沥青混凝土路面变形成因及预防

沥青混凝土路面变形成因及预防

潘莉莉

潘莉莉

大连城际路桥工程有限公司辽宁大连116050

摘要：沥青混凝土路面具有行车舒适、强度高、耐久性好、施工方便、维修快捷等特点，在我国公路工程建设中被广泛地应用。但是由于沥青混凝土配合比设计、路面施工工艺、路面施工质量等原因，沥青混凝土路面变形成为沥青路面的常见病害。从我国沥青路面的破坏现象分析，变形类病害中车辙、拥包、滑移、沉陷问题尤为突出。不但影响行车舒适性，而且严重影响交通安全。

关键词：沥青混凝土路面；变形；成因；预防

一、沥青混凝土路面变形病害分类及成因

1、车辙

车辙是车辆在路面上行驶后留下的车轮的压痕。过去，人类广泛应用马车，在泥土路上走，由于土路较软，车过后路面就有压痕，雨后，路面有泥水压痕更深。现代路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。路面车辙深度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。车辙大多发生在重车行车道上，实行渠化交通的高速公路最明显。在车道横断面方向上表现为W形或U形。车辙在行车荷载重复的反复作用下，有扩展和累积趋势。

（1）压密型车辙

由于面层碾压不足，开放交通后被车辆压密而形成的车辙。这类车辙一般是由于路面施工质量控制不严造成的非正常病害，在通车后第一个高温季节混合料始终继续压密，经过交通荷载反复作用，密实度不断增大，最终呈现稳定的状态。它不仅产生了压实的变形，而且平整度呈现飞速下降趋势，形成了明显的车辙。

（2）磨耗型车辙产生原因：

路面结构呈稳定状态的情况下，在车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，轮胎磨耗了路表，面层集料颗粒逐渐脱落；在冬季路面铺撒防滑料(如：瓜子石、砂)时，磨损型车辙会加速发展。车辙深度一般在5mm以内时不需处理。

（3）结构型车辙产生原因：

这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足，或者因为超载车辆的行车荷载超过了路基、路面各层强度，在交通荷载反复作用下产生向下，在沥青面层下包含路基内发生各结构层永久变形。

（4）失稳型车辙（又称为流动性车辙）

这类车辙是由于沥青混合料中颗粒之间沥青膜在交通荷载产生的剪切应力的作用下，产生了剪切变形。在车轮载荷反复碾压作用下，应力超过了沥青混合料的稳定度极限，引起集料颗粒出现相对位移，面层材料失稳，凹陷和横向位移形成的。此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。外力作用下从而使流动变形得到不断的积累而形成了车辙。

2、拥包

拥包是指沥青混凝土面层因受车轮推挤而形成局部隆起的现象。拥包产生的原因主要有三个：

（1）沥青面层中沥青含量过多、粘度和软化点偏低，矿料级配不良，细料偏多，致使面层材料自身的高温抗剪强度不足，在行车作用下产生拥包。

（2）基层局部含水量过大，水分滞留于基层，或基层浮土过多，或透层沥青洒布不合要求等原因，影响面层和基层之间的结合，在行车水平力的作用下，使路面产生推移而形成局部不规则隆起的变形。

（3）由于下面层或基层局部强度不足或水稳性不好，在行车作用下使基层松软，形成局部拥包。

（4）施工质量差导致路面上下层粘结不好；沥青混合料摊铺不匀，局部细料集中。

（5）陡坡或平整度较差路段，沥青面层混合料易在行车作用下向低处聚积形成拥包。

3、滑移

滑移是指沥青混凝土面层与基层产生相对位移，并产生撕裂破坏的现象。这种破坏多发生在长大纵坡的临近坡底和坡顶处,且为重车行驶的一侧。在滑移破坏较为轻微的地方,一般出现细小的斜裂纹,与路中线成45°角;严重时则在斜裂纹的顶部出现横向裂缝,与斜裂纹相连,形成U型裂缝(月牙型),U型的顶部一般指向汽车作用力的方向。

