從瀝青路面的病害反思設(shè)計

從瀝青路面的病害反思設(shè)計、施工中的認識誤區(qū)曠小林曠小東（江西公路開發(fā)總公司南昌330006）（北京華宏監(jiān)理公司廣東分公司廣州510606）摘要：本文作者曾參與多條高速公路的建設(shè)，近幾年來從事高速公路的管理（收費、養(yǎng)護、路政管理）工作，在養(yǎng)護過程中發(fā)現(xiàn)高速公路的絕大部分病害出現(xiàn)在路面結(jié)構(gòu)，有些病害完全是設(shè)計、施工過程中的認知錯誤引起的，本文欲就這方面的問題進行探討，期望能為高速公路的設(shè)計和施工管理人員提出一些參考意見，提高我省的高速公路的設(shè)計和施工水平，減少高速公路的養(yǎng)護費用。關(guān)鍵詞：道路工程；高速公路；瀝青路面；病害反思０前言瀝青路面以其施工快捷、行車舒適、養(yǎng)護簡便等優(yōu)點，目前已成為高速公路的首選路面結(jié)構(gòu)，全國幾乎所有高速公路均采用瀝青路面，江西省也不例外。但瀝青路面也存在受氣侯影響大，質(zhì)量控制困難等困擾，特別是我國版圖遼闊，全國氣候差異很大，水文地質(zhì)情況千差萬別。交通部制訂的設(shè)計、施工規(guī)范為適應(yīng)全國范圍內(nèi)氣候和地質(zhì)方面的巨大差異，所以彈性很大。江西省氣候四季分明，冬季寒冷路面結(jié)冰，夏天炎熱路面溫度高達攝氏70℃-80℃，雨雪天氣多，降水量大，地下水豐富，水文地質(zhì)復(fù)雜。為確保我省修筑的瀝青路面的質(zhì)量，交通部門的設(shè)計、施工和建設(shè)單位的廣大工程技術(shù)人員，多年來積累了不少有益的經(jīng)驗，但也暴露了一些認識誤區(qū)。特別是在如何科學(xué)地理解和執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范方面，存在機械片面性的死套標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范而忽視當(dāng)?shù)靥厥庾匀粭l件的情況。在施工過程1高速公路瀝青路面一些主要病害和原因分析梨溫高速公路2002年12月28日建成通車，營運2年以來，該高速公路路基、橋涵等構(gòu)造物基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)大的質(zhì)量問題，但瀝青路面的病害不斷出現(xiàn)，現(xiàn)將一些主要的病害進行分析。1.1路面坑槽路面坑槽是高速公路的主要病害之一，主要是路面滲水不能及時排除造成的。一般下雨時間超過一收稿日期：2005天，路面就會出現(xiàn)坑槽，連續(xù)降雨超過一周就會大量出現(xiàn)坑槽，坑槽的深度也由上面層（4cm）擴展至中面層（10cm）和下面層（16cm），坑槽的大小也由方圓10cm左右擴大到50cm甚至更大。由于高速公路行車速度快、噸位大，路面坑槽如不及時修復(fù)，除會導(dǎo)致路面更深層次的破壞外，更會引起車毀人亡的嚴重交通事故。所以路面坑槽是我們養(yǎng)護的重點，一旦出現(xiàn)坑槽哪怕只有一個也要立刻組織修復(fù)，任務(wù)十分繁重。我處歷年坑槽修復(fù)統(tǒng)計見表１。表１梨溫高速公路K62-125坑槽修復(fù)統(tǒng)計表年份個數(shù)面積（m2）費用（元）備注03年39853042.63204433.5004年14921397.69317268.5605年786737.53133060.701-3月圖11.2裂縫由于裂縫造成路面破壞的現(xiàn)象在梨溫高速公路也十分嚴重，最嚴重的裂縫都是由水穩(wěn)基層反射到瀝青面層，導(dǎo)致瀝青面層裂開成2-３道間隔5cm原因分析造成水穩(wěn)基層大量出現(xiàn)裂縫進而導(dǎo)致瀝青面層破壞的原因有以下幾方面,一是水穩(wěn)基層水泥含量過高,致使半剛性結(jié)構(gòu)剛性化,自然要發(fā)生裂縫；二是由于工期緊、反季節(jié)施工，路基和路面墊層彎沉達不到要求，在路基頂層填料中摻入水泥、石灰等材料強行硬化，在墊層中摻水泥甚至直接將水穩(wěn)料替換墊層料，這些不計代價的應(yīng)急行為，雖然短期內(nèi)使路基和路面墊層彎沉達到了要求，驗收過關(guān)。