沥青路面早期破坏成因及控制措施论文

论沥青路面早期破坏的成因及控制措施摘要：本文主要根据我国路桥施工的实际情况，对目前沥青路面产生早期破坏的成因进行了分析，并提出了防止路面早期破坏控制措施，仅供大家参考。

关键词：路面工程；沥青路面；早期破坏；原因探讨
目前，沥青路面的早期破坏现象时有发生，已经成为公路工程的质量通病。

这反映出目前我国路桥建设在某些方面还存在不足，特别是在路基路面的设计理论、设计方法、施工技术标准和规范等方面都存在亟待补充和完善之处。

1、沥青路面早期破坏的主要类型
沥青路面早期破坏形式主要变现为：
（1）裂缝：裂缝是沥青路面最主要的破损形式，按其成因又分为：横向、纵向和网状三种裂缝形式。

（2 ）车辙：表现为沿行车带出现横向高差。

根据形成原因不同可以分为三种形式：失稳型车辙；结构型车辙；磨耗型车辙。

（3）松散、剥落、坑槽：由于沥青从矿料表面脱落，在车辆作用下沥青面层出现松散状态，是水损害的主要表现形式。

（4）波浪：路面组成材料设计不合理或施工质量差导致路面不足以抵抗车轮水平力的作用，在纵坡段，高温或重载车辆慢行也会引起波浪。

2、早期破坏原因分析
造成沥青路面早期破坏的根本原因，大的方面有设计环节、施
工环节的原因，也有通车后使用及养护管理方面的原因，还有其它原因，如工程所在地的环境因素(水、温度)，设计及施工规范本身的原因等。

而沥青路面早期破坏的直接原因，一般都与水有关，下面就一些主要原因进行分析。

2.1 路面结构设计原因
路面结构设计不合理主要体现在面层、基层、底基层设计及材料选择不当等方面。

（1 ）面层设计问题
在进行面层设计时，面层材料的选择和设计不合理，使面层的耐久性和抗裂性较差，容易导致水破坏、车辙、松散、泛油、裂缝等早期破坏现象。

由于面层直接与车轮和大气接触，要承受较大的行车荷载的垂直压力、水平剪力和冲击力的作用，同时还受到大气降水和温度变化的强烈影响。

因此要求路面面层具有足够的强度和抗变形能力，较好的温度和水稳定性，表面应具有较强的耐磨能力和较好的抗滑性能，但这些要求都是相对的，是相对一定的气候、交通等条件而言的。

目前产生早期破坏现象的路面，其沥青路面结构设计并不完全相同，但都未到达有效防止路面发生早期破坏的预期目的。

其主要原因是设计时没有对当地的气候、交通、原材料供应、施工队伍设备和技术力量等实际情况进行综合考虑，所设计的面层相对于当地的气候、交通条件，其沥青混凝土的空隙率过大、压实度不足，容易造成面层在行车荷载的作用下出现早期破坏现象。

（2 ）基层质量问题
基层质量存在缺陷易使基层发生早期结构性破坏，进而影响到面层，使面层出现轮迹带、下陷变形、唧浆、坑洞等早期破坏现象。

从半刚性基层裂缝形成的机理和发展的过程分析，在外界温度和湿度发生变化时，半刚性基层由于不设置接缝，温度裂缝和干缩裂缝是不可能避免的，而这种裂缝是基层裂缝的主要形式。

裂缝形成后，因基层材料在车辆荷载作用下基本是不可压缩的，其横向变形也受到约束，在不发生较大的垂直变形的情况下，裂缝的宽度是有限的，而面层材料的抗裂应变要较基层大，半刚性基层的裂缝对面层裂缝形成的影响应是十分有限的。

半刚性基层质量不均匀，导致基层整体性遭到严重破坏，使基层抗垂直变形能力削弱，在行车荷载作用下而产生过大局部沉陷，面层产生较大弯拉应力而开裂破坏，才是因基层问题引起面层破坏的主要原因。

基层材料强度一般都能够满足要求，要避免因基层问题而引发的路面早期破坏，关键是在设计和施工时控制好基层材料的质量均匀性。

（3 ）底基层设计和材料选择问题
底基层设计和材料选择不当引发的路面破坏形式主要是下沉变形、坑槽等。

底基层材料强度低、水稳定性差，易造成半刚性基层底部局部拉应力超过其抗拉强度而产生过多裂缝，基层的整体性遭到破坏，基层材料被部分挤入底基层而引起较大垂直变形、承载力下降，进而造成路面结构发生早期破坏。

为避免因底基层材料问题引起的路面早期破坏，材料选择时首先应保证其强度和水稳定性的
要求；其次要注意路基顶面的土质条件和湿度状况，当土质较差或湿度较大，土体强度和抵抗局部荷载压入变形能力较低时，宜选择整体性底基层材料，如各类稳定土，以防止未加结合料的散体粒料在荷载的作用下压入土基，引起路面产生沉陷、变形、坑槽等现象。

