高速公路路面破坏和路基病害的特征及成因分析

提示：

高速公路路面破坏和路基病害的特征及成因分析

一、高速公路路面破坏的特征及成因 　　
　　引起高速公路半刚性基层沥青混凝土路面的早期破坏有多种原因，表现为多种形式。
　　1.1 变形类
　　填土路堤上的路面竣工后以及开放交通后，路基会产生不均匀沉降，导致其上路面顶面产生波浪式的不平整。在未填筑路堤之前，地基处于平衡状态。填筑路堤后，地基受到动静荷载的共同作用产生固结形变，直到达到新的平衡状态为止。地基产生固结形变的大小，既与填土高度有关，又与地基内部各层土的压缩系数有关。填土路堤地基存在横向承载能力显著不均匀的特性，两侧地基的承载力小，中部承载力大，路堤产生不均匀沉降，路堤两侧边部产生外倾式沉降，将路面和路基掰开，在路面上产生宽度较大的纵向裂缝，其特点是上宽下窄。
　　软土基层沉降是由于软土地基引起路面产生很大的不均匀沉降，使路面纵断面产生大的变形。主要原因是施工期太短，在软基还没有固结沉降达到基稳定时就铺设沥青路面；另一重要原因是复合地基处理深度和置换率小。
　　1.2 松散类
　　由路面结构性破坏产生的网裂。所谓路面结构性破坏，是指路面结构的承载能力不能抵抗现有行车荷载的反复作用，而产生的路面结构性整体破坏。其外观特征为轮迹带上产生裂缝，进一步发展成纵向网裂形变带。
　　由水破坏产生松散变形类病害尤其广泛，主要表现为几种不同情况：第一种是由于雨水较快的透入空隙率较大的沥青混凝土表面层后，由于其下层比较密实，在进入表面层的水还未来得及往下层渗透前，表面层就开始产生水破坏。表现为沥青路面的表面层产生圆形坑洞。第二种情况是由于透入表面层的水较快渗入中面层，滞留在中面层的水因难于或来不及透过中面层进入底面层之前，中面层沥青混凝土强度变弱，沥青剥落，甚至松散，导致表面层首先在行车道底轮迹带上产生网裂形变，有的甚至产生明显辙槽。第三种是由于透入表面层的水透过中面层进入底面层，如果在底面层表面有粘结防水层，或有质量好的下封层，同时进入的水量不大，则滞留在底面层的水会使底面层沥青混凝土强度减弱，进而沥青剥落，甚至沥青混凝土松散，导致沥青混凝土路面表面产生网裂形变。在基层顶面没有粘结防水层，或虽做了下封层但质量不好的情况下，进入底面层的水将直接滞留在基层顶面。行车荷载生的水压力，使滞留水首先冲刷基层表面的水泥细料或二灰细料，接着向下冲刷并形成白浆，在行车荷载的泵吸作用下，白浆被唧到面层表面层，浆被唧出的过程中，沿途的沥青混凝土碎石上的沥青剥落，轻者表面产生网裂变形，重者很快产生坑洞，碎石被甩出洞外，洞中积水。沥青混凝土面层的表面层、中面层和底面层都不能让水侵入和滞留，只要水能侵入任一层并滞留在该层就会产生水破坏。
　　水破坏的重要内因是所用沥青混凝土的空隙率较大。所用沥青混凝土，特别是表面层沥青混凝土的实际空隙率较大，雨水较易进入表面层，并导致水破坏。水破坏的另一重要内因是片面强调平整度，忽视了压实度。水破坏的第三个重要内因是沥青混凝土的不均匀性大。由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面原因，我国高速公路面层所用沥青混凝土的离析现象和不均匀性较大，在面层表面随机分布这数量不一的薄弱点位。在降雨过程中，雨水在一些薄弱点位被快速行驶车辆轮胎下产生的较大动水压力压入表面层。水破坏的第四个内因是沥青混凝土面层的裂缝。由于沥青混凝土是一种热胀冷缩的材料，它的温缩系数是半刚性基层材料的4倍左右。新沥青混凝土面层刚产生的裂缝，往往仅深入表面层的上部。过一个冬季或一定时间后，裂缝又会深入到下层底部，甚至引发基层在相同的位置开裂。造成基层上部冲刷甚至松散的原因，是表面水的反复进入和冲刷的结果，不是基层本身“衰老”的结果。
　　1.3 车辙
　　车辙、拥包等流动变形损坏当高速公路车辆渠道化以后，车辙问题逐渐成为主要病害。由于我国普遍采用半刚性基层沥青路面的结构，基层本身的变形不是主要的，多数都是沥青混和料产生的流动性车辙。其主要成因是路面在高温情况下劲度模量大幅度降低，抗剪切变形能力不足以抵抗超载和重载车作用下的剪应力，尤其是在长大纵坡上坡路段，由于重载车车况差、爬坡车速降低，更为严重。严重车辙的内因是由于沥青混凝土的矿料级配不合适。我国已通车的多数高速公路都使用规范中的连续式密集配。沥青混凝土的高温抗形变能力较差，不能承受重载交通的反复作用，容易产生严重辙槽。有的为避免产生水破坏，有意在沥青混凝土中多用细集料和沥青。未经认真试验研究，就大量使用美国的SUP。自由水进入并长期滞留在中面层内，使中面层沥青混凝土强度显著减弱、沥青剥落直到松散，表面开始产生较严重辙槽、辙槽两侧鼓起。