但也致使路基板結(jié)裂縫，墊層板結(jié)裂縫起不到隔斷毛細水以及路基和基層之間緩和層的作用，因而導(dǎo)致水穩(wěn)基層裂縫加急，最終反映到瀝青路面就使裂縫更加嚴重。裂縫處理對裂縫的處理十分繁瑣，為確保安全必須先封道再處理。因裂縫是由下向上反射,須將3層瀝青面層切開至基層,為防切口滲漏須切成臺階狀,若水穩(wěn)基層已破壞須清除后用水泥混凝土更換，那是因為重鋪小面積水穩(wěn)無法壓實，養(yǎng)生7天后，按瀝青路面施工工藝分3層補鋪裂縫處瀝青料。為防重新開裂在水穩(wěn)基層頂部和下面層上面各加鋪一層抗拉強度80KPa的玻璃格柵。因裂縫處理面積小無法使用大型壓路機只能用小壓路機，而高速公路大量行駛的超載的大噸位汽車其沖壓力遠大于小壓路機的壓力，所以補鋪的瀝青上面層必須高出原路面，否則在車輛的沖壓下必將凹陷。但高出多少則必須反復(fù)試驗，目前我們試驗出在治超行動后，新鋪裂縫瀝青料碾壓后高出老路面1.2cm，在車輛碾壓下7天后新老瀝青面層剛好接平，保證了行車的舒適性，對試驗期間汽車不表２梨溫高速公路K62-１２５裂縫修復(fù)統(tǒng)計表年份裂縫量（條）長度（m）費用（元）備注0304209714.57360551.060573293.75138126.221-3月1.3車轍梨溫高速公路通車以來,車轍一直是最重要的病害,社會影響惡劣，修復(fù)費用巨大，2003、2004兩年包括施工單位缺陷責(zé)任期修復(fù)和梨溫公司自行修復(fù)的車轍，按單幅單車道（3.75m寬）計修復(fù)總里程已超過200km，修復(fù)單價約20萬元/km原因分析造成車轍的原因很多，但我省主要有以下幾方面，夏季持續(xù)炎熱高溫天氣、繁忙的交通和超載車輛以及瀝青路面自身的熱穩(wěn)性不夠等綜合所致。除去氣候因素和車輛為社會因素外，瀝青路面的熱穩(wěn)性問題這是我們必須認真面對解決的問題。如何從瀝青混合料的配合比和施工質(zhì)量管理方面確保瀝青路面的熱穩(wěn)性，筆者曾作文《淺析瀝青路面的熱穩(wěn)性問題》加以論述，這里不再煩述。但梨溫高速公路瀝青路面設(shè)計未采用新材料即改性瀝青，無疑也是一個重要原因，筆者曾有幸參加梨溫高速公路的設(shè)計審查，并和幾位年輕的專家提出梨溫高速公路應(yīng)采用改性瀝青路面，但被決策者以費用高和可靠性為由否決。2003年的高溫天氣同樣影響著兄弟省份的高速公路，筆者隨本公司組織赴外省高速公路考察學(xué)習(xí)時，就這個問題和兄弟省份的同行進行過探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用了改性瀝青的高速公路車轍較輕，未采用改性瀝青的高速公路和我省一樣損失慘重。由此可見采用改性瀝青對提高瀝青路面的熱穩(wěn)性還是有效的。本人高興的看到這個問題已引起江西交通廳的重視，泰贛高速公路已采用SBS改性瀝青，筆者感到由衷的欣慰。2認識誤區(qū)和因應(yīng)之道從上述高速公路瀝青路面的病害和原因分析，筆者深感造成這些病害的更深層次的原因，和我們在決策、設(shè)計和施工管理方面存在認識誤區(qū)大有關(guān)系，現(xiàn)就這個問題提出本人的一些看法。2.1誤區(qū)1：設(shè)計理念的絕對化江西為多雨省份，春季陰雨連綿，夏天暴雨成災(zāi)。如何確保雨季高速公路路面的抗滑性能，及時排除積水不對瀝青路面造成水害又不能沖毀路基，是高速公路路面排水設(shè)計的重大課題，多年來我省甚至全國在路面排水是采用散排還是集中排水？瀝青路面上面層為保證抗滑又不能滲水，骨料級配是采用開級配（斷級配）還是密級配(連續(xù)級配)？一直爭論不休，而且理念往往極端化和絕對化，常常顧此失彼，導(dǎo)致高速公路留下隱患病害不斷，為高速公路的養(yǎng)護帶來嚴重困擾。例如：溫厚高速公路為使路面排水不沖毀路基，采用集中排水；為防路面滲水上面層骨料采用致密的連續(xù)級配，雖然路面滲水較少水害造成的坑槽現(xiàn)象不多，但是因路面排水集中到排水口排出，雨季排水不暢，暴雨時路面積水成河，對高速公路行車造成了嚴重的安全隱患；有些地段因排水口設(shè)置不周，雨后積水更是長達數(shù)天，迫使高速公路管理單位重新設(shè)置了不少排水口和激流槽，既增加了養(yǎng)護負擔(dān)又破壞路基邊坡的整體美觀。