邱宏彬

(福州路信公路設(shè)計(jì)有限公司，福州 350007)

福州地區(qū)已多處實(shí)施水泥路面加鋪瀝青路面工程，工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)路面性能較原有水泥路面得到了極大提升，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些病害，一定程度上影響了加鋪路面的使用性能和使用壽命。本文通過(guò)S201 長(zhǎng)樂(lè)兩港線漳港環(huán)島至松下段工程實(shí)例分析加鋪工程瀝青路面典型病害成因， 并從水泥路面加鋪瀝青路面的病害防治和加鋪改建提出了技術(shù)改善措施。

1 工程概況

S201 長(zhǎng)樂(lè)兩港線漳港環(huán)島至松下段是連接長(zhǎng)樂(lè)機(jī)場(chǎng)與松下碼頭的重要通道， 該路段起止點(diǎn)樁號(hào)為：K237+060～K265+458.5，長(zhǎng)度28.3985 km，該路段的交通量等級(jí)為重載交通。

原路面為水泥混凝土路面，經(jīng)過(guò)多年的使用，路面出現(xiàn)了開裂、斷板、唧泥、錯(cuò)臺(tái)和沉陷等不同程度的病害[1]，嚴(yán)重制約了長(zhǎng)樂(lè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為改善交通運(yùn)輸條件，提升道路服務(wù)性能，于2014 年底動(dòng)工實(shí)施該路段的拓寬改建工程，2018 年工程竣工，全長(zhǎng)約28 km，總投資約11.9 億元。

本工程設(shè)計(jì)布置了兩類“白改黑”路面結(jié)構(gòu)形式，如圖1。第一類(結(jié)構(gòu)層一、二)：縱橫縫貼玻纖格柵+共振擊碎舊水泥路面(K249+100～K251+640，2.5400 km)，各層混合料均采用改性瀝青；第二類(結(jié)構(gòu)層三)：打裂壓穩(wěn)舊水泥路面(分兩段：上段K237+060～K249+100，12.0400 km；下段K251+640～K265+458.5，13.8185 km)，各層混合料均采用普通瀝青。

2 病害調(diào)查

2.1 病害調(diào)查情況

S201 長(zhǎng)樂(lè)兩港線漳港環(huán)島至松下段白改黑工程在運(yùn)營(yíng)了1 年多之后出現(xiàn)了不同類型的病害， 在一定程度上影響了道路的通暢性。本文通過(guò)病害調(diào)查，該路段出現(xiàn)的病害如圖2～7 所示。

圖1 路面結(jié)構(gòu)分布

圖2 縱裂縫

圖3 車轍

圖4 麻面露骨

圖5 斜裂縫

圖6 沉陷、橫裂

圖7 坑槽

2.2 病害分布統(tǒng)計(jì)與分析

2.2.1 病害調(diào)查分布

通過(guò)對(duì)全路段病害的調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)表1～2。

表1 現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查記錄表(下行)

表2 現(xiàn)場(chǎng)病害調(diào)查記錄表(上行)

2.2.2 病害分類統(tǒng)計(jì)

對(duì)病害進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 病害數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

由表3 數(shù)據(jù)分析可知，S201 兩港線漳港環(huán)島至松下段的典型病害是縱裂縫和車轍，各結(jié)構(gòu)層典型病害分布如圖8 所示。

圖8 典型病害分布圖

2.2.3 彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)K248+683～K248+711(縱裂縫)路基路面彎沉檢測(cè)(落錘式彎沉儀)，檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖9 所示。

圖9 K248+683～K248+711(縱裂縫)車道彎沉盆

K258+620～K258+646(車轍)路基路面彎沉檢測(cè)(落錘式彎沉儀)，檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖10 所示。

圖10 K258+620～K258+646(車轍)車道彎沉盆

綜合以上調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果分析，S201 兩港線水泥路面加鋪瀝青路面工程典型病害是縱裂縫和車轍， 且全部發(fā)生在加鋪類型為結(jié)構(gòu)層三的路面上。

⑴縱裂縫病害累計(jì)長(zhǎng)度為1684 m，以縱裂縫影響寬度0.2 m 計(jì)算得到縱裂縫面積為336.8 m2，占鋪設(shè)面積的0.186%。

