宣威市地方公路管理段
摘要：沥青路面具有很多优点，在公路与城市道路修建中已广泛应用。作为路面用材料，沥青应该是最理想的选择，到目前为止，还找不出比它更适合的路面用材料。但是沥青路面也有一些缺点，虽然沥青路面设计是建立在层状弹性理论基础上的耐久性设计，但沥青路面仍然存在设计年限内发生的早期破损现象。而且现在的农村公路车流量有所增加，超载车也很多，加重了公路的负担。沥青路面的早期破损是指，在设计寿命前期，沥青路面所发生如坑槽、车辙、开裂、松散、沉陷、拥包、泛油、啃边等各种形式的路面破损。而坑槽是沥青路面的典型病害，严重影响路面的平整度和行车的舒适性。在交通荷载和水的综合作用下,破坏会较快发展，给行车安全和人民群众的生命、财产安全带来严重危害，所以要及时修补。
关键词：沥青路面；早期破损；坑槽修补
一、首先谈谈沥青路面早期破损的原因。
（一）施工方面的原因
1、路基压实不足。公路穿过村庄的地段，路基压实多少都有点问题，因为压路机不敢开振动，要么只开小振或静压。现在都讲以人为本，我们修农村公路，经常遇到这个问题，还真让人头疼。由于路基压实度不足，出现不均匀沉陷，则会导致沥青路面出现纵向裂缝和横向裂缝。还有在所通车的各级公路中，“桥头跳车”是一个普遍存在的质量通病，其主要是由于桥台与路基衔接处压路机碾压不到位及桥背填料差，造成局部路段路基压实度不足而出现路基不均匀沉降，导致路面出现坑洞、纵横向裂纹、破损、桥头沉陷、跳车等现象。
2、路基沉降。公路建设中，不可避免地有部分路段要穿过水田、沼泽、淤泥等软土地基，路基修筑在软土地基上时，对软基的处理不彻底，或软基处理后没有沉降稳定以及路基高填方路段碾压不密实、未严格分层碾压、未经施工后沉降稳定就进行沥青路面修筑，往往就会发生路基失稳或过量沉陷，从而导致沥青路面破坏或不能正常使用。
3、路面基层施工质量低劣。由于抢工期、赶进度、造成料源紧缺，原材料质量难以保证，半刚性基层没有合理的龄期，或基层施工粗糙，使得基层（底基层）质量低劣，造成基层网状开裂破坏，若反射到面层，即为面层出现网状开裂。水从裂缝处下渗到路基中，在行车荷载作用下会出现唧泥，造成沥青面层的早期破损。
4、沥青面层本身的破坏。这是造成沥青面层早期破损的主要原因，根据影响因素又分以下几种情况:
4.1由于水产生的破坏。沥青面层中水的来源有地表水、路基中毛细水上升及大气降水渗到沥青面层中而排不出去。造成沥青路面渗水的主要原因有：①沥青混合料级配不合理，缺少中间集料或细集料，导致沥青混合料孔隙率大，封水效果差；②沥青混合料温度偏低，导致碾压不密实，粒料间隙大，无法封住地表水及自然降水；③沥青混合料温度过高而焦化，沥青失去活性，导致混合料松散；④施工时压实度达不到要求，混合料空隙过大而形成渗水。这样在汽车荷载及温度变化的作用下，沥青面层容易产生破坏。沥青混合料在饱水后石料与沥青粘附力降低，易发生剥落、松散、从而降低沥青路面的抗剪强度。
4.2由于沥青面层集料离析。沥青面层集料大小颗粒离析局部粗集料偏多，细集料偏少，出现通常所说的料窝，则不易压实，矿料与沥青的粘结力小，抗剪强度低，容易出现松散，以后更是会出现小坑塘，局部细集料偏多，粗集料偏少，热稳定性差，则容易出现车辙、拥包等破坏。在施工中运输和摊铺过程都很容易造成粗细颗粒离析。热拌沥青混合料特别是粗粒式沥青混合料，从拌和机向运料汽车上放料时，由于落高大，易出现沥青混合料离析。沥青混合料从运料车上倒入摊铺机受料斗时，还可能会再次出现离析。
4.3沥青混凝土铺装层偏薄。在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，有的设计桥面铺装层厚度偏薄，有的厚度小于5cm；加上其层间不按规定均匀洒布粘层油，使得汽车高速行驶时，轮胎后产生真空吸力，在行车荷载的连续作用下，容易出现坑洞。
4.4沥青被油溶解。在施工过程中由于施工机械在路面上停留而漏油，会造成沥青被柴油溶解，使沥青与矿料之间粘结力降低，使路面产生剥离、松散、出现坑洞。
4.5沥青面层的压实度偏低。沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性影响非常重要，压实度的大小直接影响着沥青路面的使用质量。有些单位在施工时对压实度的重要性认识不足，片面追求平整度，而放松了对压实度的控制。通车后平整度迅速衰减，面层变形明显。应该明确，平整度固然重要，但压实度更重要，必须在确保压实度的前提下来提高平整度。