　　1.4 裂缝类
　　沥青路面开裂是国际上最普遍的损坏现象之一，只不过是裂缝发生的早晚、多少及裂缝的类型有所不同。我国沥青路面的裂缝有横向裂缝、纵向裂缝、网裂、沉降裂缝等。
　　横向裂缝是由于在寒冷季节气温骤降和反复的温度变化后，因疲劳而产生的温缩裂缝；半刚性基层的干缩和冷缩开裂造成的沥青路面的反射性裂缝；或者两者综合作用产生的裂缝。温缩裂缝至今国际上并没有有效的根治措施，不属于早期破坏。
　　第二种是自上而下的表面裂缝。近年来国际上对沥青路面自上而下的表面裂缝研究甚多，发现当沥青层较厚时，由于路表面沥青容易老化，沥青混和料的自愈能力逐渐丧失，极限拉伸应变不断减小，在车载荷载直接作用下，在轮迹部位产生大的拉应力或剪应力，导致路面产生开裂。但我国沥青路面的表面裂缝有相当部分与由于沥青层的层间污染没有很好粘结成为整体，首先使表面层或上、中层压碎有关。
　　第三种是自下而上的疲劳裂缝。由于我国路面的沥青层较薄，高速公路沥青路面的纵向裂缝和网裂比较普遍，其原因是路面承载能力不足，导致路面的结构性损坏。基层结构松散，尤其在有雨水的不利季节，承载能力不足于承受超载车和繁重交通的作用，造成路面大面积损坏。基层松散的原因少数是施工时没有成型，大部分是由于半刚性基层在施工过程中水泥剂量过高，强度过高，收缩严重开裂，使整层的半刚性基层分裂为大块，在使用过程中又逐渐破碎为小块，最后成为碎块。 　二、高速公路路基病害的特征及成因 　　
　　2.1 基层
　　高速公路的半刚性基层厚度多在20cm左右，采用水泥稳定碎石（或砾石）或石灰粉煤灰稳定碎石（或砾石）。半刚性底基层厚20－40cm，采用的材料有石灰土、水泥土、二灰土、二灰砂、二灰和水泥石灰土等。半刚性材料层的总厚度通常不超过60cm，最薄为40cm。
　　半刚性材料路面的承载能力取决于半刚性材料层的质量和厚度因素，如果基层或底基层质量不好或不均匀性大，不能形成一个完整的整体，容易导致沥青路面产生局部破损。在路面设计和施工都符合要求的情况下，半刚性路面的结构性破坏常发生在行车道的轮迹带上。在轮迹带上先产生纵向细小裂缝，尔后产生通过轮迹带的横向裂缝，最后发展成网裂和形变。
　　2.2 岩土地基
　　填土路堤路基产生纵向不均匀沉降，使路面顶面产生波滚式的不平整。其产沉降的原因：一是原土地基产生固结变形，在填筑路堤之后，地基收到加载作用，产生压缩变形。二是路堤本身产生固结变形，是与填土高度、土的性质和压实度密切相关。
　　路基压实度不够产生的纵向裂缝由于地基和填土在槽向不可避免的不均匀性，特别是在有表面水渗入地基的情况下，沥青路面和水泥混凝土路面或早或迟都会产生一些细而短的纵向裂缝。
　　桥头跳车是由路基路面沉降引起的，是路基路面纵向变形最严重的一种形式。它是由于桥头填土较厚，路基路面容易产生大的沉降，而桥头的沉降量很小，从而产生错台高差。这种现象在软基路段、湿陷性黄土地区尤为严重。
　　2.3 特种土层的路基
　　淤泥质黏土、红粘土等软土地基往往因固结沉降稳定时间长，或是因修路微型水文地质条件发生了改变，从而引起路面沉陷。湿陷性黄土路基：在地下水的作用下老的空穴增大，并发生新的空穴。
　　2.4 不良地质现|考试|大|象对路基稳定的影响
　　地基位于（或存在）不良地质体，如滑坡、空穴，由于高速公路的修建改变了微地貌环境，水地质条件、工程地质条件均发生了变化，在持续动荷载作用下，原有的不利地质条件被进一步激发、扩大，从而引起路面沉陷、裂缝，甚至大范围的路基塌滑。高速公路位于古滑坡体上，路基的一部分位于滑动面上，在动载荷作用下，引发路基边坡大范围失稳和路基深部的空穴，在路基填土的压力和车辆动荷载作用下发生沉陷，引起路面沉陷。
　　综上所述，将路面破损和路基病害成因类型对应分析，能够发现它们相互作用、相互影响。路基病害会引起路面破损，而路面破损又加快了路基病害的产生和发展，表现为路基压实度减小、含水量增大、裂缝松散体的产生。路面破损往往是路基病害的表现形式。这就为“三维一体化”检测理论方法提供了客观事实依据。