縱裂縫病害的主要特征為：

①單向4 車道，縱裂縫基本只發(fā)生在1、2 車道，且2車道尤為嚴(yán)重。

②縱裂縫多發(fā)生在車道的右側(cè)， 且縱裂縫距標(biāo)線的位置也存在一定的規(guī)律：1 車道右側(cè)縱裂縫基本分布在距右側(cè)標(biāo)線40～45 cm 處；2 車道右側(cè)縱裂縫基本分布在距右側(cè)標(biāo)線110～120 cm 處。

③舊縫側(cè)普遍有支縫產(chǎn)生， 灌縫末端有新延伸的裂縫出現(xiàn)，且在之前的正常部位有新的裂縫發(fā)生。

④發(fā)現(xiàn)無(wú)縱裂縫發(fā)生的路段路側(cè)有密集的建筑物，有縱裂縫路段路側(cè)為農(nóng)田。

⑤陰天時(shí)，路面有離析的潮濕線條出現(xiàn)，其分布較符合縱裂縫分布規(guī)律。

⑵車轍病害累計(jì)長(zhǎng)度為15130 m，以車轍影響寬度0.4 m 計(jì)算得到車轍面積為6052 m2， 占鋪設(shè)總面積的2.92%。 車轍病害的主要特征表現(xiàn)為：

①(K251+640～K265+458.5)1、2 車道不同程度的發(fā)生車轍，且1 車道比2 車道嚴(yán)重，3、4 車道沒(méi)有車轍病害發(fā)生。

②轍槽兩側(cè)有比較明顯的隆起，車轍截面呈“W”型。

③該段面層集料偏細(xì)。

3 病害原因分析

3.1 裂縫原因分析

(1)瀝青層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬處未處理好，在交通荷載和溫度應(yīng)力等的作用下發(fā)生開裂。

(2)瀝青延度偏于下限，混合料抗拉強(qiáng)度及抗剪能力較低，且為高路堤，路側(cè)無(wú)圍壓，在相鄰兩車道長(zhǎng)期處于輕載和重載作用下，使面層造成拉裂。本文從現(xiàn)場(chǎng)縱裂段比較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)層三路段進(jìn)行了取芯見(jiàn)圖11，并進(jìn)行瀝青材料的實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖12。

圖11 (縱裂段)芯樣正面圖、反面圖、側(cè)面圖

圖12 芯樣面層瀝青混合料礦料級(jí)配曲線

(3)舊板處治不合理，導(dǎo)致車輛荷載下瀝青層底部拉應(yīng)力過(guò)大，致使底部裂縫反射至瀝青面層形成橫向裂縫。

(4)路基承載力不足，特別是在重載交通的聯(lián)合作用下，容易導(dǎo)致路面疲勞，出現(xiàn)網(wǎng)裂。

(5)舊板裂縫處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)瀝青路面反射裂縫。

(6)養(yǎng)護(hù)，基層養(yǎng)護(hù)不足(通車時(shí)間過(guò)早)，導(dǎo)致基層出現(xiàn)早期橫裂紋。

(7)擊碎及打裂壓穩(wěn)處理的碎塊偏大，且板塊厚度方向的碎塊尺寸單一，碎塊之間沒(méi)有形成很好的傳力，在原水泥板路基存在唧漿、 脫空的情況下可能會(huì)在破碎塊接觸處發(fā)生應(yīng)力集中，反射到面層出現(xiàn)開裂。

(8)路面拓寬部分壓實(shí)度不足，容易出現(xiàn)縱縫，車量與雨水共同作用下進(jìn)而發(fā)展成網(wǎng)裂。

3.2 車轍原因分析

(1)重載交通下混合料內(nèi)部剪應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)致材料內(nèi)部具有橫向流動(dòng)趨勢(shì)。

(2)普通瀝青偏軟，加上面層集料偏細(xì)，路面在荷載作用下發(fā)生車轍。

(3)車輛行駛速度降低，荷載對(duì)路面作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)累積變形增大。

(4)重載交通下，瀝青加鋪層過(guò)薄導(dǎo)致底部剪應(yīng)力過(guò)大， 使得瀝青層橫向累積變形過(guò)大， 造成加鋪層底部脫粘，在彎道處甚至產(chǎn)生推移擁包。