（二）原材料原因
1、所使用的沥青性能不过关。沥青路面铺筑所使用的沥青混合料主要由沥青结合料、粗集料、细集料和矿粉等多种成分组成的复合材料。要求沥青材料具有优良的粘结力、抗老化性能、高低温稳定性能。另外，随着国民经济的蓬勃发展，公路超限运输现象严重，对沥青材料的性能提出更高的要求。沥青材料性能不过关是沥青路面早期破损的主要原因之一，普通沥青已不能完全适应形势发展的需要，目前修建的高等级公路及城市道路的沥青路面已开始使用改性沥青。
2、碎石的压碎值、磨耗值不符合要求，或使用酸性矿料，造成沥青混合料的稳定度偏低，引起沥青路面早期的剥落。
3、矿粉（填料）的细度对沥青混合料质量至关重要，沥青与矿粉的交互作用影响沥青混合料的抗剪强度。矿粉粒度小，比表面积大，其比表面积约占矿料比表面积的80%，当矿粉较目标配合比时的矿粉平均粒径增大一倍时，则矿粉比表面积是原比表面积的1/4。这样，就会有较多的沥青不能直接与矿粉表面交互作用形成结构沥青，而形成了较多的自由沥青，降低了沥青与矿料之间的粘结力，在行车荷载的作用下形成泛油，因此控制矿粉的质量十分重要。而目前，矿粉的质量很不稳定，往往粗细不均匀，甚至潮湿结团；或由于矿粉运至工地后，防雨防潮措施不良，造成矿粉潮湿、结团。而在拌和机内，矿粉是不加热的，造成沥青与矿粉拌和不均匀，影响沥青混合料质量。
二、通过以上的分析，对沥青路面早期破损可采取以下的预防措施：
1、地基沉降预防措施
软土地基的排水固结是比较长的过程，因此，对软土地基，一方面要根据软基情况采用可行方案进行认真的加固整治，一方面要留有比较长的沉降时间，可将软土地段沥青路面施工安排在最后，特别是对采用砂垫层、打塑料排水板等方法进行软基处理的地段，填土后要埋设沉降观测设备，定期进行观测，待地基的沉降基本稳定后进行施工。
2、路基及路面基层施工的预防措施
保证路基压实度符合规范要求，为消除桥头沉陷，对桥背填土，可用整体性好的材料如石灰土、二灰（石灰与粉煤灰）混合料、无砂大孔砼填筑。确保路面基层的施工质量，半刚性基层要在足够的龄期后才能进行沥青面层的施工。
3、沥青路面施工的预防措施
（1）严格控制沥青混合料的拌和质量，拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率，严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标，必要时对混合料进行特殊配合比设计。
（2）设置沥青混合料成品料仓，控制成品料仓料位，防止卸料离析。
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（3）提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时，运距不能过远，摊铺温度应控制在130℃～160℃（根据下卧层表面温度和沥青混合料压实厚度适时调整）为宜，摊铺厚度均匀，保证沥青面层的压实度，压实设备数量应配套，速度控制在2m/min左右，碾压遍数不能太少，以免混合料孔隙过大；一般不能进行补料，尤其是下面层；基层雨后潮湿未干，不得摊铺，更不得冒雨摊铺；纵向、横向接缝应紧密、平顺，各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。
（4）对桥面铺装层应按正常路段的上面层与中面层厚度进行设计，在水泥混凝土桥面上加铺沥青混凝土铺装层时，按规定洒布粘层沥青。
（5）施工机械在已铺好的沥青路面上停留，应在机械下面铺垫塑料薄膜或采取其他防油措施，防止油漏到路面上。
4、原材料及管理措施
（1）加强原材料的检验工作，对质量不符合要求的材料，绝不能使用，并不准运入工地，已运入工地的，必须限期清除出场。同时施工单位质量保证体系对每批进场材料进行检查，对材料的数量、供应来源、储存堆放进行标识清楚。
（2）混集料的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉，确保混合料的抗剥落性能，同时应尽量降低骨料的含水量。混合料使用的矿粉要进行搭棚存放，作好防雨防潮措施。
