瀝青路面推移病害成因及預防的若干建議

張高鵬，朱 飚

（1.晉中市交通建設質(zhì)量安全監(jiān)督局，山西 晉中 030600；2.晉中市交通運輸局，山西 晉中 030600）

0 引言

在已經(jīng)建成的公路上路面結(jié)構(gòu)以瀝青面層居多，且大部分路面使用狀況是比較好的。不過還有一部分鋪筑的瀝青路面建設水平也不盡如人意，一些路面出現(xiàn)了一些損壞，其中，瀝青路面推移病害在新改造公路上表現(xiàn)為甚，經(jīng)濟損失較大，還有一定的社會負面影響。

“質(zhì)量是工程建設的永恒主題，交通作為向社會提供公共產(chǎn)品和公共服務的部門，在新的歷史時期，我們應向社會、向人民、向國家交一份什么樣的產(chǎn)品，是經(jīng)久耐用、外表美觀、使用方便的優(yōu)秀結(jié)果，還是金玉其外、敗絮其中的劣質(zhì)產(chǎn)品，這是關系到交通行業(yè)形象，關系到交通行業(yè)是否是一個負責任行業(yè)的大問題”。“質(zhì)量是工程的生命，更是一個行業(yè)的生命。如果幾年后我們建成幾萬公里高速公路沒到大修年限就大面積翻修，我們今天所為之奮斗的事業(yè)就可能被否定”[1]。

我們在相關單位、部門的大力配合和支持下，對瀝青路面推移早期損壞問題進行了初步調(diào)查研究，我們選取一條出省公路，進行了專項調(diào)查和檢測，通過對檢測數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合現(xiàn)有公路工程理論和實踐，對瀝青路面推移病害成因及今后預防措施進行了初步探索。

1 調(diào)查和檢測的基本情況

2014年8月，我們組織工程技術(shù)人員在相關部門的大力支持和協(xié)助下，對交通量較大的出省道某公路進行了對比檢測和調(diào)查。

1.1 現(xiàn)場檢測

我們通過對現(xiàn)場推移病害路段和同車道未推移損害良好路段進行了不同軸載（10 T軸載，輪胎接地壓強0.7 MPa；20 T軸載，壓強1.3 MPa；30 T軸載，壓強1.3 MPa）對比彎沉檢測（選點與檢測見圖1、圖2）。取點10組60點，取得對比檢測彎沉數(shù)據(jù)60個，同步鉆芯取樣20個，對瀝青面層與層間結(jié)合情況與芯樣完整情況進行了對比。

圖1 工作人員選取點位

圖2 彎沉檢測

1.2 室內(nèi)試驗

本次調(diào)查采取瀝青面層與路面基層同時鉆取芯樣，共鉆取芯樣20個，主要從鉆取芯樣層間結(jié)合情況、基層芯樣完整性情況、完整性較好的基層芯樣抗壓強度試驗以及瀝青路面混合料級配等進行了室內(nèi)試驗。

2 瀝青路面推移病害成因分析

2.1 超限超載車輛的破壞因素

超限、超載治理近幾來通過出臺相關法規(guī)文件、處罰措施，以及執(zhí)法人員嚴格執(zhí)法等，效果是明顯的，但在暴利的驅(qū)使下，超限、超載仍未徹底杜絕，在個別公路仍有零星存在。

超限超載車輛對路面的損壞表現(xiàn)在軸載換算次數(shù)上，按照國際上公認的軸載換算方程，對柔性基層換算指數(shù)n=4，而對無機結(jié)合料穩(wěn)定集料半剛性基層，隨著上下層模量比的不同，n的變化在4～15之間，如果不考慮其他因素，單純按幾次方計算，則超載車輛換算（見表1），一輛后軸200 kN或者300 kN的超載車換算為100 kN的標準車，對半剛性基層瀝青路面來說就可能達到數(shù)百、數(shù)千甚至幾十萬輛。

表1 不同基層瀝青路面車輛軸載的換算

某公路，設計壽命為累計每車道408萬輛車次，根據(jù)交通統(tǒng)計和表的換算公式，某公路僅上半年換算交通量就達到了262 687萬輛，相當于設計壽命的643倍。但是對于瀝青路面推移損壞原因，都歸咎于超載車輛是不科學的，因為同樣受超載的影響，同一車道并未全部損壞，盲目地將早期推移損壞的原因都歸咎于超載車輛是無助于總結(jié)經(jīng)驗教訓的。通過這次調(diào)查和檢測，就是用同車道對比檢測的方法進行的。這次調(diào)查檢測研究，就試圖從管理、設計、施工以及后期養(yǎng)護方面找出一些真正的原因，為今后提供借鑒。

2.2 試驗數(shù)據(jù)分析

2.2.1 彎沉檢測

表2 彎沉檢測數(shù)據(jù)