(5)瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)擊實(shí)功不足，造成瀝青含量偏大。

(6)混合料出場(chǎng)時(shí)的不均勻性，部分混合料離析嚴(yán)重。

(7)夏季炎熱，路面溫度較高，瀝青軟化點(diǎn)相對(duì)偏低，荷載作用下容易發(fā)生變形。

(8)瀝青混凝土、瀝青混凝土層間與基層粘結(jié)力不足，在水平推力作用下造成路面面層沿基層滑動(dòng)， 使路面發(fā)生推移，形成車轍。

本文從現(xiàn)場(chǎng)車轍段較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)層三路段進(jìn)行上面層瀝青材料的實(shí)驗(yàn)見(jiàn)圖13。

圖13 車轍段細(xì)長(zhǎng)比及粒徑分析圖

4 縱裂縫、車轍典型病害處置改善措施

4.1 技術(shù)措施

4.1.1 設(shè)計(jì)方面

4.1.1.1 路面結(jié)構(gòu)選型方面

(1) 路面結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先選用縱橫縫貼玻纖格柵+共振擊碎舊水泥路面的形式， 其次選用打裂壓穩(wěn)舊水泥路面的形式。

(2)必須采取可靠的防反射裂縫措施。

4.1.1.2 材料選擇方面

(1)加鋪的瀝青混合料應(yīng)優(yōu)先選用改性瀝青，上面層瀝青應(yīng)比中、下面層性能優(yōu)良。

(2)集料強(qiáng)度、集料與瀝青粘附性、集料棱角性和級(jí)配應(yīng)滿足規(guī)范要求。

(3)應(yīng)尤其注意混合料的含油量和集料的潔凈程度。

4.1.1.3 交通方面

在渠化交通下， 應(yīng)考慮不同車道交通的差異和路側(cè)環(huán)境對(duì)駕駛員對(duì)行駛車道的選擇：

(1)路側(cè)環(huán)境和交通規(guī)則影響駕駛員選擇行駛車道。

(2)建議在質(zhì)量要求上對(duì)不同車道分別對(duì)待，達(dá)到精細(xì)化設(shè)計(jì)。

渠化交通下， 對(duì)重載車道應(yīng)提高路面的設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以提高其使用壽命；輕載車道應(yīng)保持路面的設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或適當(dāng)降低其設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如S201 兩港線的第4車道幾乎沒(méi)有機(jī)動(dòng)車輛在上面行駛， 其設(shè)計(jì)質(zhì)量要求可適當(dāng)降低，以降低成本，這部分成本可以增加到重載車道上，提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)。

4.1.2 施工方面

(1)對(duì)于車轍病害的處置辦法主要分為3 個(gè)階段：①原路面洗刨；②灑布瀝青結(jié)合油；③瀝青混合料面層鋪筑。

瀝青路面銑刨用銑刨機(jī)進(jìn)行。 在需銑刨路段的一端按順序銑刨至中面層，銑刨盡量一次完成，中間除特殊原因外不得停頓[2]。鋪筑面層前，應(yīng)灑粘層瀝青，對(duì)清掃過(guò)及灑過(guò)粘層瀝青的表層不允許車輛行駛。

瀝青混合料的攤鋪溫度應(yīng)控制不低于110℃～130℃，不超過(guò)165℃。 鋪筑完的瀝青路面應(yīng)符合平整度、橫坡的規(guī)定要求。 在施工過(guò)程中應(yīng)盡量減少接縫數(shù)量。

(2)應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)督和控制，保證瀝青路面的壓實(shí)度。

4.2 質(zhì)量管理

4.2.1 施工過(guò)程管理

4.2.1.1 原材料質(zhì)量監(jiān)控

影響施工質(zhì)量的前提條件和基礎(chǔ)是原材料的管理。

對(duì)于瀝青料，施工現(xiàn)場(chǎng)需通過(guò)加強(qiáng)抽檢等措施可

以達(dá)到控制工程質(zhì)量的要求， 對(duì)發(fā)現(xiàn)抽檢不合格的瀝青料必須禁止使用。

而集料加工及其質(zhì)量控制是目前路面施工質(zhì)量管理中的薄弱環(huán)節(jié)[3]，從K240+320(縱裂段)3、4 號(hào)芯樣側(cè)面可以看出，集料中含有不少雜料，這在一定程度上影響了瀝青路面的整體質(zhì)量，對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)集料的質(zhì)量控制：包括料場(chǎng)選定、集料生產(chǎn)、運(yùn)輸、質(zhì)量管理、存儲(chǔ)管理等[3]。

