黃 元，馬 進

（廣西交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530012）

0 引言

在廣西高速公路發(fā)展初期，由于廣西地區(qū)盛產(chǎn)石灰?guī)r，強度和抗滑性較好的火成巖儲量極少，水泥混凝土路面造價遠低于瀝青混凝土路面，因此限制了瀝青路面的使用。但隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，公眾服務需求的日益提高，水泥混凝土路面平整度差、養(yǎng)護時間長等缺點對高速公路的服務水平造成了極大的影響。隨著2005年12月南寧至友誼關(guān)高速公路作為廣西第一條采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)形式的高速公路開通運營，正式拉開了瀝青混凝土路面在廣西發(fā)展的帷幕。

由于廣西地區(qū)雨水充分、高溫氣候時間長、晝夜溫差大等獨特的氣候特點造成了廣西各條高速公路瀝青路面出現(xiàn)了不同程度的早期病害，同時也具有一些共性。本文中選擇南友、百羅、百隆及平鐘四條高速公路作為廣西區(qū)瀝青混凝土高速公路的代表路面，對廣西高速公路瀝青路面主要早期病害特點及其原因進行分析。

1 各典型路段早期病害特點分析

1.1 南友高速公路

南友高速公路（以下簡稱南友路）于2005年12月底建成通車，為廣西區(qū)內(nèi)第一條采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的高速公路，其主要瀝青路面結(jié)構(gòu)形式為4cmAK－13上面層＋5cmAC－20中面層＋6cmAC－25下面層，其上面層粗集料采用英安巖，上面層細集料及其他層次集料均采用石灰?guī)r；上面層瀝青材料采用SBS改性瀝青，其他層次瀝青材料采用AH－70＃瀝青。

1.1.1 路面技術(shù)狀況

截至2013年年底，南友路自建成通車已近8年時間，經(jīng)行車荷載和自然環(huán)境的綜合影響，其路面技術(shù)狀況發(fā)展較為平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)大幅度的下滑，見表1。

表1 南友路歷年路況指標一覽表

1.1.2 車轍

經(jīng)對南友路沿線車轍路段外觀調(diào)查，其車轍路段外觀描述見表2。

選取典型斷面切割取樣，南友路車轍的情況及斷面圖如圖1所示。

從路面調(diào)查結(jié)果可見，南友路車轍主要特點如下：

（1）部分車轍路段存在有一定的離析或泛油現(xiàn)象；

（2）車轍路段轍槽兩側(cè)均有隆起現(xiàn)象，為失穩(wěn)性車轍；

（3）在長縱坡路段的車轍深度較大，部分連續(xù)長縱坡的上坡路段存在有車轍深度達到30mm的斷面。

1.1.3 坑槽等水損壞

選取南友路沿線水損害修復數(shù)量進行統(tǒng)計分析，其上下行線每10km坑槽情況如圖2、圖3所示。

表2 南友路車轍路段外觀調(diào)查表

圖1 南友路車轍情況及斷面圖

圖2 南友路線上行坑槽按每10km逐年對比圖

圖3 南友路線下行坑槽按每10km逐年對比示意圖

由圖中可以看出，南友高速公路發(fā)生的水損壞有如下兩個特點：

（1）下行線發(fā)生坑洞量整體比上行線大；

（2）上行線K71～K111，K141～K171，K191～K221，下行線K91～K131，K191～K221是處于坑洞修補量的峰值，其他路段的修補量比較平均。

1.1.4 裂縫類病害

南友路上發(fā)生的裂縫病害主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和龜裂。

（1）橫向裂縫

南友路橫向裂縫產(chǎn)生的主要原因包括臺背回填土壓實不足、半剛性基層失水后出現(xiàn)收縮裂縫并反射至面層以及瀝青面層收縮裂縫等。

（2）縱向裂縫

南友路縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因包括縱向施工接縫、反射裂縫、填挖交接處裂縫以及路基土滑移引起的裂縫等。

