沥青路面纵向裂缝病因分析

1、沥青路面纵向裂缝病因分析刘哲峰 （中交远洲交通科技有限公司 石家庄 050031） 摘要：对于当前高速公路沥青路面出现的纵向裂缝与形变， 本文从土 基深层的强度不足与失稳方面进行了分析。 指出路堤压实中的取土天 然含水量过大， 造成湿土夹层软弹， 往往是导致纵向裂缝与形变的一 个主要诱因。关键词： 路表弯沉；天然含水量；软弹；过湿土；疲劳破坏在高速公路沥青路面的诸多损害病变中， 纵向裂缝和形变则又是 一种较为常见的破坏现象。一般都在通车运营这三、五年之后，出现 在行车道的两条轮迹带上，超车道、硬路肩亦有发生。此种病害的特 征缝隙走向比较规则， 呈现粗而疏的大裂缝， 有些断断续续可以延伸 几百米

2、长。伴随缝隙在纵向轮迹条带上，垂直形变明显，起伏凹陷， 道路技术状况显著下降， 严重的影响到行车的舒适、 安全和道路的使 用寿命。1、裂缝的诱因导致纵向裂缝与形变的诱因可以来自许多方面， 总体来论， 大多 是由于路面整体强度的不足， 行车荷载作用下路面结构层底， 受拉压 发生开裂， 而导致的疲劳性破坏。 强度的不足则是来自路面结构层及 路基土体的某些质量缺陷，承载能力强度上的不足与衰变。路表弯沉的变化， 是个多因素作用的复杂过程， 反映的是整体结 构体系的材料性质、压实、温度、湿度、强度和稳性以及行车荷载作 用下的受力条件和技术状况， 都会对弯沉产生直接影响。 如由于设计 的不当，施工的不规范

3、，某些质量隐患弊端，透水性水损害病变等众 多病害，由于上部层位直接受力的缘故， 这类病害的反应也就相对 “敏 感”。裂缝明显、清晰，与病害的针对性也强，呈现有零星性破损， 在车轮荷载的作用下， 一一地反映出来。 对于这类上层部位的水损害 病变的调查研究，已有很多论证，可大体以浅层病害来区分，本文不 再敖述。浅层病变的表现特征是：对应、明显、分布零散，如面部的密集 性网裂，清晰的轮廓辙槽等等。面对基层以下的某些深层病变，出自 下面基础的问题较多， 反映到路表上，其表现特征多时一些较长距离、 大范围的裂缝与形变，分布面大，多呈弧状形变，不像浅层病变那样 明显直接，分析判断上也有一定难度。2、裂缝的

4、产生 行车荷载，车道渠化，大量重载、超载及重复荷载作用之下，无 疑将加剧了软荷对半刚性材料层地面产生的拉应力。 而影响拉应力除 了面层，基层的厚度、弹性模量之外，又与下承层直到土基的弹性模 量直接相关。计算可知，当基层厚度、回弹模量一定的情况下，土基 的回弹模量越大， 基层底部所产生的拉应力会越小。 大体是土基回弹 模量每增加一倍，基层底部的拉应力约可减少一半。所以，正常状态 下，半刚性基层上的沥青面层是不会产生弯拉疲劳性破坏的， 只有当 基层，底基层先出现拉裂破坏之后，沥青面层才会呈现和发射上来。试验研究表明，当车轮荷载在半刚性基层底面产生的拉应力为其 抗拉强度的0.65倍时，则半刚性基层可

5、以承受，累计标准轴载次之后，便开始产生疲劳破坏。说明了在荷载长期反复的作用下，会使 沥青混合料所能承受的应力、应变水平发生衰减，而小于沥青混合料 的一次极限破坏性试验的强度及应变。即使在50-75（ / W ）的回弹弯沉作用下，沥青路面在承受行车荷载重复作用达几百万次之 后，也会遭到破坏，都同样说明了裂缝是疲劳的结果，而这种疲劳特 性主要取决于破坏的强度，弯沉性的大小与行车荷载及其重复作用的 次数。3、严格控制路基压实质量随着高速公路的不断发展，沥青路面的大量修造，在调研沥青路 面早期出现的水损害，侧在浅层部位的病因分析方面已经取得了相当 的防范与治理经验，而对于基层以下深层土基的稳定问题，