（3）加强沥青混合料材料配合比的控制，施工单位自检体系要严格控制材料规格、用量和矿料级配组成及沥青用量。
（4）施工前检查设备，在沥青路面施工前，施工单位要配合监理对拌和厂、摊铺、压实等施工机械设备的配套情况、性能、计量精度等进行严格检查，对不符合要求的机械设备，应进行更换，直至符合要求。
三、了解了沥青路面的早期破损，再来谈谈沥青路面坑槽破损和维修机理。
1、坑槽破损主要表现形式
（1）表面层产生坑槽：由于沥青路面上面层混合料局部空隙率较大、沥青与石料问的粘附力不强，路表水（雨水或雪水）进入并滞留在表面层沥青混合料中，在行车荷载尤其是重载车辆的不断作用下，产生的动水压力使表面层的沥青从石料表面剥落下来，沥青路面便会出现局部松散破损。散落的石料被车轮甩出，路面自上而下逐渐会形成坑槽。这类坑槽通常深度为2～5cm，沥青路面早期破坏中是各类坑槽中最早产生，也是产生数量最多的一类。
（2）表面层和中面层同时产生坑槽当沥青路面表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混合料，而底面层为空隙率较小的密级配沥青混合料时，路表的自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。行车荷载的作用使得中、上面层内的沥青剥落，沥青混合料失去粘结强度，导致路表面产生网裂、形变（局部沉陷）和向外侧推挤，并最终出现粒料分离。粒料被行车作用带离，最终形成坑槽，此类坑槽完全形成后深度一般为8–10cm。由于近年来高速公路的中上面层均采用密级配混合料，同时对预防性养护的重视，对坑槽及时修补，因而此类坑槽产生数量不是太多。
（3）底面层和基层问产生坑槽此类病害容易发生在翻浆现象非常严重的路面，在重载车辆作用下，自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。在动水压力和孔隙水压力的反复作用下，使得整个面层范围内的基层粒料出现松散，并反射到面层，形成恶性循环。最终会导致坑槽出现。这类坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且绝大多数都在车流量较大的行车道上或重载车辆较多的道路上。发生该类病害时，通常基层也已严重破坏，而且在形成坑槽之前路面亦表现出其他破坏现象而需要治理。因而该种病害相对来说很少。
2、沥青路面坑槽的维修机理
沥青路面产生坑槽破损不仅严重影响路面的表面功能和使用性能，更对安全有很大的影响。坑槽及时修补的功效，总的来说可以概括为如下几点：
（1）恢复沥青混凝土路面的表面功能，恢复行车的平顺性和舒适性。
（2）坑槽的破坏减薄了结构层，及时修补能恢复路面的局部强度和承载能力，延长路面的使用寿命。
（3）弥补坑槽破损处原有路面的强度和耐水性的不足，具有明显的补强作用。
（4）改善破损处承受车辆和水等外部荷载的进一步破坏扩展，做到防治结合。
3、坑槽修补材料的研究
（1）坑槽冷修补材料这类快速补路材料呈黑色颗粒状固体，有石油溶剂气味。不溶于水，无腐蚀性，符合环保要求。一般有2种集料规格。第一种主要骨料粒径为8–10mm，可用来修补深度在30mm以上的坑槽：另一种主要骨料粒径为3–5mm，可用来修补深度在30mm以下的坑槽。
该种材料无需加热或搅拌，无需特别工具或技能，操作简单方便，自由流动性高，与其他材料粘结性强，可以在低温、酷暑等气候下实现对路面坑槽的全天候修补。修补完工可立即开放交通，解决了传统路面因受养护期、气候、材料最低购买量的制约，而使路面坑槽不能及时修补。或者在修补过程中严重影响交通的固有弊病。其一般为桶装，密封桶装储存可长达10个月以上。开桶后，用剩余料不会短时硬化固结，在1个月内仍可正常使用。
（2）坑槽热修补材料用于日常养护的热修补材料主要为各种规格的沥青混合料，由于一般的坑槽只有5cm左右，为了保证修补处的压实度，不发生离析现象。根据实际经验，选择日常用的热料规格主要为AC-16或AC-13及添加改性剂的这类粒径较小的集料。
4、坑槽修补工艺的研究
