高速公路沥青路面半刚性基层病害的防治

【关键词】半刚性基层超载柔性基层 

中图分类号：u412.36+6文献标识码：a 文章编号： 

l前言 

山东省高速公路建设起步于1990年。全省通车的高速公路中基本全部采用半刚性基层加沥青面层的结构形式。由于种种原因，部分高速公路通车l～2年就出现各种病害，5～6年即开始路面大修，不仅给国家造成了大的经济损失，导致了材料的浪费，而且产生了不良的社会影响。 

2 早期破坏主要病害及原因 

高速公路沥青路面的设计使用寿命一般为15年，但通常在通车1～3年内就会发生不同程度的损坏。根据实际调查结果，沥青路面中出现较多的病害主要为面层横向裂缝、纵向裂缝、网裂、坑槽、车辙、局部沉陷、唧浆等。结合我们日常维修保养、病害调查及往年路面大修中发现的情况分析，半刚性基层沥青路面病害产生的主要原因有： 

2.1半刚性基层破坏 

由于受优质石油沥青缺乏及经济不发达等因素的限制，我国长期以来奉行“强基薄面”的设计原则，承载能力强的半刚性基层在高速公路中得到广泛应用。但是，正是由于半刚性基层具有板体强度高、整体性好的特点，结构层本身非常致密，与面层和土基层相比，弹性模量相差很大，在路基发生不均匀沉降或在重交通活荷载作用下，都极易导致模量很高的板体断裂，形成面层反射裂缝。 

2.2货车比重大，车辆超载严重 

近几年，高速公路上超限运输车辆急剧增加，据调查，在京沪、京福高速公路上通行的车辆，货车占了70%以上，其中超限车辆达60%以上。货车以半挂车和大货车为主，其全钢丝子午线轮胎额定的最大充气压力单轮组使用时为0.84mpa，双轮组使用时为0.77mpa，与路面设计规范中采用的轮胎接地压力值基本相当。由于车辆超载，轮胎的实际充气压力均不小于1.2mpa，最大1.45mpa，实测单轴最重30t。从路面大修过程来看超载严重路段，行车道轮迹处半刚性基层基本破碎，形成面层反射纵向裂缝或沉陷。 

2.3水损坏 

一是路表水渗入面层中但不能形成径流，不易排出，在行车荷载，尤其是重车荷载作用下，对沥青混合料进行冲刷，造成沥青膜剥离，混合料松散脱落。二是由于半刚性基层收缩裂缝或在重荷载作用下发生破碎，导致面层形成反射裂缝或局部网裂，雨水下渗到基层冲刷二灰碎石表面的细料，在动水压力下从路面裂缝中唧出（唧浆〕。三是部分雨水下渗至上下基层的交界面，滞留在基层中，浸泡和冲刷二灰碎石混合料，造成混合料强度下降，形成面层龟裂、沉陷等病害。四是雨水、浇灌树木水下渗，部分水向下渗入路基．部分侧向渗入路面 

结构层。 

2.4 内力作用下的破坏 

一是温度应力作用下沥青面层出现横向裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝，通常出现在大风降温天气。二是半刚性基层因干缩或温缩而引起的裂缝，并反射至面层形成裂缝。 

2.5 交通量大大超过预测交通量 

随着高速公路的贯通和联网，促进了社会经济的快速增长。而社会经济的快速增长，又反过来刺激交通量飞速增长，部分高速公路通车5年左右，其实测交通量即已超过路面设计寿命期末预测交通量。3主要防治措施 

3.1结合实际，加快理论创新步伐 

一是《公路沥青路面设计规范》的结构设计以弹性层状理论为基础在设计结构厚度和验算沥青层底拉应力时，假设路面各层面之间的界面处于完全连续状态。二是按照《规范》中的弹性层状体系理论和完全连续状态的假设进行计算，沥青面层底部始终处于受压状态，其弯拉应力验算失去了意义，弯沉成为路面设计唯一指标，这不能正确的反映路面的使用状况。三是随着交通量的增长及路基路面各结构层剩余沉降量的变形积累，一般通车2至3年后，面层平整度值就会开始明显增大。四是随着土工织物类材料的广泛应用，为了防止半刚性基层产生反射裂缝，许多新建工程和大修工程常采用土工格珊等材料进行处理，这与规范中的层间界面接触条件不完全一致。五是superpave等新的路面结构形式已在国内部分高速公路上得到应用,并取得较好效果,但现行规范中却没有相应内容。六是由于设计时交通量的预测与通车后实际情况相比往往发生较大变化。 

