張立曉

（汕頭市公路工程監(jiān)理有限公司，廣東 汕頭 515041）

在最近十年，廣東省高速公路建設(shè)步伐加快，在后期的高速公路建設(shè)中，瀝青砼路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。在快速發(fā)展的背后，伴隨出現(xiàn)了一系列關(guān)于路面質(zhì)量的一些問(wèn)題，例如，如何提高瀝青砼路面質(zhì)量，如何延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命，如何降低瀝青路面大修的養(yǎng)護(hù)成本等等這些，已經(jīng)成為了一個(gè)個(gè)擺在我們面前需要去克服去攻堅(jiān)的難題。為此，為解決好這些問(wèn)題，我們必須對(duì)瀝青砼路面進(jìn)行深入研究，對(duì)它的損壞機(jī)理，以及在設(shè)計(jì)和施工方面所應(yīng)統(tǒng)籌考慮的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行全面了解，以期能解決路面早期損壞問(wèn)題，以有效地提高路面質(zhì)量。下面，就讓我們來(lái)了解一下，瀝青砼路面在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，我們必須該解決好哪些主要問(wèn)題。

1 瀝青路面損壞機(jī)理分析

高速公路瀝青路面的技術(shù)實(shí)踐大體上可以分為3個(gè)階段。第一階段大體在1996年以前，這個(gè)階段的實(shí)踐總體上比較成功，路面上的主要問(wèn)題以及研究的重點(diǎn)是防止半剛性基層引起的反射裂縫。第二階段大體是1997年至2001年，這個(gè)階段的主要問(wèn)題是片面地追求路面平整度，造成路面壓實(shí)度不足，空隙率過(guò)大，產(chǎn)生了大量的“水損壞”，研究的重點(diǎn)是治水。第三階段大致是2002年至今，這個(gè)階段的特點(diǎn)是為了減少水損壞而采用了不同類型的密實(shí)型混合料，同時(shí)大大提高了路面的整體強(qiáng)度，而出現(xiàn)的路面問(wèn)題則主要是車轍。

對(duì)路面損壞機(jī)理的認(rèn)識(shí)，是一切路面活動(dòng)的基礎(chǔ)。我們通過(guò)對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)理論和工程實(shí)踐的分析，認(rèn)為造成目前路面大量早期損壞的原因不能夠簡(jiǎn)單地歸結(jié)為施工質(zhì)量問(wèn)題或材料質(zhì)量，而是有其深遠(yuǎn)的理論原因和認(rèn)識(shí)原因。瀝青路面的龜裂、車轍、低溫開(kāi)裂等是長(zhǎng)期以來(lái)存在的損壞現(xiàn)象，也是路面設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)控制的損壞類型。而在調(diào)查中表明，隨著路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高和路面損壞期的提前，路面出現(xiàn)了許多新的損壞類型，如斑狀泛油、壓密泛油、內(nèi)部松散、新型泛漿、新型沉陷、坑洞、車轍、新型龜裂以及離析等現(xiàn)象。這些損壞，不論是其形態(tài)還是其形成的原因都與傳統(tǒng)的損壞不同。傳統(tǒng)的損壞出現(xiàn)得越來(lái)越少，有些已經(jīng)不再出現(xiàn)，而這些新型的損壞卻出現(xiàn)得非常頻繁。所以，按照傳統(tǒng)的理論來(lái)加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)不僅沒(méi)有效果，有時(shí)甚至是適得其反。

目前瀝青路面實(shí)踐中有三類損壞是尤其需要重視的：一個(gè)是車轍；一個(gè)是新型龜裂（縱向平行裂縫）；另一個(gè)則是混合料的均勻性，即離析。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，產(chǎn)生車轍的主要原因是瀝青混合料的熱穩(wěn)定性不足，為此人們花費(fèi)了高昂的代價(jià)去提高瀝青混合料的質(zhì)量，如采用改性瀝青、提高集料質(zhì)量、采用SMA或同時(shí)使用多種措施等。應(yīng)該說(shuō)這些措施對(duì)控制車轍的產(chǎn)生起到了一定的作用，但車轍出現(xiàn)的速度和深度仍大大超出了傳統(tǒng)理論的預(yù)期。據(jù)研究認(rèn)為，路面車轍的產(chǎn)生除了混合料本身的原因之外，還有結(jié)構(gòu)因素，過(guò)于剛性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)容易誘發(fā)車轍。這雖然是更為重要的因素，卻是被完全忽略了的因素。