6、不免又有 些放松。实际上一些通车三、五年后的高速公路，已经不同程度的出 现了纵向裂缝与垂直形变，几乎成了一种质量诟病，这是一个值得研 究解决的新问题。目前的调查钻探表明，其中路基压实质量不足是一 个重要的因素。土的压实密度与含水量之间是个互相影响的关系。最佳含水量之前，密度随着不断地压实做功，在步步递增，密度、压实度则是一项 主要的控制指标。而当含水量超出最佳含水量之后， 密度就会从最大密度的“驼峰”向下出现滑移递减，呈现一种软弹失稳、不可压实的 “三相体”。这时含水量多少，则是左右压实质量的唯一主导因素。 值得提出的是， 人们往往在追求压实度标准时， 却忽略了天然含水量 的控制， 对于一些天

7、然含水量过大的取土填方的危害性知识不足， 或 即使注意了，也只是一些明显的碾压中几个原来的起伏软弹的处理， 而仍然忽略了那些所谓轻微，实际上也在 10 几个毫米的软弹，视而 不见，而把希望指望在上面填土的压实和日后的晾干与固结上。对于一般填高 3-4 米的路堤来讲，下部层约承受着 0.1MPa 的衡 载压，行车荷载作用下，传递到土基顶面也有近 0.05MPa 的压应力， 再深虽然会趋向一个很小的值， 但大量行车荷载的长期作用是不可低 估的。特别是由于水大土湿造成的超大回弹弯沉反复 “弹簧”性损害。 将进而导致土体强度的不断衰减。如此，路堤填方的任一层位上，只 要出现了这种软弹性压实不足， 必须

8、要反应到上层的路面上， 导致纵 列、形变、疲劳性破坏加剧，尤其在上层应力分布比较集中的路床范 围，其危害程度就尤为严重。路基压实的最终目的是要让路基的强度， 所呈现的弯沉值达到铺 筑上面路面结构层的技术要求。 压实度的检测则是衡量和保证路基每 一填层所应达到的坚实紧密程度， 以使路基的整体强度和稳定性满足 使用要求。高速公路的路基施工， 大多采取线外集中取土的做法。 这样即便 与机械化作业，又能节约用地，保护耕地。而在拆、占取土用地的过 程中，难免遇到低洼、坑地之类的过沙或过粘，沙土层与黏土层一些 不毛之地被开采，特别是一些胶泥土层， 俗称胶泥板，湿中又带板块， 长年地下聚集的水分，既难破碎，

9、保水性又强，几经晾晒，也很难风 晒晾干。即使晾干了表面，内部水分也难以蒸发出来，对待这类过湿 的胶泥土，应采取机械破碎之后， 再行晾晒或掺压加固处理办法奏效， 而不应有丝毫的马虎将就， 以为做过晾晒， 只要能够托架住碾子的碾 压了也就认可，焉不知，内部水分并未得到应有的晾干，其天然含水 量仍然在大于最佳含水量的软弹区间。 从一些病害路段钻探出来的土 样，有的用手仍可搓成细于 3mm 的土条，表明湿土软层仍然存在， 由于压实做功和最佳含水量之间是一个相逆的关系，压实功能越大， 最佳含水量越小， 所以填湿土就势必埋下了软弹破坏之隐患。 此时恰 表弯沉往往超出正常路段的 1 1.5 倍。而且这种软弹

10、，早在施工过 程就已影响到其上的填方以及路面各结构层。 由于压实的不足而导致 的“先天性”强度不足。充分表明，现场路基压实的质量控制，不但 是一个孤立的压实度指标控制， 为达压实目的， 有时还必须从源头上 把住含水量超标的过湿土误填这一关， 不允许任何湿软土层混夹在路 堤填方之中。当取土条件较杂的情况下，一个一、二百米的土方作业段内，往 往仅靠几个压实度检测结果来做判定是不够的， 这就需要辅之以宏观 的现场质量控制，坚持盯岗、旁站。碾压最后几遍的观察非常关键， 一些软弹弊端就会呈现出来，随即标出，彻底挖除，做好还填，不留 后患。4、结语沥青路面出现的纵向裂缝与形变，多是由于基层以下某些较深层

11、位的质量缺陷及病变所引起的。病源层位视具体病害的表现特征而 异。本文强调了土基压实质量控制的重要性， 分析了湿软土体导致此 类病害的内在机理。纵向粗大的裂缝与变形，是路表弯沉与疲劳破坏作用的结果。 回 弹弯沉反映了道路整体结构的亲和强度和刚度，行车荷载作用下抵抗 度形变能力。要求和控制在一定的弯沉设计标准之内，以防止形变和 开裂的发生。而路面在达到临界状态所能承受的行车荷载的使用寿 命，往往取决于这种重复荷载作用下的应力、 应变的大小及作用的频 率，在如何进而区分病害性破坏于疲劳性破坏这些问题上，是个多因素互为影响的复杂问题，需做具体分析。从行车荷载下的受力来分析，纵向裂缝大都出现在现在车流量较 为密集的行车道和两条轮迹带上，这与车道渠化直