一级公路路面结构性破损成因及防治措施分析

【摘 要】破损水泥混凝土路面利用技术，在国外（如美国、日本等）已广泛采用，且机械化程度较高，技术比较成熟。在水泥混凝土路面修复改建工程中，采用多种处理方法，开发利用破损混泥土路面，从而使得即能够达到保证路面整体功能，又能降低工程造价和减少环境污染，取得了较好的效果。本文详细分析了一级公路路面的破损类型及其成因，介绍了一级公路路面的使用性能及各项的评价指标，为路面破损特征检测与破损率识别系统的研究提供了一定的依据。

【关键词】一级公路；路面结构；破损；防治措施

1 一级公路路面结构性破损的分类与成因

1.1 路面龟裂

基层质量不均，垫层质量差是一级公路路面破损的主要原因。基层是保证水泥混凝土路面板具有均匀稳定的支承，防止唧泥和错台，延长路面使用寿命的重要结构层。在一级公路行车道上常发生路面龟裂病害，且在龟裂、沉陷处又常伴有唧浆现象。如对龟裂、沉陷不及时处理，雨后极易形成坑槽而加速路面的损坏，所以应及时修补龟裂路面，抑制进一步的损坏。龟裂形成主要有以下几方面原因：

（1）基层质量差：由于二灰碎石半刚性基层的整体强度与材料、拌和、摊铺、养生等多种因素密切相关，任何一个环节出问题均可影响整体结构，导致半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步掏空，使沥青路面面层产生龟裂、沉陷，进而形成坑槽。

施工因素：施工质量直接影响裂缝的产生，特别是各结构层的压实度是控制裂缝产生的重要技术要求。压实度好就可保证稳定性。排水性能好，面层接缝处理优良，也是保证不发生龟裂的前提条件。

（2）汽车超载：目前，一级公路由于车辆贯穿范围广泛，车辆流量相应增多，导致路面负荷运行而产生破坏。超载现象严重，重型车辆长期重复作用是路面损坏的一个主要原因。

（3）其他因素：由于沥青混凝土老化或收缩引起面层老化；由于路面局部开裂进而发展形成网裂。

1.2 纵向裂缝

纵向裂缝的形成原因是多方面的，常见的有如下四种情况：

（1）由于路基压实度不均匀引起的，如发生在路基半填半挖处的裂缝；

（2）在沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车荷载作用下，易形成纵向裂缝；

（3）地下水位下降的影响。如果某段一级公路初建时地下水位很高，若遇到气候干燥，降雨量较小的季节，则地下水位就会降低。地下水位的变化将导致软弱土层及其它含水层的固结，引起地基下沉，发生路基不均匀沉降，产生道路纵向裂缝；

（4）超限重载车的作用。长期在超限重载车的作用下，将使轮迹处产生纵向裂缝。

1.3 横向裂缝

横向裂缝是沥青面层发生最多的一种破损类型，几乎每条沥青路面一级公路上都有或多或少的横向裂缝。横向裂缝可分为：（1） 载荷性裂缝；（2） 非载荷性裂缝。载荷性裂缝是由于路面设计不当或者施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力和剪应力超过其疲劳强度而产生的裂缝。非载荷性裂缝是横向裂缝的主要形式，它有两种情况：（1） 沥青面层温度收缩性裂缝；（2）基层反射性裂缝。

沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。在冰冻地区温度裂缝有两种：一是冬季突然大幅度降温引起沥青面层产生低温收缩裂缝；二是气温变化引起沥青面层产生温度应力，温度应力的反复作用使沥青面层产生温度疲劳裂缝。基层反射性裂缝：一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成较有规律的横向裂缝；另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时，就使沥青面层底部拉裂，造成下层位移，并随着温度、湿度的循环变化及行车荷载的反复作用导致沥青面层底面裂缝向上扩展到路表，从而形成沥青路面横向裂缝。

1.4 块状裂缝

路面上产生的不规则的大网格式网状裂缝，裂缝间距大小相近。沥青路面产生裂缝后，雨水将不断沿着裂缝渗入基层，进而导致路基软化，致使路面承载力进一步下降，使路面损坏程度逐渐加大。因此，应及时进行修补，防止裂缝进一步发展。

2 一级公路路面结构性破损防治措施

2.1 混凝土板压浆处理

（1）压浆板块的取舍。原混凝土板是否进行压浆，取决于板块裂缝的多少、相邻板块的裂缝情况、压浆板块段落的长短、压浆操作及断板破碎重铺基层的难易程度，从而根据原混凝土板是否具有压浆价值，决定对原混凝土板是压浆利用还是拆除。

（2）钻孔孔位布置。根据原混凝土面板沉陷及裂缝情况确定钻孔位置，每块板不少于5个钻孔。另外，钻孔位置距板自由边缘和裂缝的边缘距离不得大于30厘米。

（3）压浆材料要求及灰浆配比。根据压浆施工工艺特点，压浆混合料既要有良好的流动性，便于加压输送到板底；又要成形后有足够的强度。因此，压浆混合料所用材料及配合比对压浆效果起决定作用。本工程采用水泥粉煤灰浆作为压浆混合料。配合比为：水泥：粉煤灰：水：膨胀剂=1：0.45：0.5：0.07。

2.2 混凝土路面破碎板处理技术

原混凝土路面板断裂、沉陷、错台等病害严重，压浆利用价值不高的，将采取破碎处理。

混凝土路面养护应引起高度重视，要抛弃互凝土路面一劳永逸、重修轻养的认识，养护投入不足就是这种认识的直接体现。混凝土路面板缝灌注不及时、不持久、路面排水不畅，是造成唧泥、板底脱空，出现断板的原因之一。要转变观念，增加养护资金投入，坚持预防为主，充分利用高新检测技术手段，进一步开展刚性路面的无损检测和评价技术研究，加强破损路面再生利用技术的研究，为提高混凝土路面养护和改造技术水平提供技术保障。

3 结论

一级公路路面的破损情况因路基、路面的类型、地区、气候和交通等差异而不同。从大的方面可分为结构性破损和功能性破损两大类。结构性破损是由于路面各结构层的承载能力不能抵抗现有行车载荷的反复作用，而产生路面结构整体性破坏，其结果反映到路面上就是各种形状的裂缝，如龟裂、块裂、纵裂和横裂；功能性破坏是由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起的，反映在路面上则是平整度降低和车辙加深。根据路面破损成因有的放矢地进行防治是提高路面质量的必经之径。