国道315线刚察至察汗诺公路路基路面病害分析及预防处治措施

摘要：以国道315线刚察至察汉诺（K187+905.5-K345+400）公路病害整治工程为切入点，分析公路病害形成的原因，并提出预防处治措施。

关键词： 路基沥青混凝土路面 病害 原因预防处治措施

1前言

国道315线刚察至察汉诺段全长156公里，自2003年建成通车以来担负着繁重的交通运输任务，车流量多，且超载超重的大型车辆不断增加，超出公路的承载能力，加剧了路面病害破坏速度和损坏程度,一些路段出现了不同程度的病害。国道315线刚察至察汉诺（K187+905.5-K345+400）处在青海省著名的青海湖盆地的北岸中西段，青海湖盆地四周环山，地形闭塞，是一个典型的内陆盆地，北部为大通山，东部为日月山，南部为青海南山为界，由于构造运动的差异，周围山体强雷上升隆起，湖区相对下降，在山前堆积了巨厚的砂砾卵石层，形成了呈环湖状分布的山前倾斜平原。沿线地层岩性受地理环境和地址环境影响，土壤类型比较简单，其成因类型为第四系冲洪积、湖积为主表面覆盖层主要是粉土、砂性土和砾石土。沿线气候属高原半干旱草原气候类型，总的特点是干寒、多风，昼夜温差大；年平均降水量372毫米。

该地区的地理位置、气候特点和日益增长的车辆，加剧了路面病害破坏速度和损坏，严重影响了道路通行能力。

2公路病害调查情况

通过对国道315线刚察至察汉诺段公路（156km）病害调查，我们发现路面网裂47942/1218处；（其中严重网裂9649/128处、中等网裂13144/428处、轻微网裂25149/664处）路面横向裂缝80611m/12286条（其中半幅路面裂缝5619条，全幅路面裂缝6667条）；啃边253处；路基沉陷38912/198处；路面坑槽2569/30处；路面与路缘石开裂41524m/241处；面层推移共计856处；路基翻浆5920/62处；路基边坡亏坡135079m；桥头跳车175处，严重影响了行车质量。经过病害调查统计分析，主要病害有：

（1）沥青混凝土路面的网裂、坑槽、纵、横裂缝，面层推移；

（2）路基沉陷，路基翻浆等。

3主要病害的成因分析

3.1路基病害

（1）翻浆是季节性冻土区特有的现象,是公路最大的病害,在水、土、温度、路面、行车5大因素综合作用下发生。国道315线刚察至察汉诺（K187+905.5-K345+400）段路基翻浆主要分布在低填浅挖路段。结合地质钻探资料引起路基翻浆的主要因素是：一是翻浆路段的地下水埋藏浅，毛细作用强烈，路基填土、垫层含水量都比较大，一般在14%-30%，最高达53.8%原地面以下2米内为低液限粉土，含水量在10%～23.1%，路基、路面长期处于潮湿和饱和状态，路基强度较低；二是该地区海拔较高，受青海湖周边气候影响，降水相对较多，加之路基两侧局部排水不畅，雨水渗入路基，导致基底湿软，在行车荷载作用下，路基形成翻浆，导致路面破坏。

（2）路基强度不足，由基层局部成形不足，强度不够，在行车载荷和自然因素等作用下形成的；大面积的沉陷是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。基层强度不足， 路面基层（包括底基层）由于材料选择不当，形成强度不足，超载重车碾压产生变形。特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖路段以及构造物两端出现的居多。面层也可造成沉陷，如组成设计中粗骨料偏少，形不成骨架，再是矿料的强度不足易压碎，还有路面施工时压实度不足、孔隙过大。如，G315线K298+000-K304+000段病害主要以路面推移破损，网裂和沉陷为主，天棚火车站为木里煤矿的煤炭转运站之一，其年运转煤炭在150万吨左右，由于该段重型车辆多，常年承载能力不足，导致路面沉陷和网裂，天棚火车站和天峻县超限检查站前后3km范围内由于车辆长期制动作用，路面推移破损严重。G315线K318+000-K324+000段，该路段主要为越岭线，多为半填半挖路段，挖方段多以碎石土为主，多为车辙沉陷，

3.2路面病害

由于地处高海拔气温低，冬季随着时间的推移，特别是长期雨雪后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽松散，原因主要是采用的沥青粘结力差，沥青用量偏少，或所用的矿料过湿，铺撒不匀，或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。对表处面层还会产生大面积松散、唧泥现象，从而导致沥青面层脱落。

路面网裂主要出现在天峻县城至察汉诺段的左幅车道，引起网裂的主要原因是：

（1）重车作用和交通量的增加对路面结构的破环明显。木里煤矿位于天峻县西北部，煤炭储量为21亿吨，随着资源开发量加大，大量运煤车辆通过公路运往海西地区和内地，经调查，向乌兰工业园运输300万吨，向天棚火车站运输150万吨，西宁运输150万吨，该段2008年日平均交通量为740辆，其中以重型拖挂车辆为主，占到交通量的70%，且超重现象严重，因此在重型车辆的作用下，原有路面引起的疲劳裂缝，起初引起一条或多条裂缝，随着荷载重复作用，平行裂缝形成横向、斜向连接，形成网裂。

（2）路基偏低，地下水位较高路段网裂严重。K191+000-K192+400段地下水埋深仅为0.6～1.6m。K205+600-K207+850段地下水埋深2～2.4m。

