有发生。（二）我国高速公路沥青路面发生早期破和损坏的原因分析高速公路沥青路面直接与大气接触，除承受交通荷载外还受自然因素的影响，在运营期间出现早期损坏现象，致使表面服务性能降低，影响正常运营。总结分析的原因可归纳为：1、路面结构设计我国现行规范中可供设计人员选择的结构单一，而且级配范围较宽，如AC、AK结构都具有很强的优缺点：AC结构具有良好的密水性，但表面较细，抗滑指标难以保证，而且矿料组成中往往是粗骨料悬浮于细集料之中，在行车荷载作用下，容易出现材料重分配，因此容易出现车辙现象；AK结构具有很好的骨架，抗车辙能力强，粗糙的表面满足了抗滑要求，但空隙率偏大，透水严重，这是造成近几年水损破坏普遍产生的主要原因之一。根据调查，现场铺筑的沥青混凝土空隙率在8%13%时，沥青混合料产生水损坏的可能性最大。在我国现行规范中II型沥青混凝土混合料的空隙率为4%10%，与之比较接近，而且施工中压实度低值要求95%，容易造成水损坏。这是因为雨天之后，沥青路面在饱水状态下承受重载车辆冲击与动水压力的反复作用，沥青膜与矿料渐渐剥离，形成松散的凹坑，若不及时予以修补，极易发展扩大成坑槽，造成更大的损坏。这在南方雨水较多的尤其严重。另外，设计规范中该的设计车辆荷载于实际车辆荷载不相符，按照规范进行设计的沥青混凝土路面难以承受当前交通运输重车多、超载严重的交通状况。我国高速公路建设现仍出在一个快速发展时期，对高速公路许多方面认识也在逐步加深，一些标准和规范仍停留在多年前的水平就不能满足发展的需要，加上外界因素的影响，甚至出现了所谓“合理的病害”。针对规范滞后于当前高速公路建设及运输市场的实际情况，为防止高速公路沥青路面出现早期破坏现象，各省都在路面结构方面进行研究，但现行相关规范的修改跟不上迅速发展的高速公路建设需要，不符合其应有的严肃地位。2、科研 由于我国的高速公路起步较晚，但发展速度极快，科研工作的相对滞后是导致我国高速公路沥青路面在运营期间出现早期破坏的原因之一。3、外界因素的影响 （1）随着我国经济的迅速发展，高速公路的货车今天能够量增长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重，甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。这一问题，单靠交通部门的努力远远不够。（2）气候因素 这是造成高速公路出现车辙和推移的原因。（3）人为因素 交通事故及车辆漏油 交通事故及车辆漏油、千斤顶引起的路面破坏。4、施工与养护因素的影响 （1）材料选择 目前我国各省高速公路建设部门非常注重沥青的选择，大部分选用优质进口沥青，上面层采用改性沥青，但在调研中发现，有些省份的高速公路建设部门为了确保沥青的质量，在进行招标时将指标值定得过高，以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要，在沥青中加入某种成分以提高指标值，严重影响了沥青路面的寿命。除此之外，砂石料质量的参差不齐也造成了高速公路建设质量的下降。在这方面，可借鉴吉林省长吉高速公路的做法：建设部门对砂石料的供应统一规格、统一招标，在条件适宜的路段自建料厂，严格按照标准规格以及质量提供材料，不仅满足了工程进度的需要，也确保了工程质量。（2）施工配合比的控制 调研中发现，在实际生产中，许多地方多年来形成了一种习惯，那就是严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求，有的甚至出现较大偏差，出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况，其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中，集料密度采用的是视密度，而在实际生产过程中，因为自然条件、环境因素的影响，使生产配合比与实验室配合比出入很大。