（1）冷料冷补工艺：该施工工艺主要用于应急性修补，通常先要开槽成型，将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除，倒入冷补料。松铺系数为1.2–1.5，摊铺均匀，保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实（日常施工时通常采用平板夯，如遇特殊情况可直接使用夯锤），深度在6cm以上的坑槽必须分层投料夯实。若密实度不足，则经车辆行驶碾压，修补处会略有下沉，此时不必挖除坑内原填冷补材料，只需将更细一级的冷补料铺上压实即可。为防止此类情况的发生，通常使修补后坑槽地表面略高于周围路面约5～10mm）。运行一段时间后，修补处即会与路面持平。每桶25kg装的冷补材料可修补面积约为50cm×50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷补材料只需要大约10min即可开放交通。
（2）热料热补工艺：随着养护设备的发展，逐渐采用加热设备进行路面的就地热修补，能较好地解决接缝的问题，并且热修补技术明显提高施工质量。市场上使用的设备如英达科技公司生产的“修路王”设备以及河南高远养护公司生产的热修补设备等，其主要原理是采用100％高强度辐射热加热墙，先将沥青路面加热、耙松、喷洒乳化沥青，使沥青料再生，再加入热的新料，用自带的压路机将其压实，能够达到很好的修补效果。
（3）热料冷补工艺：热料冷补适合于雨天抢救性修复。通常路面在通车几年后，一场雨会引起全线路面出现几百、上千个坑槽。为了确保行车安全，可以利用热修补设备的加热仓保温热料，沿线填补坑槽。此时不用对原始坑槽进行处理，填满后直接压实，待好天后用加热墙对原修补坑槽接缝处进行加热处理。这样既达到了道路安全防范的应急处理，同时也不影响路面的修补质量，此措施越来越多地被高速公路养护单位在雨天施工时所采用。
5、修补工艺的寿命周期费用分析
（1）冷修补技术根据养护的大量实践，对于冷补材料修补坑槽，可以充分发挥施工方便、开放交通快的优点，但由于与原路面较薄弱的粘结性，在行车荷载和雨水的不断冲刷下其最终的修补寿命通常达到2个月左右即需要再次处理。对于50cm×50cm的表面层坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。这是一种应急性的修补措施。可以解决临时性的影响安全的坑槽修补。但作为全线的日常使用，相对来说价格偏高。
（2）热修补技术就地热修补技术通常需要配备较昂贵的修路设备，一次性投资较大，但是每次的原始材料成本非常低，相当于沥青混合料的材料价格加上所耗费的液化气价格，通过对路面病害修补的合理安排、统筹规划，日常养护成本将可以降到最低。通常采用热修补技术修复的坑槽能达到1年以上才需要再次修补，而有的已达到了永久性修复的水平。对于具有独立养护职能的高速公路养护单位，采用大型热再生修路设备，无论从经济效益，还是公路养护质量，均具有明显的优势。
四、结束语
路面早期破损已成为沥青路面的主要危害之一，在工程施工中根据其成因从路基、路面基层及底基层施工、沥青面层施工到原材料控制，有针对性地采取一系列预防和改善措施，同时按全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工全过程，每道工序的质量进行严格的检查、控制，才能减少沥青路面早期破损的发生，从而提高沥青路面的建设质量。对于沥青路面坑槽的修补问题，除与修补材料的性能有很大关系外，还在很大程度上取决于坑槽修补的工艺方法。在实际养护作业中的冷料冷补、热料冷补以及热料热补3种工艺，认为冷料冷补作为应急性修补具有很好的适用性；而热料冷补适合雨天大量的坑槽修补；热料热补尽管初期设备投资较大，但通过病害修补的合理安排，其每次的养护成本并不高，并且修补的质量明显优于其他工艺，是公路养护单位日常养护的首选工艺。
参考文献：
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[4]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]；人民交通出版社；2001年
论文作者:李,琳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/6
标签：沥青论文; 面层论文; 路面论文; 沥青路面论文; 材料论文; 路基论文; 压实论文; 《防护工程》2017年第28期论文;