4病害预防处治措施

4.1路基病害处治措施

4.1.1沉陷处治措施

（1）路基填料的选择和压实度的控制。

（2）基层（包括底基层）要选择强度高、变形小、不裂缝的粒料基层，如水泥稳定级配碎石和二灰稳定级配碎石等半刚性基层，近几年来也有的采用沥青稳定碎石柔性基层。总之应使基层具有足够的强度。

（3）面层要控制矿料质量，选择符合现行规范要求的矿料，组成设计时保证主骨料的粒径和及其数量，马歇尔试验满足稳定度和流值要求。提高压实度，规范要求是97%（马歇尔标准），可提高到98%，使变形大大减小。对于基层局部强度不足和水稳性不好的地段，将基层也全部挖除，换填新料并夯实再修补面层对土基和基层已经密实稳定，不再继续下沉的，采取就只修补面层，在沉陷处涂刷粘层沥青，用沥青混合料将沉陷部分填平，并压实平整。而因路基下沉导致路面破损严重，矿料已松动脱落形成坑槽的就按照修补坑槽的方法进行修补。

4.1.2翻浆处治预防措施

(1)加强路面路基排水,提高路基标高良好的路面路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使路基土体保持干燥,从而减轻冻结时水分聚流的来源,这是预防和处理地面水类和地下水类翻浆的首要措施.提高路基是一种效果显着,简便易行,比较经济的常用措施.增大路基边缘至地下水或地面水间的距离,使路基上部土层保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳.提高路基一般只适用于取土方便的地段.

(2)铺设隔离层隔离层铺设在路基顶面以下0.5～0.8处,目的在于隔断毛细管水上升进入路基上部,防止在负温差时的水分积聚,以保持路基上部处于干燥状态.隔离层按使用材料的不同,可分为透水和不透水2种.透水的隔离层是采用碎石,砾石,粗砂,无纺布等材料铺成的,厚度为0.1～0.2.为防止淤塞,应在其上或下面设置防淤层.透水隔离层应高出地面水至少0.2,应自路中心向两侧做成3%的横坡.不透水的隔离层可用沥青土(厚2.5～3.),喷洒沥青材料(2～5),或者用铺油毛毯,塑料薄膜等做成.在横断面布置上有不封闭式或封闭式2种.前者主要适用于一般路段,用以隔断毛细管水;后者主要适用于地面排水困难或地下水位高的路段以及不透水路面,用以隔断毛细管水和横向渗水

(3)换土换土层厚度一般可视地区情况,道路等级,行车要求,换填材料等因素确定.一些地区的经验认为,在路基上层换填40～60厚的砂性土,路基可基本稳定.

4.2路面病害处治措施

4.2.1坑槽处治措施：

(1)加强基层材料均匀性控制，防止集料级配不佳、压实度不足、胶结材料偏少、养生不到位等几种不良施工，有两种以上不良施工在同一路块出现，造成强度过低，使基层局部早期破坏。 (2)加强面层施工质量控制，如矿料级配、油石比、压实度，都应达到不渗水的标准。 (3)沥青混合料中要控制天然砂的用量，现行规范是20%，经验数据最多不得超过18%，尽量要用石灰石制造的机制砂；与沥青粘附性不佳的酸性石料，要掺加抗剥落剂，最好掺熟石灰粉及水泥，但两者合计不能超过2%，还可以将石料用石灰水冲洗烘干，也有的用沥青与煤油混合后对石料进行预拌，主要是增加石料与沥青的粘附性，以防动水冲刷油石界面而松散形成坑槽。根据路面坑槽的大小、深度、按照“圆洞方补”的原则，在坑槽周围划定修补面成矩形，四周用切割机切割成垂直面，并同路面中心线平行和垂直，范围在实际坑槽边缘扩大10-20cm。将坑槽内的碎料、杂物、积水等清除并用喷灯将槽内烘干。在槽壁和槽底喷洒粘层沥青，然后将沥青混合料填入坑槽内，用推平板将料推匀整平用平板夯进行压实，至与旧路面齐平。

4.2.3松散处治措施

（1）选择符合当地气候条件和规范要求的优质沥青。

（2）石料质量的选择。一般应尽量选择亲沥青的碱性石料，如石灰岩有0.02mm的小孔，不但物理吸附性好，而且化学吸附也特别高，能抗水害和抗剥落。如果在上面层为提高磨擦系数及耐久性，选择硬质的酸性石料时，应采取技术措施。（3）为防止沥青混合料中沥青的老化影响与矿料的粘结力，要严格控制沥青的加热温度，一般沥青的老化温度是166.2℃，尽量低于该温度指标，如果是改性沥青，加热温度一般应是165℃，不得超过170℃，成品改性沥青加热温度不大于175℃，沥青不可长时间高温加热，要做到当天加温的沥青当天用完，不得高温贮存沥青。拌合温度和拌合时间的控制，一般沥青混合料的拌合温度是150-170℃，拌合时间30-45℃，改性沥青混合料拌和是170-185℃，拌合时间45-60℃，干拌时间控制在5-10S内。

5结束语

综上分析，路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，其成因从路面设计、原材料进场到具体施工，应有针对性采取一系列预防和改善措施。沥青路面在使用过程中，受到各种自然因素和行车荷载的不断作用，以及设计水平、施工技术和材料稳定性的影响，不可避免的出现不同程度的变形和损坏。在今后的沥青混凝土路面施工过程中，养护过程中根据原因分析如何进一步提高施工质量和提高公路养护质量，防止继续出现相同病害。因而，在使用过程中必须随时掌握沥青路面的使用状况，及时进行小修保养、以保持路面经常处于完好状态，消除病害。同时应建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工单位，层层重视、层层控制、层层落实。只有这样，才能从根本上减少沥青路面的早期破损现象的发生，使公路建设质量全面提高。