1.1.5 其他病害

除了上述車轍、坑槽、裂縫類病害外，在南友高速公路上出現(xiàn)的其他病害主要包括路基沉陷、滑移，瀝青路面掉粒麻面等。

（1）路基沉陷、滑移

路基發(fā)生沉陷、滑移的主要原因是南友路沿線，特別是寧明段（K175～K189段），處于膨脹土分布區(qū)，由于膨脹土自身的強親水性、反復脹縮性和強度衰減特性導致膨脹土在水平和縱向同時發(fā)生反復漲縮，由此產(chǎn)生沉陷和滑移。雖然在建設(shè)時期對該段采取了包蓋法的處治措施，試圖利用黏土的不透水性阻斷雨水的浸入，以保證路基土處于含水量均衡狀態(tài)，防止膨脹土出現(xiàn)較大沉陷，但在部分路段依舊出現(xiàn)了不同程度的沉陷和拉裂。

此外，南友路經(jīng)過的巖溶路段也發(fā)生了一定程度的沉陷，這是由于巖溶路段路基土含水量易達到飽和狀態(tài)，導致路基土強度大幅度衰減甚至喪失。

（2）掉粒、麻面

南友高速公路上出現(xiàn)的掉粒、麻面主要分布于湖瀝青路段。在湖瀝青路段出現(xiàn)了大面積的輕微麻面現(xiàn)象，部分路段已出現(xiàn)粗集料掉粒現(xiàn)象。

1.2 百羅高速公路

百羅高速公路是國道主干線衡陽至昆明的重要路段，其瀝青路面結(jié)構(gòu)為4cmAK－13上面層＋5cmAC－16中面層＋6cmAC－25下面層。

1.2.1 車轍

百羅高速公路瀝青路面高溫破壞形式主要為瀝青混合料的側(cè)向流動變形引起的失穩(wěn)型車轍，主要發(fā)生在長大縱坡的上坡路段，至2011年底共發(fā)生9 658m2的車轍。

1.2.2 坑槽等水損壞

百羅高速公路瀝青路面水破壞的主要表現(xiàn)形式為坑槽?？硬壑饕l(fā)生在雨季（5～9月），且主要出現(xiàn)在輪跡帶上，至2011年底共產(chǎn)生坑槽33 600m2。

1.2.3 裂縫類

（1）溫縮裂縫

百羅高速公路瀝青路面溫縮裂縫至2011年底共發(fā)生64 000m。主要發(fā)生在2010年12月至2011年2月之間。鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)，此類裂縫深度一般較淺，且呈現(xiàn)上寬下窄的形態(tài)。

（2）縱向裂縫

百羅高速公路填挖交接及半填半挖路段多，路基不均勻沉降明顯，由此引起瀝青面層拉裂嚴重，從而形成縱向裂縫。

（3）反射裂縫

百羅高速公路瀝青路面反射型裂縫深度一般較深，貫穿整個瀝青面層，且呈現(xiàn)下寬上窄的形態(tài)。

1.2.4 其他破壞形式

百羅高速公路瀝青路面其他破壞的主要表現(xiàn)形式為路面沉陷。百羅高速公路全線填挖交接及半填半挖路段多，且部分路段處在庫淹區(qū)。

1.3 百隆高速公路

百隆高速公路（以下簡稱百隆路）是廣西第一條大面積使用橡膠瀝青混凝土的高速路，帶著試驗、研究的性質(zhì)，于2011年1月27日開通。其路面結(jié)構(gòu)為：4cm橡膠瀝青混凝土RAC－13＋1.0cm橡膠瀝青應力吸收層＋28cm水泥混凝土面層＋0.6cm改性乳化瀝青稀漿封層＋20cm 5%水泥穩(wěn)定級配碎石基層＋20cm 4%水泥穩(wěn)定級配碎石底基層＋20cm級配碎石墊層。

1.3.1 路面技術(shù)狀況

總體而言，百隆路2011年1月27日通車運營至2012年中旬共歷經(jīng)5個季度，5個季度來橡膠瀝青路面使用性能呈下降趨勢較為明顯，5個季度以來的瀝青路面使用性能評定情況如表3所示。