4.2.1.2 瀝青混合料質(zhì)量控制

結(jié)構(gòu)層三下段的面層混合料級(jí)配偏細(xì)，在重載交通作用下，出現(xiàn)車轍病害。在施工時(shí)，應(yīng)定期對(duì)混合料的級(jí)配進(jìn)行測(cè)試，保證級(jí)配在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)；應(yīng)重視瀝青混合料的生產(chǎn)質(zhì)量，通過(guò)抽樣對(duì)混合料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)，抽提試驗(yàn)等檢驗(yàn)混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)[3]。

4.2.1.3 施工過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控

結(jié)構(gòu)層三上段在陰天時(shí)， 路面有疑似離析的潮濕線條出現(xiàn)，其分布較符合縱裂分布規(guī)律，原因是分幅攤鋪時(shí)接縫未處理好。 所以，要加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量控制，切實(shí)做好接縫的處理。

施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)控制和檢查也是施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)， 路面的穩(wěn)定性、 均勻性是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中主要檢查集料、混合料的穩(wěn)定性、混合料運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等過(guò)程，采用激光紋理儀、便攜式落錘彎沉儀等無(wú)損檢測(cè)手段評(píng)價(jià)路面施工的均勻性，減少或避免離析等情況發(fā)生。對(duì)檢測(cè)到的路面不均勻情況進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，查找原因，并提出相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)解決[3]。

4.2.1.4 竣工后質(zhì)量檢驗(yàn)

竣工后通過(guò)對(duì)面層平整度、厚度、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等方面來(lái)評(píng)價(jià)施工是否合格； 若出現(xiàn)路面工程不合格的現(xiàn)象， 根據(jù)檢測(cè)情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施使工程質(zhì)量達(dá)到檢測(cè)要求。

4.2.2 運(yùn)營(yíng)期間管理

4.2.2.1 預(yù)防性管理

(1)瀝青公路路面在氣溫最高時(shí)段一次性灑水就可以使5 cm 內(nèi)的溫度下降5℃左右，并保持1 h 左右，因此采用在路表灑水的方式來(lái)降低瀝青路面溫度是有效可行的，可在一定程度上預(yù)防高溫車轍的發(fā)生。

(2)規(guī)范路口交通秩序，減少路側(cè)環(huán)境對(duì)交通的影響， 路側(cè)環(huán)境在很大程度上能夠影響駕駛員對(duì)行駛車道的選擇。

4.2.2.2 養(yǎng)護(hù)性管理

(1)裂縫類病害要及時(shí)封縫處理

縱裂處芯樣難以取出， 雨水進(jìn)入導(dǎo)致瀝青混合料松散式主要原因之一，為了防止二次病害的發(fā)生，應(yīng)及時(shí)封縫處理。

對(duì)于縱向裂縫的處治辦法是采用填入封縫料， 保持裂縫有效的密封性，防止水或異物進(jìn)入，當(dāng)裂縫小于0.6 cm 時(shí)可采用SBS 改性瀝青封縫， 裂縫大于等于0.6 cm時(shí)可采用橡膠瀝青封填。

(2) 經(jīng)研究表明瀝青混凝土最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在5～10 cm，中面層的抗剪能力是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在經(jīng)濟(jì)允許及施工技術(shù)可行條件下可以考慮洗刨至中面層， 重新加鋪改性瀝青混合料。 為避免過(guò)大剪應(yīng)力出現(xiàn)在加鋪層底層，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加厚薄層瀝青的厚度，以大于或等于18 cm 為宜，但亦不可過(guò)厚。

5 結(jié)論

綜合以上數(shù)據(jù)研究分析， 今后在同類型的加鋪路面工程路面結(jié)構(gòu)選型上，應(yīng)優(yōu)先選擇縱橫縫貼玻纖格柵+共振擊碎舊水泥路面的形式，采取可靠的防患措施；在材料選擇上，應(yīng)優(yōu)先選用改性瀝青；在交通方面，建議考慮交通量在各車道上的分布，做到各車道的精細(xì)化設(shè)計(jì)；在質(zhì)量管理方面，建議加強(qiáng)原材料質(zhì)量、混合料生產(chǎn)和攤鋪過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控；在運(yùn)營(yíng)期間管理方面，建議加強(qiáng)的預(yù)防性和養(yǎng)護(hù)性管理。