在高速公路的建设中，解决这个问题唯一的办法就是加大抽检力度，通过试验路段确定生产配合比，加强现场监理，实行跟踪作业，定点、定量取样，取得试验数据后，指导生产，切实把质量标准落实到施工过程中。（3）混合料的拌和、摊铺和压实 摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按规范要求施工外，还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水，保持高温，梯形迭进的原则。决不能片面追求平整度，进行低温碾压，降低压实度标准；低温碾压易造成空隙率多大，压实度不足，使路面渗水，导致早期破坏；过度碾压易造成构造深度偏小，甚至出现泛油病害，影响行车安全。碾压过程要及时、迅速，并要保持碾压要求。绝对不允许压路机中途急停、转向，一面发生推挤、拥包现象，从而影响平整度。山东省的经验：在日竹高速公路施工中，根据实际情况，将抗滑表层的马歇尔试验制件采用了双面击实各75次的标准，压实度不低于98%，混合料空隙控制在6%以内，压实后经路面现场取芯检测都收到了良好效果。可见，压实措施好坏对沥青路面的平整度、防止水损坏和提高抗车辙能力都有很大影响。（4）路基施工缺陷的影响 从调查材料看，有些高速公路早期破坏与路基施工质量有关，特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等都会导致路面的早期破坏。究其原因，大部分与施工工期短、施工低栏为赶进度有关。（5）桥梁施工缺陷的影响 由于桥梁施工质量控制不足的影响，桥面沥青路面也时常发生早期破坏。通常发生在那些预拱度设置不合理造成桥面沥青面层厚度达不到设计要求、简支梁桥伸缩缝施工质量差的桥梁结构上。由于桥面的变形条件和弹性状态受桥梁的整体刚度和局部刚度控制，与一般路基上路面变形状态不同，未达到设计厚度的沥青面层往往受到剪切破坏。而且一旦有病害发生，便迅速扩展到全桥，很难局部修复。这种类型的早期破坏在这次调研中并不鲜见。另外，由于桥头两端压实不足发生的不均匀沉降，也往往造成桥头两端沥青路面发生早期破坏之一。（6）养护与管理 路面早期养护措施不及时、不完善等也是高速公路沥青路面产生早期破坏的原因。允许超载车辆进入高速公路或对超载车辆控制不严则更是早期破坏的直接原因。（三）防止高速公路沥青路面发生早期破坏和损坏的对策 调研组的专家一致认为，在现有的规范和标准指导下，应该采取下列措施来防止高速公路沥青路面的早期破坏。（1）根据实际情况确定并严格控制高速公路沥青路面设计、施工各项指标，严把质量关，科学合理地安排工期，不搞献礼工程。（2）将沥青路面科研工作与高速公路建设结合起来，改变科研与建设脱节的现状，特别是将科研结合在施工过程中，无疑将大大提高我国高速公路沥青路面的建设水平，有效防止出现早期破坏。（3）学习引进国外先进、成熟的技术。（4）强化施工管理，提高工序控制的科学性。（5）保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据，必须做到抽样合理，数据真实保证沥青路面材料的路用性能。对高路堤、软基处理、填挖结合处、结构物两端填土等重点部位的施工重点监控，防止不均匀沉降影响沥青路面的使用性能。（6）重视并协调高速公路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特别处理好平整度与压实度的关系。不能过分追求平整度而牺牲压实度，而是要在保证压实度的基础上追求平整度，否则通车后的路面极易发生水破坏以及松散、车辙等早期病害。（7）不过分追求某些结构，例如透水面层，由于我国的高速公路沿线以及路面灰尘较多，更容易发生早期破坏。（8）充分重视高速公路的排水设计，防止水损坏。（9）重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。