表3 百隆路路面技術(shù)狀況統(tǒng)計表

1.3.2 高溫變形類病害

百隆路目前主要存在兩種高溫變形類病害，分別為路面泛油和路面車轍。

（1）路面車轍

截至2012年中旬，百隆路沿線已發(fā)現(xiàn)的路面重度車轍30處／52 222.50m2，最大深度達70mm，輕度車轍4處／9 375.00m2，車輛在部分車轍路段雨天行駛過程中已有明顯的飄移感。隨著時間的推移和車流量的增大，百隆路的路面使用性能指數(shù)將隨著路面沉陷、車轍病害的發(fā)展而日趨降低。

（2）路面泛油

泛油類病害于2011年6月份開始出現(xiàn)，路面泛油主要發(fā)生在右行車道車輪跡上，有帶狀、星點圓狀型式。

1.3.3 裂縫類病害

（1）溫度型橫向裂縫

百隆路溫度型裂縫較多，從2011年12月份到2012年中旬為止路面裂縫1 726條／10 400.3m，溫度型裂縫主要以橫向裂縫為主，寬度一般為3～5mm，冬季可加寬至10～20mm，到春季部分裂縫又會縮回。

（2）反射型橫向裂縫及縱向裂縫

百隆路2011年10月份開始出現(xiàn)反射型裂縫，以不規(guī)則（如：橫向、縱向、斜向等）型式在整個半幅路面出現(xiàn)。

1.3.4 其他破壞形式的主要特點及原因分析

從目前路面使用狀況看來，較大程度上影響百隆路沿線路面使用現(xiàn)狀和行車安全的兩種病害為沉陷和車轍。除之前所述的車轍情況，目前百隆路沿線已發(fā)現(xiàn)的路面重度沉陷點共有21處／3 244.25m2，最大深度達71mm，輕度沉陷點6處457.50m2，車輛在部分沉陷路段行駛過程中已有明顯的跳車感。

1.4 平鐘高速公路

平鐘高速公路（以下簡稱平鐘路）全長87.865km，于2006年12月28日建成通車，其路面結(jié)構(gòu)為4cmAC－13上面層＋6cmAC－20中面層＋6cmAC－25下面層。

1.4.1 路面病害統(tǒng)計

平鐘路歷年病害調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果如表4所示。

表4 平鐘路歷年病害統(tǒng)計表

從上表可以看出，平鐘高速公路瀝青路面的主要病害表現(xiàn)為高溫破壞（車轍），水損壞（坑槽）及橫縱向裂縫。

1.4.2 高溫破壞

截至2010年初，車轍深度＜10mm的路段總長為17.3km，輕微車轍路段總長為17.98km，嚴重車轍路段總長為5.7km。其中車轍深度最深的達30mm、上坡路段上的車轍有24km，占全線車轍的59%，而10mm以上的車轍占上坡車轍的87%。

2010年對平鐘路進行鉆芯研究，對抽檢路段產(chǎn)生車轍的原因分析如下。

從取芯狀況看，芯樣密實性普遍較好，個別斷面芯樣表面空隙偏大，但上中面層的層間防水粘結(jié)普遍較好，中下面層未見滲水現(xiàn)象。芯樣層間連結(jié)普遍較好，車轍較大路段芯樣亦基本保持層間連結(jié)，且未有中下面層水破壞情況，因此，車轍變形主要為壓密和側(cè)向推移產(chǎn)生，未有中下面層松散導致的車轍發(fā)生。對車轍深度＞15mm的路段典型斷面取芯結(jié)果表明，車轍變形在表面層及中下面層均有產(chǎn)生，且對橫斷面不同位置芯樣各層結(jié)構(gòu)厚度變化統(tǒng)計分析表明，路面各層結(jié)構(gòu)材料已普遍出現(xiàn)側(cè)向推移。根據(jù)取芯情況及路面原有結(jié)構(gòu)材料特點，原有中面層采用基質(zhì)瀝青且設(shè)計級配偏細，中面層車轍變化率普遍加大。

