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浅析二级公路沥青路面破坏的原因及结构设计
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内容提示：随着高速公路建设里程的增多，高速公路养护与一般干线公路养护基本分开。一般干线公路由于受资金的限制，路面结构设计受到限制。随着服务时间的增长，各种原因所潜伏的质量隐患就暴露出来，一般有裂缝、拥包、沉陷、车辙、波浪、坑槽、泛油、松散、推移、翻浆等。鉴于此，本文对二级公路沥青路面的破坏形式以及如何在设计方面进行改进进行了探讨。
【摘 要】随着高速公路建设里程的增多，高速公路养护与一般干线公路养护基本分开。一般干线公路由于受资金的限制，路面结构设计受到限制。随着服务时间的增长，各种原因所潜伏的质量隐患就暴露出来，一般有裂缝、拥包、沉陷、车辙、波浪、坑槽、泛油、松散、推移、翻浆等。鉴于此，本文对二级公路沥青路面的破坏形式以及如何在设计方面进行改进进行了探讨。
【关键词】二级公路 沥青路面破坏 结构设计
一、二级公路涵义
二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的5000～15000辆的年平均昼夜交通量，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的供汽车行驶的公路。二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用80Km/h，其路基宽度一般为12m，最小宽度为10m；二级公路作为集散公路时，混合交通量较大、平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用60Km/h，其路基宽度一般为10m，最小宽度为8.5m。二级公路路面类型应采用水泥混凝土结构或沥青混凝土结构。
二、常见沥青路面破坏形式
目前，我国二级公路沥青路面存在多种被破坏的现象，本文列举几种常见的破坏形式。（1）裂缝。路面产生裂缝的原因很多，包括非荷载裂缝和荷载裂缝，非荷载裂缝主要是温度裂缝和基层反射裂缝。温度裂缝一般有两种形式：一种是低温收缩裂缝，一种是温度疲劳裂缝。荷载型裂缝，即主要由行车荷载作用而产生的裂缝。（2）沉陷。该破坏主要是由于路基塌陷引起的。二级公路容易产生弹性和残余变形，残余变形影响了路基的稳定和路面的平整度。主要原因有：A.零填土中自由水分充分，压实荷载的大部分由空隙中自由水承受，土粒有效应力减小，土基不能充分碾压，难以达到足够的强度。B.零填及路堑路基对气候的变化敏感，水分和温度的作用使土粒吸胀和收缩作用明显，毛细水容易上升至路基工作区，使路基处于潮湿状态，降低了路基的承载力。C.因路基无填土，动载作用应力不能充分扩散即达天然地基上，促使地基变形沉降，或者使天然地基局部不均匀反映到路面上。（3）泛油。泛油是由于面层油石比过大，含油量过高而形成的。一般轻微泛油可撒石屑或粗砂，并用压路机或行车碾压处治；泛油较重的可先撒5mm～10 mm粒径的碎石，用压路机碾压，待稳定后撒石屑或粗砂，并用压路机或行车碾压。（4）车辙。车辙的形成大致可分为三个阶段：第一阶段是沥青路面进一步压密过程，时间持续较短，但变形快速增长。第二阶段是沥青路面压密稳定时期，该期间变形呈直线形稳定增长。第三阶段是由于沥青路面高温强度不足或抗永久变形能力不强，特别是在高温季节又有表面水浸入面层内部的情况下，容易产生剪切变形，使变形和应变速率迅速增大，直到破坏，也称为不稳定阶段。
三、预防二级公路沥青路面破坏的措施
1.合理进行路面结构组合设计
根据本地区的实际，不同的地区地理、气候、环境和经济发展特点不同，交通组合也有较大的差距，在进行路面设计时，不能千篇一律地采用半刚性基层，在交通量不大，重载交通量很少的地区路面结构组合设计应考虑使用级配碎石柔性基层和低剂量水泥稳定碎石基层；对交通量大，但重载交通量较少的地区，可以在半刚性基层和沥青面层之间设置级配碎石柔性排水层，或采用低剂量的水泥稳定碎石基层，减少半刚性材料反射裂缝对路面的早期损害；对于交通量较大且重载交通较多的地区，在使用半刚性结构层时，可以考虑使用土工材料加强结构层之间的联系，同时改善层间的受力特性。 2.改性沥青的使用
