沥青路面水损类坑槽形成机理及防治措施

摘要：沥青路面坑槽病害常出现在多雨或季节性冰冻地区，不仅对道路使用寿命有影响还对行车安全造成隐患。水损类坑槽最为普遍，本文首先阐明水损类坑槽形成机理，进而提出相应的防治措施，为实际工程提供一些有益的参考。

关键词：坑槽；水损；形成机理；防治措施

中图分类号：TU57+1 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）09-0-01

沥青混凝土路面具有良好的行车舒适性，优异的使用性能，建设速度快及维修养护方便等优点，已建成的高速公路中90%以上采用沥青混凝土路面。沥青路面工程普遍存在路面结构的早期损坏问题，由于水稳定性不足而产生的坑槽。因此，在对沥青路面坑槽成因分析的基础上，提出其预防和处治的有效措施具有实用价值。

一、水损类坑槽形成机理

山西省交通科学研究院的杨文江将该类坑槽的形成分为四个阶段：

1.由于沥青路面表面存在着一些混合料压实和粘结力不均匀、裂缝、面层石料颗粒间存在较大空隙，降雨或路表积水则可以通过这些地方浸入到路面结构层内，浸泡沥青路面材料。当不能有效、及时地排除这些路面结构层中的水时，水会持续浸泡路面结构层，并浸润到沥青和集料的界面上，从而逐渐降低集料与沥青之间的粘结，使沥青从粘附的沥青表面剥落，最终失去粘结作用，造成面层材料松散。在通车运营过程中部分区域逐渐出现松散、掉粒现象。

2.在雨天路面松散处将蓄积水分，当车轮驶近此薄弱处时，轮胎将挤压散失集料颗粒之间的空隙，松散的细集料将在动水压力的作用下从轮胎前缘被挤出，同时柔性轮胎为适应松散处凹槽而产生下凸形变，赶出坑槽处的部分空气。

3.当车轮驶过松散积水处时，柔性轮胎会变形适应此区域的表面平整状态，碾压并挤出松散区的空气；当轮胎覆盖坑槽表面时，使得松散区出现低压（小于大气压力）甚至密闭真空状态。

4.当车轮以一定速度驶离时，轮胎会由轮-地接触区的凸凹表面恢复为原有的规则表面，松散区内外压力差将在车辆后缘产生强烈的泵吸作用，造成颗粒松动，甚至把粘结不牢的集料颗粒、矿粉吸出来。在交通荷载反复作用下，这些松散材料会被移动车轮带离损害处，使沥青路面表面逐渐出现松散、脱落、麻面等现象。在未能及时发现并适当处置的情况下，最终就会形成坑槽，甚至会不断扩大，严重影响沥青路面的使用性能。

综上所述水损类坑槽的形成机理：降雨过程中，雨水首先渗入并滞留在表层沥青混凝土空隙中，当下层的沥青混合料密水性好、层厚较大时，雨水向下渗透相对比较困难。在高速车辆反复行驶产生的动水压力、剪应力以及真空吸力等多种因素的复合作用下，沥青膜逐渐从集料表面剥落，局部沥青混凝土松散，碎石被车轮甩出，路面形成坑槽。

二、水损类坑槽形成影响因素

1.沥青与集料的粘附性差。沥青具有较好的粘结性，在高温时粘度降低，劲度模量下降，抵抗变形能力减弱；在低温时粘度增加，劲度模量增大，抵抗变形能力增强。同时，沥青会在光照、紫外线等内外因素作用下出现不同程度的老化，造成沥青有效化学组分散失，沥青粘结性能下降。集料岩性会影响其与沥青的酸碱匹配，集料针片状含量和洁净程度会影响混合料的承载力和粘结效果，级配则可能会影响到沥青路面的承载力、均匀性和孔隙分布。

2.气候环境条件。水具有较强的渗透作用，可以轻易地沿沥青路面上的一些微小缝隙进入到路面结构层，从而破坏路面面层、基层，甚至造成路基病害，而这些病害最终将反映在路面中。坑槽就是其中常见的一种。沥青自身随着光照、温度等条件会逐渐老化的性质，会降低沥青和碎石接触界面、以及颗粒之间的粘结性，出现松散、掉粒等病害，进而在水的激发作用下出现坑槽。

3.交通荷载。沥青路面结构在设计时，往往将交通量和交通荷载类型作为重要的控制参数，当路面在日常使用过程中，这些参数远远超过了设计时的控制参数，路面往往会遭到不可恢复的病害；同时，较轻的路面坑槽病害未能及时得到修复，在交通荷载的作用下，造成更深层次的病害。超载或重载同样也是造成局部坑槽或引发大面积坑槽病害的重要因素。

三、水损类坑槽的预防及养护措施

1.控制沥青混合料的材料组成与质量。公路沥青路面养护技术规范中要求沥青混合料材料应具备的特点：较好的温度稳定性；较强的水稳定性性；较好的抗老化性；一定的抗疲劳性。在具体操作中，可以通过对掺加其他聚合物、水泥等改性剂对沥青进行改性，提高碎石的质量（级配合理、洁净程度等）、合理的配合比设计和沥青含量等方法进行控制。

2.加强施工质量控制与管理。在新铺路面施工时一定要加强施工质量与管理，保证路基水温稳定性、强度，以及路面结构层密实质量、均匀性和粘附性。在路面坑槽病害的修复过程中应选取合适的修复工艺，控制修复质量，避免出现坑槽修复后再补的情况。在某些特殊路段，整体施工工艺设计存在不合理的地方，一定要及时汇报，根据现场情况，必要时进行技术变更，保证该路段的施工质量。

3.加强养护管理工作。为及时发现沥青路面坑槽病害，应根据当地实际情况适当增大路面状况日常巡查的频率，加大稽查力度，建立较为合理的路况信息收集管理办法。加强养护人员业务能力的培训，加大养护管理的重视力度，增强养护管理工作人员的责任意识，保证日常养护工作的顺利高效进行。加强对出现局部坑槽病害的重视程度，设立一定额度的养护应急资金，配备日常病害的常用施工器械，尽量做到“有病害就治理”，以避免坑槽的恶化与扩大。

4.加强路面排水设计与管理。合理进行路面设计与排水系统设计，使降水或其它水源的水迅速排出路面，有效地减少路面积水，避免渗透到路面结构层中，造成路面坑槽。针对冬季路面长期积雪情况，及时扫除路表积雪，降低路表积雪冻融对路面的影响。定期对公路排水系统进行检查维护，及时清理边沟、排水沟、路内侧路肩、路面等处的堆积物，保证排水通畅。

四、结语

水损类坑槽作为沥青路面一种典型的路面病害，主要由施工工艺控制不严和材料的水稳定性不足等原因造成。对于坑槽病害的防治应从设计、施工、养护等多方面入手，坑槽修补根据不同的时间需采取不同的措施。

参考文献：

[1]郝尧生，刘兴东.高速公路沥青路面坑槽病害成因与处治[J].中外公路，2012（03）：118-120.

[2]杨文江.沥青路面坑槽病害成因机理及预防修复[J].山东交通科技，2013（01）：49-51.

[3]封建武，温高峰.高速公路病害分析与处治技术[M].人民交通出版社，2009.