從彎沉檢測數(shù)據(jù)分析（見表2），某公路路面設計彎沉是33（0.01 mm）,用標準軸載彎沉檢測未損壞路段，平均彎沉值為23.1（0.01 mm），這一檢測結(jié)果說明：該路施工質(zhì)量達到了設計要求。而當軸載標準提高到200 kN時，路面彎沉檢測未損壞路段平均彎沉值上升為66.7，上升比例為228.7%。軸載提高到300 kN時，相應彎沉值上升為82.7，比標準軸載上升比例達到了358%。盡管軸載提高后彎沉值上升較大，但這些路段均未發(fā)生推移損壞，可見超載車對路面推移病害的產(chǎn)生不是唯一因素。

從彎沉對比檢測和現(xiàn)場調(diào)查情況分析，損壞路段的平均彎沉值大于未損壞段的平均彎沉值，在標準軸載彎沉檢測中推移損壞段檢測10點，有6點彎沉值大于設計彎沉，合計占到檢測數(shù)的60%，由此可知部分路基變形是形成路面推移病害的重要原因之一。

2.2.2 層間結(jié)合情況分析

從基層與瀝青路面面層間結(jié)合情況分析（見表3），層間結(jié)合不良對路面推移病害的產(chǎn)生有一定的影響。對比檢測良好路段比損壞路段的層間結(jié)合率高10%。但從損壞路段的芯樣也有30%的結(jié)合完好率來看，層間結(jié)合的優(yōu)劣不是造成路面推移病害的唯一原因。

表3 層間結(jié)合完好率統(tǒng)計

2.2.3 基層芯樣完整性情況分析

此次調(diào)查共鉆取芯樣20個，其中推移損壞段10個，芯樣良好的2個占20%；未損壞路段10個，芯樣完好的6個占60%（見表4）。從表4數(shù)據(jù)看，基層施工質(zhì)量是影響路面推移病害產(chǎn)生的又一原因，但從損壞路段仍有20%的完好芯樣情況分析，基層施工質(zhì)量非唯一原因。

表4 芯樣完好率統(tǒng)計

2.2.4 基層芯樣強度試驗情況分析

此次室內(nèi)試驗，對鉆取的基層芯樣完整可做強度試驗的4個芯樣進行強度檢測（見表5），分別為：2.14 MPa、11.4 MPa、4.20 MPa、10.27 MPa，75%的芯樣達到了4 MPa以上，達到了設計強度要求，可以說明，基層施工質(zhì)量總體處于受控狀態(tài)，但從損壞路段芯樣的強度2.14 MPa和3個未損壞的路段芯樣的平均強度8.6 MPa分析，路面彎沉偏大和水泥穩(wěn)定基層質(zhì)量較差有可能是路面推移損壞的原因之一。

表5 基層芯樣強度檢測

2.2.5 瀝青面層碎石級配試驗分析

該項目瀝青面層設計為（4+2.5）cm厚度結(jié)構(gòu)，下層采用AC-20型混合料，上面層采用AC-13型混合料。由于鉆取的芯樣上下層無法剝離，我們采取對路面芯樣進行兩層混合的方法進行了分析。從級配曲線分析，未損壞路段和損壞路段級配差異不是很大，但實際施工混合料級配在4.75～19 mm段，比瀝青路面施工規(guī)范給定的級配范圍通過率偏大，換句話說就是這一區(qū)段集料偏細。

3 其他方面原因分析

3.1 設計方面原因

3.1.1 標準設計滯后

我國公路路面的現(xiàn)行設計標準是軸載100 kN，實際上達到200 kN，甚至超過300 kN的都時有出現(xiàn)，單位面積壓強，軸載100 kN理論上是0.7 MPa,實際上超過1.3 MPa也是存在的。

3.1.2 設計理念落后，深度不足，標準偏低

設計上和工程建設上全壽命理念不夠重視，國外公路的壽命一般在20年，甚至可以達到50年，而我們設計壽命僅為8年、12年、15年，形成了建的多、建的快、壞的也多、壞的也快的局面。在工程建設上是行政上定投資，技術(shù)上搞設計，設計單位往往是根據(jù)投資規(guī)模選擇設計指標，這是其一?！笆濉逼陂g的公路建設多數(shù)是在舊路上進行改造，設計單位對舊路基地質(zhì)、水文、路基土密度等問題缺乏深入的調(diào)查和研究。前面提到的瀝青路面推移損壞的重要原因是路基變形問題的產(chǎn)生，很大一部分與此有關，這是其二。設計時對交通量的增長預測嚴重失準，以某公路2014年5月——12月8個月的交通量統(tǒng)計為例，8個月1個車道通過折算交通量為71.8萬輛，月平均約9萬輛，而設計時12年的折算交通量僅為408萬輛，實際上按現(xiàn)行交通量計算，其使用壽命不足4年。