3.2 改进沥青路面设计方案，分类指导 

（l）在交通量较大，但重载交通较少基本无超载车，预计沥青路面使用寿命可达到设计年限（约10年后进行大修）的地区，可仍采用目前规范中推荐的路面结构形式，即半刚性基层＋沥青面层结构。但半刚性基层要严格控制材料质量、级配、含水量、碾压及养生等各工序，并采用预切缝等措施，以尽可能减少干缩、温缩裂缝。 

（2）在交通量较大，超载车较多，重载车多的地区，根据经济条件可选择永久路面或常规三层式沥青面层+一层lsm基层（约12cm)+一层半刚性基层（12～16cm）路面形式。 

（3）在石料丰富及潮湿多雨地区，推荐采用级配碎石作为高速公路基层，但在重交通路段要注意验算其顶面弹性模量，确保基层强度；或与水稳类材料配合使用。 

3.3 解决水损坏问题 

（1）加强表面防渗，采用密级配沥青砼上面层，或采用sma或superpave，使路面范围内的降水分散或集中排出路面,在平曲线超高段或纵曲线凹弯段,建议采用集中排水，且应根据具体情况适当加密泄水槽。 

（2）加强路面各结构层间结合处理，在半刚性基层上表面做好sbs改性沥青防水层，各沥青砼层间（含lsn基层）喷洒粘层油，确保层间结合力。 

（3）做好基层排水设计。从实践调查来看，进入面层的水在竖向的渗透程度要远大于横问，故进入路面中下面层的水大多会汇集于半刚性基层上表面。 

（4）设置中央分隔带防渗墙。为防止中央分隔降雨或浇灌水横向渗入路面层，可在中央分隔带两侧设置防渗墙。一般在中央分隔带路线石内5cm左右开槽，成槽宽度约2.5～3.5cm，深度不小于60cm，居中插入塑料膜，沿膜两侧均匀灌注防裂水泥浆密封即可。 

3.4 混编裂缝的防治 

从路面温缩裂缝形成及受力机理来分析，完全杜绝面层裂缝是不可能的，目前常用的方法是在沥青面层中加入土工合成材料，采用优质改性沥青，或者加厚面层。 

3.5 积极采用新技术、新工艺 

（1）再生技术的应用。一是发展热再生技术。在路基和基层无大的病害，而面层主要是大面积的疲劳损坏情况下，应用再生技术处理路面病害，可极大恢复路面技术状况，有效延缓大修期限，节约大量养护维修资金（与传统方法相比，可节约30％至50％的资金。 （2）微表处（micro-surfacing）技术的应用。微表处即由改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂等按设计配比拌合并摊铺在原有沥青路面上形成的薄层罩面。 

3.6 建立路面养护管理系统动态管理，准确预测，科学决策 

随着计算机智能化技术的发展，加快了路面管理系统的建设，可以建立由计算机管理的各项设施功能的评价与决策系统，采用先进的计算机多媒体技术和自动识别等技术，定期采集科学评价路面的原始数据并输入数据库，通过计算机产生路面状况评价各项指标，对路面 

进行综合评价和预测，从而可以预先采取养护措施，延长路面使用寿命。 

3.7加强法治建设，严控超载车辆 

保证路面处于其正常使用状态，延长路面维修时间的最经济、最有效的措施是限制车辆超载。 

4 结束语 

高速公路的发展正从以前的建设新路为主向新旧并举方向转变，应积极吸收国内外的先进技术经验，大力提升公路养护的科技含量，积极推广和采用成熟的新技术、新材料、新工艺，加大现代化养护设备的投入，采用高效先进的技术和新型的机械化设备，逐步实现养护作业的机械化，推动养护由传统养护向现代化养护发展。 

参考文献： 

1、《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）人民交通出版社 

2、《公路沥青路面施工技术规范》 

3、《公路工程沥青沥青及沥青混合料试验规程》 

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。