為了保證路面結(jié)構(gòu)的壽命，相關(guān)部門(mén)通常將路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得非常強(qiáng)，意在使路面彎沉非常小。這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)于防止傳統(tǒng)的彎拉疲勞開(kāi)裂（自下而上）有效，但是卻增大了瀝青層內(nèi)的剪切應(yīng)力，而這個(gè)剪切應(yīng)力恰恰就是產(chǎn)生車轍的主要外因。所以要解決車轍問(wèn)題，僅僅著眼于材料特性的改進(jìn)是不夠的，還應(yīng)該綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素，進(jìn)行綜合治理。

另一個(gè)是損壞中的新型龜裂。一般認(rèn)為，路面龜裂源自彎拉疲勞效應(yīng)，產(chǎn)生于瀝青層底面并自下而上擴(kuò)展。而根據(jù)有關(guān)調(diào)查和研究證明，在重交通作用下路面上的龜裂損壞是自上而下的，一般產(chǎn)生于表面3厘米的深度范圍內(nèi)并向下發(fā)展。產(chǎn)生這類損壞的原因并不是彎拉疲勞作用，而是路面表面的剪切疲勞。隨著瀝青層厚度的增加，產(chǎn)生于瀝青底面的彎拉疲勞開(kāi)裂越來(lái)越少，而產(chǎn)生于瀝青層頂部的剪切疲勞開(kāi)裂將越來(lái)越普遍。所以，采用傳統(tǒng)方法、措施去解決自下而上的損壞，難以解決自上而下的損壞。

再一個(gè)值得強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題是瀝青混合料的均勻性，即大量存在的離析。傳統(tǒng)上人們沒(méi)有把混合料的均勻性當(dāng)做一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題來(lái)看待，沒(méi)有采取嚴(yán)格的措施予以控制，只要求施工時(shí)認(rèn)真就可以了。而隨著交通量的增大，均勻性已經(jīng)成為決定路面質(zhì)量的主要因素之一，應(yīng)該引起充分注意。

將路面早期水損壞的主要原因歸結(jié)于路面空隙率過(guò)大，又將空隙率過(guò)大的原因歸結(jié)于壓實(shí)不足，這確實(shí)是早期路面空隙率過(guò)大的主要原因，但卻比較容易解決；實(shí)際上，混合料的離析不僅是造成局部空隙率過(guò)大的另一個(gè)主要原因，而且是比較難以解決的技術(shù)問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，路面大部分早期損壞類型都是起源于混合料的不均勻，這已經(jīng)成為決定路面質(zhì)量的重要因素：一旦混合料發(fā)生離析，一切關(guān)于材料設(shè)計(jì)的努力都變得徒勞了。

路面壓實(shí)度不足，有時(shí)也是混合料離析引起的，僅檢測(cè)路面的平均壓實(shí)度，往往不能客觀地反映問(wèn)題，還應(yīng)該考慮其變異性。當(dāng)混合料發(fā)生離析時(shí)，僅僅依靠提高壓實(shí)度難以達(dá)到減小空隙率的目的，甚至?xí)斐杉纤榱讯m得其反。