又如：梨溫高速公路路面排水采用的是散排，上面層骨料采用開級配的抗滑表層，路面不積水雨季抗滑性能良好，但是上面層為開級配滲水量較大而路肩是混凝土，使得滲水無法排除，造成水害致使路面坑槽嚴重，更為嚴重的是為防路面滲水向中下面層滲透，中面層設(shè)計為防水層，油石比偏大、粗骨料偏少，導(dǎo)致熱穩(wěn)性不夠，這是造成車轍的主要結(jié)構(gòu)層。因應(yīng)之道瀝青路面的各路用性能水穩(wěn)性、抗滑性和熱穩(wěn)性之間，確實是互相矛盾，顧此失彼，加之要顧及路基穩(wěn)定，路面排水和防滲設(shè)計，要做到面面俱到完美無缺確實很難。筆者經(jīng)過長期思索并多次和有關(guān)人員探討后認為，要解決這個問題，還得運用毛澤東的哲學(xué)思想，抓住主要矛盾，因地制宜，設(shè)計思路避免絕對化、片面化，要全面的考慮問題。在此筆者提出以下建議：.1路面排水還是采取散排為主只有及時的排除積水才能保證路面的抗滑性，才能減少路面滲水造成的破壞。但在一些特殊的地段，如橋頭引道、填挖交界處和彎道內(nèi)側(cè)等排水比較集中處還是采用集中排水，并多設(shè)排水口和激流槽。.2路面上面層抗滑設(shè)計由于采用了散排設(shè)計，路面無積水無須設(shè)計成抗滑表層，在滿足抗滑指標(biāo)的情況下，上面層的骨料可考慮使用密級配，這樣上面層就具備了抗?jié)B性能，中面層就無須設(shè)計成防水層，可更多的考慮熱穩(wěn)性，這樣可減少車轍。.3配套設(shè)計要全面、周到因路面排水設(shè)計為散排，路堤邊坡的植物防護宜采用草皮，并以當(dāng)?shù)夭萜榧?，盡量不要橵種草籽綠化；路肩可設(shè)計為土路肩上植草皮綠化；橋面泄水管可設(shè)計為直通型以利排水通暢，管口應(yīng)盡量低于瀝青面層以利排除滲水；考慮到橋面脫離了大地，排水和溫度的調(diào)節(jié)能力大大低于有路基的路面。所以其瀝青面層的水穩(wěn)性、熱穩(wěn)性抗滑性以及冬季的抗松散能力應(yīng)遠大于路基段路面。但目前橋面瀝青料和一般路面料是一樣的，所以橋面瀝青面層的病害也遠比路基段的路面嚴重，筆者建議橋面采用水泥混凝土面層。2.2誤區(qū)2：急功近利不科學(xué)的片面性理解和執(zhí)行國家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范我省自梨溫高速公路以來，高速公路的建設(shè)期基本上都是2年，這是高速公路建設(shè)史上的奇跡，這也要求參戰(zhàn)各方業(yè)主、監(jiān)理和施工單位，更加科學(xué)和精密對工程進度、質(zhì)量和工期進行統(tǒng)籌，近幾年來的幾條高速公路建設(shè)工程質(zhì)量總的來說能通過交通廳和交通部的驗收，但也有相當(dāng)一部分的單項工程，由于施工組織不合理，不能按規(guī)范要求的工藝流程施工，有時還反季節(jié)施工，因而質(zhì)量不能過關(guān)，只好采取一些加大投入的急功近利的做法，以致留下后遺癥。以下列舉一些最終將影響瀝青路面質(zhì)量的此類行為。路基不按規(guī)范施工由于路基填筑不按規(guī)范松鋪厚度和壓實度施工，或因施工組織不力，致使路基成型期在雨季施工，彎沉達不到要求。而工期緊又必須立刻進行下一道工序――路面墊層的施工。于是在路基頂部（厚30cm-５0cm）范圍內(nèi)摻入水泥強行硬化板結(jié)，以達到彎沉要求，致使土基改性留下危害2.2.2路面墊層施工質(zhì)量得不到保證路面墊層施工，因級配不佳難以壓實板結(jié)或因在雨季施工墊層，導(dǎo)致墊層彎沉不達標(biāo)。同樣在墊層料中加入水泥甚至干脆用水穩(wěn)料代替墊層料壓實板結(jié)成型。2.2.3瀝青混合料的配合比設(shè)計瀝青路面面層的水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性以及冬季的抗裂抗松散性能，是非常矛盾的關(guān)系，如何確保它們均能滿足要求，瀝青混合料的配合比設(shè)計十分重要。很多施工單位的技術(shù)人員，甚至監(jiān)理人員在進行配比設(shè)計或?qū)徟鷷r，往往認為只要滿足規(guī)范馬歇爾試驗和水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性的要求即可。