沥青路面早期裂缝产生原因浅析

沥青路面早期裂缝产生原因浅析

余倍倍胡颖王守策

湖北省交通运输厅京珠高速公路管理处湖北武汉430056

高速路作为我国经济领域中重点投资建设的基础产业之一，正已前所未有的规模和速度蓬勃发展，到2014年底，中国高速公路通车总里程达到11.2万公里，超过美国居于世界第一，但是随着使用年限的增加，道路疲劳、基层面层的开裂在所难免。半刚性基层沥青混凝土面层的路面结构形式在全国得到了普遍的推广和应用。然而，近年来新建的部分路段沥青混凝土路面设计使用年限为15～20年。在通车运营2～3年后，便出现不同程度的早期损害。从其破坏程度和危害性来看，早期反射裂缝直接导致的路面结构性破坏大显突出，在2009年湖北京珠339km沥青路面裂缝已达30万米，裂缝数量之多，可见一斑。

结合湖北京珠近十年来的路面实际情况，重点分析裂缝形成的原因及如何在施工阶段采取更有效的方法和措施，进一步消除施工中遗留下的潜在隐患。

1、早期反射裂缝的表现形式

沥青混凝土路面在使用过程中开裂的形式是多种多样的，但就早期裂缝而言，一般情况下多为反射型裂缝，即对应裂缝，主要分布在行车道或路中部位。从裂缝形态又分为横向裂缝和纵向裂缝，大多为纵向开裂网状扩展，其显著特征是产生初期为隐形裂缝，在沥青混凝土面层上没有任何外在迹象；发展至中期时，裂缝已贯穿整个沥青混凝土面层厚度，缝口下宽上窄，基层或上路床有明显的应力破坏，扩展速度较快。此种裂缝一旦产生。在环境因素（温度和水）的负效应和行车荷载的反复作用下，迅速向四周扩展，形成裂缝带直至贯穿整个路面宽度，造成难以修复的结构破坏。

2、早期反射裂缝的产生原因早期反射裂缝的产生主要是由于基层开裂或路基不均匀沉降形成的。

2.1由于半刚性基层具有良好的板体性，容易达到较高的强度和平整度，对提高后序的沥青混凝土面层的整体质量起到关键作用，所以，目前国内的高等级公路多采用水泥稳定碎石或水泥稳定砂砾等形式的半刚性基层作为路面的承重层。因为半刚性基层的施工作业面长且备料数量大，施工单位很容易造成养生不到位或用料质量差（多指级配不良），使基层出现干缩或温缩型裂缝。因早期的裂缝现场检测的结果大多是合格的，所以施工时往往忽略，直接摊铺沥青混凝土面层。

2.2由路基不均匀沉降形成的路床裂缝，主要出现在半填半挖路段和土质较差的路堑地段，半填半挖路基的填挖结合部位因所修台阶未挖至坚硬土层或碾压不到边，路基完工后往往形成斜状的沉降滑移带，而新填土部分的沉降量比原状土要大，经历自然沉降期后就造成了路床裂缝的产生，并向上逐渐扩展。通过实地调查，部分道路的路堑地段因地质是冲积带等软弱地质，仅将上路床翻松压实30㎝后大多达不到设计的承载能力，受到外部荷载作用时就形成沉陷推挤现象，从而边形成了路床开裂。

3、早期反射裂缝的扩展

早期反射裂缝其本身对沥青混凝土面层的危害并不是很大，其危害主要在于路表水沿缝隙不断进入路面结构内部，致使路床或半刚性基层顶面出现水化软弱层，而路床和路面基层作为道路的主要承重层，如果不能很好的传递和扩散运营车辆的行车荷载，使沥青混凝土面层直接承受全部应力，必然造成沥青混凝土面层迅速开裂。

在未施加任何荷载，温度变化幅度较大时，基层的裂缝也会因为热胀冷缩而缓慢发展，同时给新铺的沥青混凝土面层传递一个附加拉应力。从理论上来看，当这个拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，裂缝就在沥青混凝土面层的顶面产生，并向下延伸，这种裂缝称之为温度型裂缝。当加载车经过开裂基层时，沥青混凝土面层向下传递荷载（冲击力和压力），在基层裂缝处产生剪切应力，当这个剪切应力超过沥青混合料的临界极限时，对应裂缝就在沥青混凝土面层底部产生了。加载车辆继续多次施载后，裂缝就由底面扩展至沥青混凝土顶面，这种称之为荷载型裂缝。

实际上，新建沥青混凝土路面开放交通后，单纯的温度型反射裂缝是不存在的，往往是荷载型反射裂缝先产生后，温度变化进一步加速裂缝的扩展，两者共同作用和影响裂缝的发展。

如果裂缝中流入雨水后，继续施载。沥青混凝土面层在重载作用下，随之出现了沉陷和网裂，裂缝率达30%以上，远远超出了我国公路使用养护的极限规定。

4、早期反射裂缝的防治对策

对于路表裂缝，有些公路养护机构仅使用封层罩面等处理方法，这只能是治标不治本，增加养护费用。因此，需要对沥青混凝土面层的早期反射裂缝从设计、施工、检验等多方面进行综合防治，做到防患与未然。

4.1半填半挖路基的填挖结合部位施工时，分层设台阶，台阶宽度的控制以挖至原状坚硬土层为宜，且不小于1m，全宽压实，边角部位使用小型夯实机具有效夯实，压实顶面预留2～4%单面排水横坡，并做成一个重要工序认真检验。从实际上看，有一部分施工单位就是因为忽视了这道工序而受到损失。

4.2地质较差的路堑地段应会同设计、业主、监理单位共同现场查看，视具体情况进行换填或加固等处理。并在路基验收时重点加强对路堑地段的弯沉检测，地质不良地段的弯沉测试反应较灵敏。

4.3半刚性基层施工时，根据实际情况，适当增加基层用料的抽检频率，确保基层用料的质量；优化基层的配合比设计，在满足设计强度的前提下，尽量减少水泥剂量，以减少干缩裂缝的产生，基层施工后七天内的养生要及时到位，避免暴晒或受冻，并加强养生期间的交通管制。对已产生裂缝的路段，通过裂缝检测，视具体情况进行加固或返工处理。

4.4沥青混凝土材料设计时，适当增加沥青用量，减少混合料的空隙率，可延缓裂缝的扩展，增加沥青混凝土路面的使用寿命。另外，加强碾压使沥青混合料达到较高的密实度，也有利于减少反射裂缝。

5、结束语

防止路面的早期裂缝的产生；应在路基上的施工，减少路基下沉；提高基层的强度，做好沥青路面配合比的控制。

参考文献：

[1]《中国公路建设指南》