另外，隨著我省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路上的超載運(yùn)輸現(xiàn)象十分普遍和嚴(yán)重，超載無(wú)疑也是造成路面損壞的重要原因。當(dāng)荷載超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞是必然的。我國(guó)高速公路的早期損壞，與超載的大量存在具有直接的關(guān)系。目前，對(duì)于超載的治理已經(jīng)取得了顯著效果。但是要徹底限制超載，僅靠行政性的推動(dòng)和臨時(shí)性的檢查是不夠的，還需要從兩方面的工作進(jìn)行改進(jìn)，一是建立長(zhǎng)效的綜合機(jī)制；一是準(zhǔn)確地深化對(duì)超載的認(rèn)識(shí)，重新厘定關(guān)于超載的定義。以確實(shí)保護(hù)瀝青路面的使用質(zhì)量。

2 設(shè)計(jì)與施工對(duì)路面質(zhì)量的影響

路面在使用實(shí)踐中所暴露的大量問(wèn)題，促使我們對(duì)路面設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、材料選擇和施工過(guò)程進(jìn)行反思。實(shí)際上，目前大量出現(xiàn)的路面早期損壞是現(xiàn)行理論和規(guī)范所難以做出更深解釋的。雖說(shuō)設(shè)計(jì)方法基于力學(xué)，但分析的范圍和所考慮的主要受力方式，相對(duì)于目前復(fù)雜的荷載狀況而言卻過(guò)于簡(jiǎn)單。對(duì)于不同的路面結(jié)構(gòu)，對(duì)其使用性能變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)不夠清楚，更缺少定量的研究；初步考慮了環(huán)境因素對(duì)路面力學(xué)參數(shù)的影響，但忽視了環(huán)境因素對(duì)路面性能的影響，而后者則是更為重要的。對(duì)材料的要求與對(duì)結(jié)構(gòu)的要求還缺少“相容”性，對(duì)材料性能的定量標(biāo)準(zhǔn)還處于經(jīng)驗(yàn)階段。在低等級(jí)道路的實(shí)踐中，上述問(wèn)題沒(méi)有暴露得很充分，片面地認(rèn)為已經(jīng)基本掌握了路面設(shè)計(jì)的主要關(guān)鍵技術(shù)，沒(méi)有給予足夠重視，以致于常常把局部出現(xiàn)的問(wèn)題歸結(jié)為施工原因，而當(dāng)將上述方法用于高等級(jí)公路、尤其是高速公路的路面實(shí)踐時(shí)，這些問(wèn)題就變得非常突出了：以前輕交通道路路面設(shè)計(jì)理論和方法的簡(jiǎn)單外延與重交通路面的要求尚有較大距離；路用材料只有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而缺少嚴(yán)格的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；許多試驗(yàn)參數(shù)不適用于重交通道路。在施工和材料供應(yīng)領(lǐng)域，雖然我們擁有現(xiàn)代化的生產(chǎn)工具，但由于沒(méi)有工業(yè)化、現(xiàn)代化的思想和措施，難以在規(guī)模建設(shè)的條件下從根本上保證工程的質(zhì)量。因此，完整地掌握高等級(jí)重交通瀝青路面技術(shù)，仍是擺在科研、施工隊(duì)伍面前的現(xiàn)實(shí)而緊迫的任務(wù)。

此外，目前許多高速公路面臨加寬的問(wèn)題，簡(jiǎn)單地加寬并不是一個(gè)明智的選擇，如果在加寬過(guò)程中將客運(yùn)交通與貨運(yùn)交通分離，建設(shè)平行線而不是直接加寬，不論對(duì)于路面技術(shù)還是對(duì)于交通安全、交通效率都是更為有利的。

3 結(jié)束語(yǔ)

由上述可知，設(shè)計(jì)和施工是影響瀝青砼路面質(zhì)量的兩大環(huán)節(jié)。我們只有在真正了解瀝青路面早期病害的損壞機(jī)理之后，才能在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中采取有效措施，制訂有針對(duì)性、有預(yù)防性的技術(shù)保證措施，為預(yù)防早期病害的發(fā)生找到有效合理的處治辦法。

[1]《瀝青路面工程手冊(cè)》（2006.3），作者張登良，人民交通出版社出版.

[2]《瀝青及瀝青混合料路用性能》（2006.8），作者沈金安，人民交通出版社出版.