忽視了當(dāng)?shù)貧夂颉⒔煌顩r的特殊性，例如《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》高溫穩(wěn)定性的車轍試驗條件是：溫度60℃、輪壓0.7MPa，我們在2003年和2004年的高溫季節(jié)對梨溫高速公路路面的實測溫度高達70℃因應(yīng)之道.1關(guān)于彎沉彎沉是路基和路面各結(jié)構(gòu)層的綜合性檢驗指標(biāo)。如果僅把其當(dāng)作最終驗收標(biāo)準(zhǔn),而疏忽了施工過程的各中間環(huán)節(jié)的工藝控制及試驗檢測的嚴肅性和真實性,那絕對是失之偏頗。經(jīng)常聽到有關(guān)人員講，現(xiàn)在高速公路的質(zhì)量控制太難啦，工期太短沒有合理的工期，有時一些單項工程只有反季節(jié)施工，所以為求驗收過關(guān)只好單走偏門采取前述的極端措施。筆者認為工期的長短是相對的，時代在進步，科技在發(fā)展，現(xiàn)在的施工機械日益先進、施工工藝和材料日新月異，只要我們在管理上同時提高，不斷超越自我，高速公路建設(shè)2年工期是足夠的。筆者根據(jù)自身經(jīng)驗認為我省在高速公路建設(shè)過程中，在管理上有以下幾方面須注意和有待提高。1）開工日期的選擇十分關(guān)鍵好的開工日期，可使大部分的單項都在最佳的施工季節(jié)進行，各個施工環(huán)節(jié)均可有條不紊的進行，按部就班的進行各種檢測，上一道工序合格，才能進行下一道工序，這樣的話最終的彎沉肯定過關(guān)；反之，開頭不順，環(huán)環(huán)相扣，事事不順，許多單項只能反季節(jié)施工，那真是事倍功半！一般來說，一年中7月-８月開工比較有利，最遲不能晚于10月份。因為其時早稻已收割，接下來的秋冬季節(jié)少雨、河流枯水，利用這段時間可將所有的涵洞、通道、橋梁樁基和水中墩臺完成，水田、低洼地段的路基填筑１m以上。也就是說打通了主線的施工通道。這樣的話來年春耕和雨季對后續(xù)施工就不會造成太太的影響。如果102）施工管理手段還比較落后突出表現(xiàn)在工期的控制方面還是粗線條式。因氣候、施工環(huán)境等因素造成工期相對滯后時，往往就是采取不計成本加班加點或加大投入的辦法加快進度，和目前國際上一些先進國家，使用網(wǎng)絡(luò)圖控制進度，最合理的分配資源，最大化提高效益方面還有很大的差距。.2瀝青混合料的配合比設(shè)計瀝青路面混合料的配比設(shè)計，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)靥厥獾臍夂蚝偷刭|(zhì)情況以及某高速公路交通特征進行設(shè)計，這可以達到盡可能消除路面非常規(guī)性病害?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》修訂說明總則條款有這方面的依據(jù)，我國幅員遼闊，有很多重大特殊工程、專項工程以及某些特殊地區(qū)工程，使用特殊材料的工程，僅憑本規(guī)范有時尚不能滿足要求，有關(guān)部門應(yīng)該制訂具體性的補充規(guī)定或更詳細的操作規(guī)程。所以根據(jù)具體情況進行瀝青料的配比設(shè)計并不違規(guī)。2.3誤區(qū)3水穩(wěn)基層強度越高越好嗎?形中導(dǎo)致水穩(wěn)基層變性，由半剛性結(jié)構(gòu)變成剛性結(jié)構(gòu)，裂縫問題就極為嚴重。這些裂縫向上反射導(dǎo)致面層開裂成2-３道間隔５cm-10cm平行裂縫，不久破壞成５cm-10cm的寬縫。由于裂縫處形成了集中應(yīng)力，下基層受剪也要開裂。因而在同一斷面所有的路面結(jié)構(gòu)層全部裂開，雨水灌入路基，危害因應(yīng)之道.1水穩(wěn)基層強度控制筆者認為,水穩(wěn)基層的強度和水泥劑量的控制,應(yīng)嚴格按《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的水穩(wěn)層混合料組成設(shè)計控制，見表3。表37D強度（Mpa）最小水泥劑量（%）上基層3-５3%下基層１.5-2.5