高速公路路面病害防治论文

提示：

高速公路路面病害防治论文

高速公路路面病害防治论文 　　摘要：随着科学技术的发展以及改革开放政策的实施，带动了我国社会经济的不断进步，加快了我国城市化进程的脚步，城市化的深入发展使得我国的交通行业有了更快的发展，不仅增加了城市的桥梁建设，也增加了城市、乡村之间的道路建设。文章作者重点对高速公路路面病害主要的类型进行总结，对病害形成原因进行分析，以及提出了解决路面病害有效的防治措施。 　　关键词：高速公路；路面病害；类型；因素；防治措施 　　现阶段，我国高速公路的基本都是沥青材料铺筑的路面，这是由于沥青材料具有较好的力学性能以及很好的耐用能力，可以让行驶的车辆有着更高的舒适感以及安全性能。而在我国经济高速发展同时车辆的数量急速增长，使得高速公路车流量的加大，因此高速公路容易出现一些损坏的现象，即“路面病害”，出现这些“路面病害”时就要及时维修维护，从而大大的减少了高速公路上的车流量，直接影响到国民经济，最重要的是给行驶的车辆带来一定程度的安全威胁，容易造成人员的伤亡，因此要采取一定的措施以减少“路面病害”的现象。 　　 1高速公路路面病害主要的类型 　　1.1裂缝 　　裂缝包括纵向裂缝和横向裂缝两大类。与纵向裂缝相比横向裂缝的情况更为严重，横向裂缝产生的原因主要是由温度应力作用所引起的。横向裂缝的宽度、长度会随着时间的增长而发生变化，一旦当路面的抗裂能力降低到一定程度时，高速公路上温度裂缝的数量便会不断的增加，从而严重的影响了高速公路路面行车的安全性。 　　1.2车辙 　　高速公路路面车辙主要是在车辆行驶荷载的反复作用下使路面产生出永久性变形积累形成的带状凹槽。高速公路路面上一旦出现车辙会导致路面平整度下降，当车辙达到一定深度时，便会在凹槽内形成大量积水非常容易引起交通安全事故。 　　1.3坑槽 　　坑槽的成因主要是施工时路面空隙率过大，雨水渗入，沥青的'粘合度被破坏，出现油石分离，容易产生坑槽。另外，路基路面遭到破坏后，车辆荷载作用下也会形成坑槽。沉陷也是坑槽形成的一种现象。 　　1.4波浪以及拥包 　　公路施工时沥青分布不均匀，油石粘合度降低，车载时路面反复受撞击就会形成局部受力不均匀，形成波浪。如果沥青过多稠度较低，或者是沥青混合料配合比不科学，车载时会对路面形成水平推力，路面局部隆起成拥包。1.5翻浆由于路面排水能力差，雨水渗透使部分基层软化，或者是基层用料不当，细料过多，在荷载情况下，就可能造成翻浆。如果是低温时基层遭遇水渗透，会出现冻胀，当温度升高时化冻，会导致基层局部疏松，荷载之后也会引起翻浆。 　　 2高速公路路面病害形成原因 　　2.1地基的沉降 　　高速公路的沿线一般都会很长，所以在某一些特殊的路段难免会出现一些含水量过高的情况，另外高速公路相关设计人员有时没有到现场细心勘察地质问题与查找相关资料，就不知道哪些路段在建设过程中刻意的采取哪些措施来进行解决，因此就会导致高速公路的某些路段的含水量较高，从而引起高速公路地基承载能力的差异，进而使得高速公路路段的不均匀沉降现象的发生，为高速公路纵向开裂的产生提供了一些有利条件。 　　2.2施工的因素 　　由于高速公路相关的设计人员没能仔细进行资料的审查以及整体结构的合理性设计，导致整个高速公路的路面建设缺乏一定的科学性与合理性，这是高速公路路基厚度严重不足的根本原因，再加上高速公路施工单位在进行建设时，施工人员的工作素质不高，混合材料在搅拌时没有搅拌均匀，使得混合材料在其底部仍然存在大量的素土夹层或者存在不均匀的材料，以这种材料建设的高速公路，就会很容易出现因路基的压实度不均匀而导致的“路面病害”现象的发生。 　　