鉆心取樣在不同斷面共取35組，從芯樣來看，存在如下問題：

（1）部分芯樣的表面層和中面層沒有壓密實，空隙率過大，造成壓密式車轍的產(chǎn)生。

（2）中面層在施工中攤鋪不均勻，造成細集料堆積在一起，沒有形成嵌密式結(jié)構(gòu)，造成車轍的產(chǎn)生。

（3）中面層與下面層之間的粘結(jié)層施工不理想。

（4）從全線車轍在上坡路段發(fā)生的比率上看，重載車在上坡路段的動力不足導致速度下降，而對路面產(chǎn)生的剪應力增大，導致路面的出現(xiàn)較深的輪跡。

1.4.3 水損壞

根據(jù)路況調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，平鐘路的水損害主要體現(xiàn)在路面坑槽。2012年一共產(chǎn)生13處坑槽。從發(fā)生坑槽的位置上看，多發(fā)生在攤鋪接縫處及路基變形處。

2 廣西瀝青路面高速公路典型病害總結(jié)分析

通過前文對這4條高速公路使用現(xiàn)狀的評價、產(chǎn)生的主要病害以及對產(chǎn)生病害的原因初探，可發(fā)現(xiàn)這4條高速公路產(chǎn)生典型病害的種類及造成典型病害的主要原因有其相似性，找出病害的共同原因，這一共性可作為廣西瀝青路面高速公路產(chǎn)生某種典型病害的原因。

2.1 車轍等高溫破壞

廣西瀝青路面高速公路產(chǎn)生車轍破壞的共同特點包括如下3點：

（1）車轍路段轍槽兩側(cè)均有隆起現(xiàn)象，為瀝青混合料的側(cè)向流動變形引起的失穩(wěn)型車轍。

（2）車轍路段常伴隨有泛油或離析現(xiàn)象，而且從鉆芯取樣試樣斷面圖來看，大部分發(fā)生車轍變形的部位主要集中在上面層和中面層，除個別嚴重車轍路段外，下面層基本未發(fā)生變化。

（3）車轍主要發(fā)生在長大縱坡的上坡路段，且車轍路段較深。

分析認為，造成現(xiàn)階段廣西瀝青路面高速公路產(chǎn)生車轍破壞的主要原因包括以下3個方面：

（1）地理氣候原因：廣西省月平均氣溫高，且夏季持續(xù)時間較長，從每年5月到每年11月，達半年之久，長時間的高溫使面層瀝青混合料的強度大為降低。

（2）設(shè)計施工缺陷：由于瀝青路面高速公路在廣西的修建處于起步階段，設(shè)計施工鋪筑帶有一定的科研嘗試性質(zhì)，故在超薄層瀝青混合料配合比設(shè)計及實際施工中施工工藝選取、施工質(zhì)量控制等方面有一定的不成熟性。從鉆芯斷面圖來看，大部分變形在表面層和中面層產(chǎn)生，一方面原因可能是由于上中面層油石比設(shè)計偏高，另一方面則是施工原因，主要包括表面層和中面層沒有壓密實，空隙率過大；中面層在施工中攤鋪不均勻，造成細集料堆積在一起，沒有形成嵌密式結(jié)構(gòu)；中面層與下面層之間的粘結(jié)層施工不理想這三大方面。

（3）路線設(shè)計與行車問題：現(xiàn)階段高速公路設(shè)計的長大縱坡路段較多，當重載車輛在爬坡路段行駛時，必須以行車速度的降低來換取爬坡能力，速度的降低使車輛對路面產(chǎn)生的剪應力增大，易出現(xiàn)較深的車轍。

2.2 坑槽等水損壞

廣西瀝青路面高速公路坑槽等水損壞主要發(fā)生在雨季（每年的5～9月），主要發(fā)生在輪跡帶上，在整條高速公路上呈非均勻分布。造成廣西瀝青路面高速公路水損壞的主要原因包括如下兩個方面：