（10）交通执法部门与其它行业主管部门联合执法，大力打击超载运输，保证高速公路的正常使用。在当前不能杜绝超载车行驶高速公路的情况下，加强养护管理，防止病害的进一步发展；引进动态称重技术，改变现有收费方式，按实际吨位进行收费，将在一定程度上遏止超载车对高速公路恶性行驶。（11）加强养护管理，提高养护管理水平。经验表明，科学有效的养护不但保证了高速公路沥青路面的服务性能，也是防止早期病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。三、目前高速公路沥青路面结构技术主要问题以及对现有有关沥青路面技术标准、规范的建议 调研组认为：目前我国高速公路沥青路面存在的问题归纳起来，主要集中在几个方面：一是应用柔性路面理论指导半刚性基层路面结构的设计缺少系统研究分析的试验验证，导致目前在沥青路面面层厚度上看法分歧很大；二是交通流不规范，超载车辆的轴重远远超过设计计算中标准的轴重；三是施工与设计脱节较大，规范应着眼于解决目前存在的高速公路的早期破坏，保证高速公路长期的服务水平；四是没有大修设计标准；五是缺乏专门的高速公路养护规范。具体的意见和建议如下：1、增加多层半连续体系的计算模式；2、公路法对超载有明确的禁止和处罚措施，但执行起来难度大，有的超载达10倍以上（单轴重达20吨，双轴重大50吨，双轴最大可达70吨，而标称为2.514吨不等）。所以，在当前还未解决超载现象的情况下，需在规范中增加超载车的设计模式，增加交通量调查及使用的详细规定，改变现有规范中交通量预测仅按车型分类与实际轴载并不匹配的规定；3、由于半刚性基层沥青路面不可避免会产生反射裂缝，常常需采用工布或土工格栅来延缓裂缝的发生或加劲处理，也有采用应力消减层的，这与原有的层间完全接触条件假设并不一致，修订后的规范应考虑这些条件；4、建议对面层、基层、底基层仅作原材料的试验（压碎值、磨光值、磨耗率、坚固性等），不再强调混合料试验；5、在进行设计实验时，除砂与粉煤灰能搜集到外，期于材料不确定或需试验单位自己加工，与实际施工时的加工机具、材料的颗粒级配、形状及清洁程度等千差万别，这些因素对试验结果的影响较大。因此建议对沥青面层、基层、底基层仅作原材料的试验（压碎值、磨光值、磨耗率、坚固性等），不再强调混合料试验。另外压碎值等指标受集料颗粒形状影响较大，建议增加路面材料的立方体抗压强度要求建立与压碎值的关系；6、虽然JTJ014-97规定了各层材料的回弹模量和抗拉强度的试验方法，但与JTJ057-94有较大的出入，而回弹模量及抗拉强度由于偏差系数大，设计单位经验不多，无法进行充分的论证，主要还依赖规范的推荐值，所以规范应明确和准确；JTJ014-97第7.0.4中有笔误,半刚性材料的抗压回弹模量采用顶面法，应为T080-94;JT014-97第129页要求采用95%保证率的实测抗压模量值,而T0808未提出保证率要求。另外JT014-97中关于力气能够混合料与T0713-2000的要求也有较大的出入。7、增加高速公路大修设计内容，包括旧路服务水平评价、使用周期评估、大修设计标准以及弯沉衰减计算公式等。高速公路的大修、中修不同于新建项目，也不同于普通公路的维修养护，原来对沥青路面的评价方法对高速公路不适应。对设计时采用的交通量标准及设计年限、合理的施工组织以减少交通干扰，对未整治段落、局部处理段落、罩面处理段落及更换了面层、基层的段落的质量检验评定、从可持续发展考虑如何合理利用挖除的材料以及营运高速公路大修对周边环境的影响等，都应做深入的总结和研究。提出一套以高速公路调查为基础的、符合高速公路使用品质情况的评价方法及相关指标与标准、依据标准制定响应的养护维修对策已非常必要。另外，对高速公路大修的施工组织、交通安全、标高协调提出指导性意见，对沉降、车辙、纵裂、横裂、龟裂等主要病害形式提出设计原则。8、改进土基模量取值方法以及承载板测定土基回弹模量的试验方法。在进行路面设计时，需要土基模量参数，而先行规范