2.3行车载荷的原因 　　高速公路上行车的负荷过载是导致高速公路容易出现车辙病害的主要原因之一，在高速公路的通行中，经常会出现一些重载的车辆，在加上高速公路通过的车流量较大，就使得路面受到载重的损害较为严重，当路面的荷载能力在行驶车辆的作用下不断加大，超出高速公路最大的荷载能力时，路面就产生一些大小不等、程度不一的车槽，这就是高速公路出现“路面病害”最主要的原因之一。 　　 3高速公路路面病害有效的防治措施 　　3.1裂缝的防治措施 　　首先，在高速公路路基分层填筑时，就必须加强对公路路基分层填筑的质量以及压实的密度进行谨慎、仔细的检查，对于高速公路建设过程中不合格的位置重新进行补充及做好施工的防止裂缝工作，这样有效减少高速公路路基发生裂缝的机率，极大的减少了高速公路路面在使用过程中裂缝出现的数量；其次，在高速公路出现裂缝时，先对裂缝的宽度进行测量，对于3毫米以下的裂缝，可以不需要做处理；对于处在3毫米与5毫米之间的纵向裂缝，则需要将裂缝出现的位置进行清扫，压缩空气吹净，然后用沥青堵住；对于大于5毫米的裂缝，则需要将裂缝上、中部分的面层刨除，然后对裂缝进行填充；若裂缝小于6毫米则不需要直接灌缝，对于6毫米以外的裂缝则需要先阔缝，在清洁，最后灌缝养生。 　　3.2车辙的防治措施 　　第一，选择合适达标的材料来进行施工，通常情况下，根据现阶段公路施工技术的发展，一般都是选择表面粗糙、嵌挤作用好的材料以及含蜡量较低的沥青作为施工材料；第二，在温度偏高的季节和天气限制高速公路上行驶车辆的数量以及行驶车辆的载重，尽最大可能的对高速公路的路面进行维护和保养，在进行车辙的修复时，要采用小型铣刨机铣上面的4厘米，宽度为整个车道，再重新铺筑路面，以达到平整路面的效果；第三，在沥青路面上的不稳定层时，要将路面拉毛，然后重新铺设路面；第四，采用骨架密实结构的粗集料间断级配沥青混合料做路面表面层，可以有效的提高沥青路面对于高温天气的稳定性，进而减少车辙现象的发生。 　　3.3坑槽的防治措施 　　坑槽的修补方法有热补法和冷补法两种。冷补法时先量深度，在划出范围，再切槽，然后对其进行清洁，接着喷灯烤干烤热，最后将预先准备好的热料补至坑槽中。对于厚度大于6厘米的坑槽要进行分层填筑，在填筑结束后应从外向内的对其进行碾压处理。以夯实修补的路面，在对坑槽进行热补法时，首先对将要进行修补部位进行加热，当修补地面软化后，将准备好的热料放置其中进行修补，同样也是从外向内的进行碾压工作，与冷补法相比，热补法的方式更为简单、方便。 　　 4结束语 　　通过文章的叙述，可以得出以下结论。由于沥青具有较好的力学性质以及较高的舒适度和安全性，因此，沥青是目前高速公路常见的建筑材料，但是随着高速公路的不断运营，流经车辆的不断增多，高速公路的耐久性逐渐的降低，逐渐的出现了“路面病害”的现象，这不仅影响了交通运输带来的不便，更为严重的是威胁到人们出行的安全。因此我们不断努力探索与总结“路面病害”的原因所在，积极采取一些有效的预防措施。 　　参考文献 　　[1]冀正，孙正卿.探究高速公路路面病害处治措施[J].民营科技，2013（4）：302. 　　[2]吴长添，方精思.高速公路沥青路面病害养护防治分析[J].公路与汽运，2006（1）：39-41. 　　[3]韩亚林，汪涛.关于高速公路路面病害及其防治措施探讨[J].中华民居（下旬刊），2014（10）：272-273. 　　[4]秦贵元，阎红伟.夏汾高速公路路面病害调查分析及防治措施的研究[J].山西交通科技，2008（1）：14-16. 　　[5]吕华强.高速公路水泥混凝土路面质量、病害问题成因及防治措施[J].北方交通，2013（S2）：68-70. 　　作者：周明永 单位：睢宁县公路管理站 ;