（1）氣候原因：廣西高速公路沿線夏季溫度高，且往往暴雨頻繁。高溫和雨水的耦合作用加劇了水損壞的產(chǎn)生。

（2）施工問題：坑洞沿整條高速公路呈非均勻分布，出現(xiàn)個別峰值的現(xiàn)象說明坑洞產(chǎn)生受施工質(zhì)量影響，一方面，由于施工時氣溫較低，使瀝青混凝土均勻性控制不佳，導致現(xiàn)場瀝青混凝土路面局部孔隙率偏大；另一方面，施工局部（如攤鋪接縫處）未壓實，造成水分從表面滲入進去，在車輪高速碾壓下形成動水壓力切割骨料，致使路面表面破壞形成坑槽。

2.3 裂縫類病害

廣西瀝青路面高速公路的裂縫類病害歸納起來主要包括溫縮裂縫、反射裂縫以及路基不均勻沉降明顯引起的瀝青面層拉裂。造成廣西瀝青路面高速公路主要發(fā)生如上三種裂縫的主要原因如下：

（1）關(guān)于溫縮裂縫，溫縮裂縫主要發(fā)生于低溫天氣，主要是由于廣西氣候原因?qū)е?，廣西地區(qū)冬季晝夜溫差過大，入夜后氣溫較低且下降速率較大，一方面導致面層瀝青混凝土收縮產(chǎn)生的應力超過瀝青混凝土材料的抗拉強度，由于環(huán)境氣溫反復升降，瀝青面層中產(chǎn)生的溫度應力反復作用于面層材料，其應力松弛性能下降，使瀝青混合料的極限拉應變或勁度模量變小，隨著作用次數(shù)的增加，瀝青面層便會產(chǎn)生疲勞開裂。此外，施工時瀝青混合料壓實不足等原因?qū)е碌臑r青混凝土抗拉強度降低也促使了溫縮裂縫的出現(xiàn)。

（2）關(guān)于反射裂縫，其產(chǎn)生的基本機理是瀝青面層在荷載應力和溫度應力的共同作用下，由于下鋪層或基層存在裂縫損壞，而使得開裂處的瀝青面層底部產(chǎn)生應力集中，從而導致面層底部在大致相對應的位置開裂，裂縫逐漸向上延伸，直到穿透面層，反映為表面的裂縫。廣西瀝青路面高速公路大部分采用半剛性基層形式，亦有“白＋黑”路面，半剛性基層產(chǎn)生的干縮或溫縮裂縫以及舊有水泥混凝土路面的裂縫或接縫均造成了瀝青面層的反射裂縫。

（3）關(guān)于路基不均勻沉降引起的面層拉裂，其形成原因與路基發(fā)生不均勻沉降的原因緊密相關(guān)。

2.4 路面沉陷等其他病害

廣西瀝青路面高速公路均在一定程度上發(fā)生了路面沉陷病害，這主要是由于廣西復雜的地形地貌、地質(zhì)條件和特殊的土性條件造成的，廣西高速公路修建選址地形復雜，全線填挖交接及半填半挖路段多，往往有局部路段會處于庫淹區(qū)或巖溶地質(zhì)條件下，更有甚者會處于膨脹土分布區(qū)，填挖土性差異、土體含水量差異及特殊土體的存在等均會造成土體強度的差異，進而導致路面沉陷。

3 小結(jié)

綜上所述，廣西瀝青路面高速公路受其所處地區(qū)典型的氣候特征、復雜的地形地貌和土質(zhì)條件所影響，產(chǎn)生了廣西瀝青路面高速公路的典型病害，加之廣西瀝青路面高速公路起步較晚，尚未形成完善的針對廣西地區(qū)的瀝青路面設(shè)計施工質(zhì)量管理體系，使病害的表現(xiàn)更為顯著。因此，在今后進行廣西瀝青路面設(shè)計施工時，應充分考慮廣西地區(qū)的氣候條件、地質(zhì)條件的特殊性，以現(xiàn)有廣西瀝青路面高速公路發(fā)生的病害為鑒，挖掘造成病害的深層原因，在新建公路上加以避免。同時，應盡快建立完善針對廣西地區(qū)的瀝青路面及超薄瀝青路面的設(shè)計施工評價體系，促進廣西瀝青路面高速公路的發(fā)展。

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