從我們的調(diào)查情況和平時觀察，公路路面損壞比較集中的路段多是彎道、大縱坡和諸如收費站等車速低、車輛行駛時間長、起步、停車頻繁的路段以及路面寬度在7～8.5 m的雙車道公路上。按照流變學的波茲曼疊加原理汽車荷載通過作用可以按荷載作用時間疊加，速度就是時間，例如對厚度15 cm的瀝青層，車輛以100 km/h通過時，瀝青底部同一點經(jīng)受荷載作用時間為0.01 s，如果車速降低到10 km/h通過時，荷載作用就增大到0.1 s，也就是說，如果汽車荷載相同，通過1輛10 km/h的汽車與通過10輛100 km/h汽車作用時間是相同的?？梢韵胂?，重載車輛低速運行對路面的損壞是很大的，設計縱坡偏大、彎道半徑偏小，二級路重交通干線采用8.5 m雙車道設計都是造成路面損壞的原因[1]。

3.2 管理方面原因

管理方面最大弊端莫過于不講科學的工期要求，公路工程有其建設的規(guī)律和自然規(guī)律，每一項工序都有其施工的最短合理時間，每一項工程都有其適合的和不適合的施工季節(jié)、溫度?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》1.0.4條規(guī)定，瀝青路面不得在氣溫低于10℃（高速和一級公路）或5℃（其他等級公路）施工?？稍趯嵺`中，為了趕在某一特定時間完成某一工程，搶趕工期，為了能在低溫季節(jié)施工，迫使施工單位提高瀝青混合料溫度（造成瀝青老化，黏結(jié)力下降）、提高瀝青含量（造成高溫季節(jié)路面穩(wěn)定度下降）導致瀝青面層失穩(wěn)、破壞[2]。

3.3 施工方面原因

路基的沉降、變形是該路路面損壞的重要原因，而路基施工的壓實，特別是小面積部位的壓實，各建設單位、施工監(jiān)理單位普遍重視不夠，這也是公路瀝青路面推移的最重要原因。其次，對瀝青路面的重要原材料，瀝青使用的標號偏低（該條路為90號瀝青），根據(jù)推移損壞病害產(chǎn)生的時間上看（一般在每年的5月中下旬）瀝青的高溫穩(wěn)定性十分重要，《公路瀝青路面施工規(guī)范》4.2.2規(guī)定，山西省屬于1～2氣候分區(qū)，但這個分區(qū)跨度很大，北至大同，南至運城，適宜的瀝青標號為80～100號，多年來我們一直用90號瀝青。但按照國際相同氣候條件，我國大部分地區(qū)也應該使用50號瀝青，北方甚至到東北地區(qū)南部應該使用70號瀝青，近幾年在專家的建議下，大部分項目采用了70號瀝青或是改性瀝青，效果有了明顯提升[1-2]。

4 關于瀝青路面推移病害預防的幾點建議

a）確實加強路基壓實度的施工管理，嚴格層厚控制，重視標段結(jié)合部、段落結(jié)合部、新舊路結(jié)合部、構(gòu)造物結(jié)合部、縱向結(jié)合部、橫向結(jié)合部等薄弱環(huán)節(jié)的控制，把路基壓實度工程做細、做實。

b）礦區(qū)路、干線路等重載交通路段瀝青路面采用70號瀝青，必要時使用改性瀝青。

c）設計上，舊路改造時適當提高路基標高（建議提高1 m左右），適當提高縱向線形標準（降低縱坡、越嶺路線隧道穿越、提高彎道半徑）。

d）基層設計上在干線和重交通礦區(qū)路上采用半剛性基層和柔性基層的組合設計。

e）調(diào)整透層油噴灑時間，嚴格執(zhí)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》9.1.5條規(guī)定，確保透層油滲透深度滿足要求，以增加層間結(jié)合度[2]。

f）在瀝青面層施工級配設計上和施工中嚴格按規(guī)范操作，大力推廣機制砂摻配，以提高抗磨擦能力和嵌擠性。在施工中嚴格工藝管理，確保壓實度，減小空隙率，注意防止瀝青面層之間面層與基層之間的層間污染。

g）在建成路段，建議養(yǎng)護上采取高溫季節(jié)灑水降溫，盡量遏制重載交通通行，栽植高大喬木遮陰等措施，以提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

這次我們組織的瀝青路面推移病害早期損壞調(diào)查、檢測分析研究工作，得到了相關單位、部門的大力支持，在此表示感謝。但由于水平所限，調(diào)查研究數(shù)據(jù)樣本量偏小，可能還存在這樣那樣的問題，歡迎專家和同行們批評、指正。如果說，通過發(fā)表這篇文章，能在公路同行們之間起到研究、鉆研技術(shù)問題拋磚引玉的作用，那我們就知足了。