（1）沥青混凝土面层整体滑移产生的原因

（2）沥青混凝土面层间滑移

4、沉陷

沉陷是因为路基和路面产生了竖向变形而致使路面下沉的一种现象，通常来说有均匀性沉陷、不均匀性沉陷与局部的较大面积的沉陷。其产生的主要原因是：

（1）地基产生的固结形变

在没有填筑路基前，地基处于天然固结状态。但是填筑路堤后，在路堤恒载和行车荷载作用下，地基土在受到路堤土的恒载作用下而逐渐产生了固结形变，直到达新的平衡的状态。

(2)土质路堑排水不畅，路床下部路基水浸润而产生不均匀沉降，引起路面局部下沉；

(3)路基强度不能适应日益增长的交通量，或者超载车辆造成的路基下沉；

(4)路基或基层强度不足或填挖路基强度不一致，在车辆荷载作用下，路基或基层结构遭破坏而引起沉陷，以及填挖方结合处沉降量不一致造车的沉陷；

(5)桥涵与相邻路基沉降不均匀而引起的沉陷。

二、沥青混凝土路面变形预防

1、车辙预防

预防车辙最好的途径是提高沥青混凝土的抗车辙能力，提高抗车辙能力主要从以下几方面着手：

（1）改善沥青混凝土配合比，设计时采用偏粗的级配或断级配，增加集料的粒径对于提高车辙的能力具有一定的效果，但是孔隙率不能太小，最小孔隙率临界值为4%。

（2）采用抗车辙能力较好的SMA沥青混凝土等。

（3）选择优质的沥青混凝土原材料

沥青：车辙和沥青粘度直接的相关，提高沥青的高温粘度是治理车辙有效的措施，因此施工时应该优选低针入度、高软化点的高粘度的沥青。

集料：在集料中的针片状骨料及破碎砾石不利于抵抗车辙，因为它缺乏棱角所以容易变形。

矿粉：必须保证足够的矿粉数量，从而减少游离沥青，提高沥青混凝土的高温稳定性。

（3）选择适宜的面层厚度

沥青混凝土面层厚度是影响车辙的一个关键因素。一般来说，路面厚度既要保证具有足够承载能力，同时又要具有较好抗车辙的能力。低于临界厚度时，沥青的面层越厚，车辙越严重，当超过临界的厚度时，车辙就随厚度的变化越小。

（4）严格控制施工质量

在施工的过程中要强化碾压，切忌片面的追求平整度而使压实放松。保证压实度，控制孔隙率的规范要求内，可以避免压实度不足而引起车辙。施工中存在的问题主要有：

①摊铺宽度过宽，混合料离析比较严重，造成级配偏差，产生软弱的混合料；

②现场施工组织差，造成沥青混合料温度过低，碾压时初压、终压温度控制的不好，或碾压不及时，漏压；

2、拥包预防

（1）控制沥青混合料的沥青含量，采用高粘度、高软化点的沥青，调整矿料级配，提高沥青混凝土面层的高温抗剪强度。

（2）透层沥青洒布前，控制好基层含水量，清扫吹净基层浮土，透层沥青洒布尽量均匀，保证面层和基层之间的良好结合形。

（3）沥青混合料摊铺中的离析现象，不能使局部细料集中。

3、滑移预防

（1）保证透层沥青撒布量，并且要保证撒布均匀

（2）透层沥青洒布前，控制好基层含水量，清扫吹净基层浮土，透层沥青洒布尽量均匀，保证面层和基层之间的良好结合形。

（3）清除破碎松散的基层材料，撒布透层后用沥青混凝土找平，并用压路机压实

4、沉陷预防

（1）不采取当年路基当年路面的施工方法。路基成型后开放交通，按照砂土公路养护，以便路基沉降稳定。

(2)采用透水性好的路基填料，保障路基排水通畅，避免路基水浸水产生的不均匀沉降。

(3)填挖方结合处要挖土台阶，分层碾压时，路基填料虚铺厚度不得大于30cm，避免沉降量不一致造成的沉陷。

分层碾压厚度要严格控制，对于压路机难以碾压的部位，要用动冲击夯夯实。

参考文献：

［1］沈金安，李福普，陈景.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策

［M］．北京：人民交通出版社，2004：157－217．