（4 ）土基回弹模量取值问题
土基回弹模量取值偏小易造成路面结构出现局部沉陷、纵向裂缝等破坏现象。

由于土基回弹模量在路面结构设计中是一重要的参数，其取值直接影响路面结构设计参数的确定，进而影响其使用性能和寿命。

我国确定土基回弹模量常用的方法有现场实测法、查表法、室内试验法、换算法等 4 种。

在路基尚未修建的情况下，一般只有采用室内试验法和查表法来估计土基的回弹模量值。

由于对路基土的针对性研究较少，设计中土基回弹模量的取值主要还是以规范推荐值( 与查表法结果基本一致) 为依据。

因土基回弹模量取值不当造成的路面结构早期破坏现象与规范推荐值相关，现行规范所给出的土基回弹模量值是按照1986 年《公路柔性路面设计规范》的成果确定的，其成果是在20 世纪 60 年代全国各省经调查和试验研究，提出的与当时气候、土质、水文条件和施工水平相适应的，以轻型击实为标准的土基回弹模量。

经过几十年的发展和变化，道路网的密度和分布范围发生了很大的变化，所遇到的土质和水文条件也更加复杂和多样化，而且现行的规范中都是采用重型击实标准，施工机具和施工水平已不可同日而语，仍以几十年以前的成果指导现在的设计和施工已明显不合理。

为避免因土基回弹模量取值
不当而造成路面结构早期破坏，宜结合我国道路建设的实际情况，在全国范围内重新进行调查和试验研究，根据各地的土质、水文和路基边界条件，对土基回弹模量取值进行必要和符合实际的调整，为设计提供合理可靠的设计参数。

（5 ）路基施工问题
路基材料设计不合适、压实控制指标选择不当、压实度不足易使路面结构出现局部沉陷、纵向裂缝等破坏现象。

对路基材料，相应的设计规范和技术标准对路基填料选择、cbr(加州承载比)和压实度都做了相应的规定；设计、施工、监理单位对路基的压实度都给予了高度的重视，并对压实机具类型及组合、施工工艺等也进行了大量的研究，这对公路建设质量的提高起到了很大的促进作用。

根据现有的施工机具和施工水平，对于一般土料，如果施工控制参数控制合适、施工工艺合理，到达设计要求的压实度并不困难。

由路基材料设计和施工控制指标引起的路面结构发生破坏，其主要原因是路基材料的 cbr 和压实度与路面结构的设计参数确定没有直接的关系，而只是材料选择和施工质量控制的指标；而且现有的标准和规范要求各种路基填料压实含水量在其重型击实试验的最佳含水量的±2% 以内(特殊干旱地区和多雨潮湿地区除外) ，但已有的研究成果证明，对一些特殊的土类，如膨胀土，在重型击实试验的最佳含水量的± 2% 以内进行压实后，其cbr 并非最大，其水稳定性也不是最好，当采用类似材料作为路基填料时，其填筑控制指标还按照目前规范所规定的范围和标准执行已不合适。

根据不同土
质及气候、水文条件，合理确定路基填料施工控制参数(主要是填筑含水量和干密度)，是避免路面结构发生早期破坏的有效方法。

2.2 主要控制措施
提高路面多层组合体系的结构承载力和耐久性，以及抗水害侵袭能力，是防止沥青路面早期破坏的考虑方向。

在这里，从设计和施工的角度提几点看法：
（1）提高路面承载力以适应超重车不断增多的现实，适当增加下面层的厚度是有必要的，据笔者的经验，应控制在10cm以上。

（2）在沥青混凝土面层内铺设土工合成材料，如在面层下部或底面合理采用适合的土工合成材料，既可提高面层的抗裂、防渗性能，还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用，从而使面层抗疲劳强度获得提高、抗车辙及鼓包能力增强，同时还可减少弯沉值。

（3）加强路面的层间结合，使用高性能的粘结材料作粘层，既可提高路面的整体强度，又具有较好的防水性能。

对于路桥有条件时，可以考虑采用橡胶乳液预处理等新技术或改性沥青。

（4 ）加强路面结构的防渗和排水设计，防止水损坏。

（5）为了提高沥青混凝土面层的不透水性，尽可能提高沥青面层的压实度。

严格控制沥青混合料的空隙率。

（6）加强施工质量控制。

特别要加强和改进原材料检验和混合料配比试验，沥青混合料拌和、摊铺、压实工艺应进一步提高。

（7）加强超限、超载运输管理。

严格限制超载、超限车上路。

（8）推广采用较先进的路面结构。

如沥青路面采用sbs 改性沥青或sma 面层，以提高抗永久变形能力和抗磨耗能力；中面层和下面层采用fac-20 结构，以增强路面的抗疲劳和抗车辙能力；改善基层的类型，如采用大粒径碎石(lsm)，减少路面的反射裂缝等。

（9）推广应用较先进的路面设计成果。

用新指标、新试验设备的试验方法来检验沥青；以体积配合比法进行混合料设计。

（10）参照国外成功的路面设计概念来指导沥青路面设计。

3、结束语
造成我国路桥半刚性沥青路面发生早期破坏的原因是多方面的，但主要原因还是相对于路桥的飞速发展，公路设计和施工无论是人力资源还是机械设备方面都准备不足，科研方面的投入不够，专职研究人员严重缺乏，科研工作存在滞后现象，规范、规程的制定和修订时未及时吸纳某些有价值的研究成果，对重载和超载在路桥上的大量运营估计不足等。

建议加大对科技含量高、针对性强的科研项目的投入力度，注重专职科研人才的培养和利用，各省、市、自治区交通科研部门加强技术交流，应用型科研项目要与设计和施工紧密结合，加强路基土在湿度变化情况下的强度和变形变化规律及其在交通荷载的长期作用下的强度及变形特性的研究。