改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加入天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。由于改性沥青的良好使用性能，近几年，我国的高速公路路面开始使用改性沥青。根据沥青改性剂聚合物的种类区分可分为三类:一是热塑性橡胶类，二是橡胶类，三是树脂类。通过大量的试验和研究，SBS改性沥青的高温稳定性、低温性能、弹性恢复性能、感温性等无论从哪方面讲，都有非常突出的优点，所以我国改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。改性沥青的合理使用，将有效减少因面层原因引起的病害。
3.完善路面的防水设计
首先，应迅速排除表面水，防止积水渗入下层，要求路拱和表面平整度符合规定，路表不得积水;其次，为防止面层渗水滞留基层表面，而使基层被浸软，在基层上做封层或透层，能够达到即使有水渗入也能及时沿基层表面的路拱排出的效果;第三，面层材料应选择能耐荷载与水分复合作用的材料;第四，设置排水层(垫层)，既能排水，也能隔断毛细水，使上升的毛细水也能及时排出。因此，此垫层或下基层应有排除上、下两方来水的作用，应用透水材料;第五，与路面结构排水有关的边沟、渗沟、排水沟等，必须按规范要求设置;第六，各层的强度自上而下逐渐减小，层次较多，虽受力情况较合理，但不同材料过多的层次将会给施工工艺及材料制备带来较大困难，因此，一般层次不宜过多，层间应尽量连续。
4.施工方面的预防措施
主要包括以下几点:（1）强化施工管理，提高工序控制的科学性。（2）为防止因路基沉降而引起的路面沉陷，必须严格控制路基压实度和原地面处理：①路堤基底应清理和压实，基底强度、稳定度不足时，应进行处理，以保证路基稳定，减少工后沉降。②压实度要求：零填及挖方路段。路基压实度≥95%；填方路段，路床顶面以下深度在0～0.8m时，路基压实度≥95%，路床顶面以下深度在0.8～1.5m时，路基压实度≥94%，路床顶面以下深度大于1.5m时，路基压实度≥92%。（3）保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据，必须做到抽样合理，数据真实，保证沥青路面材料的路用性能。（4）重视并协调道路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特别处理好平整度与压实度的关系，保证压实度的基础上追求平整度。（5）对于路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，对于水泥稳定类材料，要严格按配合比要求控制水泥剂量及含水量，保证路面基层设计厚度及顶面标高，洒水碾压至要求密实度，保证基层表面平整度，严格控制施工质量。同时要重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。（6）路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性要求，同时路面垫层材料宜采用水稳定性好的粗粒料或各种稳定类材料。（7）严格控制沥青混凝土配合比，尤其是沥青用量的控制。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部《公路工程技术标准》JTG.B01-2003.
[2]中国公路学会调研组.我国高速公路沥青路面早期破坏的现状及对策[J].中国公路建设市场，2006，(3).
[3]何青龙.沥青路面早期损坏技术分析[J].公路与汽运，2005，(3). 来源: 《建筑中文网》.
【关键词】二级公路 沥青路面破坏 结构设计
一、二级公路涵义
二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的5000～15000辆的年平均昼夜交通量，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的供汽车行驶的公路。二级公路作为干线公路时，设计速度宜采用80Km/h，其路基宽度一般为12m，最小宽度为10m；二级公路作为集散公路时，混合交通量较大、平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用60Km/h，其路基宽度一般为10m，最小宽度为8.5m。二级公路路面类型应采用水泥混凝土结构或沥青混凝土结构。
二、常见沥青路面破坏形式
目前，我国二级公路沥青路面存在多种被破坏的现象，本文列举几种常见的破坏形式。（1）裂缝。路面产生裂缝的原因很多，包括非荷载裂缝和荷载裂缝，非荷载裂缝主要是温度裂缝和基层反射裂缝。温度裂缝一般有两种形式：一种是低温收缩裂缝，一种是温度疲劳裂缝。荷载型裂缝，即主要由行车荷载作用而产生的裂缝。（2）沉陷。该破坏主要是由于路基塌陷引起的。二级公路容易产生弹性和残余变形，残余变形影响了路基的稳定和路面的平整度。主要原因有：A.零填土中自由水分充分，压实荷载的大部分由空隙中自由水承受，土粒有效应力减小，土基不能充分碾压，难以达到足够的强度。B.零填及路堑路基对气候的变化敏感，水分和温度的作用使土粒吸胀和收缩作用明显，毛细水容易上升至路基工作区，使路基处于潮湿状态，降低了路基的承载力。C.因路基无填土，动载作用应力不能充分扩散即达天然地基上，促使地基变形沉降，或者使天然地基局部不均匀反映到路面上。（3）泛油。泛油是由于面层油石比过大，含油量过高而形成的。一般轻微泛油可撒石屑或粗砂，并用压路机或行车碾压处治；泛油较重的可先撒5mm～10 mm粒径的碎石，用压路机碾压，待稳定后撒石屑或粗砂，并用压路机或行车碾压。（4）车辙。车辙的形成大致可分为三个阶段：第一阶段是沥青路面进一步压密过程，时间持续较短，但变形快速增长。第二阶段是沥青路面压密稳定时期，该期间变形呈直线形稳定增长。第三阶段是由于沥青路面高温强度不足或抗永久变形能力不强，特别是在高温季节又有表面水浸入面层内部的情况下，容易产生剪切变形，使变形和应变速率迅速增大，直到破坏，也称为不稳定阶段。
三、预防二级公路沥青路面破坏的措施
1.合理进行路面结构组合设计
根据本地区的实际，不同的地区地理、气候、环境和经济发展特点不同，交通组合也有较大的差距，在进行路面设计时，不能千篇一律地采用半刚性基层，在交通量不大，重载交通量很少的地区路面结构组合设计应考虑使用级配碎石柔性基层和低剂量水泥稳定碎石基层；对交通量大，但重载交通量较少的地区，可以在半刚性基层和沥青面层之间设置级配碎石柔性排水层，或采用低剂量的水泥稳定碎石基层，减少半刚性材料反射裂缝对路面的早期损害；对于交通量较大且重载交通较多的地区，在使用半刚性结构层时，可以考虑使用土工材料加强结构层之间的联系，同时改善层间的受力特性。 2.改性沥青的使用
改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加入天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。由于改性沥青的良好使用性能，近几年，我国的高速公路路面开始使用改性沥青。根据沥青改性剂聚合物的种类区分可分为三类:一是热塑性橡胶类，二是橡胶类，三是树脂类。通过大量的试验和研究，SBS改性沥青的高温稳定性、低温性能、弹性恢复性能、感温性等无论从哪方面讲，都有非常突出的优点，所以我国改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。改性沥青的合理使用，将有效减少因面层原因引起的病害。
3.完善路面的防水设计
首先，应迅速排除表面水，防止积水渗入下层，要求路拱和表面平整度符合规定，路表不得积水;其次，为防止面层渗水滞留基层表面，而使基层被浸软，在基层上做封层或透层，能够达到即使有水渗入也能及时沿基层表面的路拱排出的效果;第三，面层材料应选择能耐荷载与水分复合作用的材料;第四，设置排水层(垫层)，既能排水，也能隔断毛细水，使上升的毛细水也能及时排出。因此，此垫层或下基层应有排除上、下两方来水的作用，应用透水材料;第五，与路面结构排水有关的边沟、渗沟、排水沟等，必须按规范要求设置;第六，各层的强度自上而下逐渐减小，层次较多，虽受力情况较合理，但不同材料过多的层次将会给施工工艺及材料制备带来较大困难，因此，一般层次不宜过多，层间应尽量连续。
4.施工方面的预防措施
主要包括以下几点:（1）强化施工管理，提高工序控制的科学性。（2）为防止因路基沉降而引起的路面沉陷，必须严格控制路基压实度和原地面处理：①路堤基底应清理和压实，基底强度、稳定度不足时，应进行处理，以保证路基稳定，减少工后沉降。②压实度要求：零填及挖方路段。路基压实度≥95%；填方路段，路床顶面以下深度在0～0.8m时，路基压实度≥95%，路床顶面以下深度在0.8～1.5m时，路基压实度≥94%，路床顶面以下深度大于1.5m时，路基压实度≥92%。（3）保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。特别是沥青材料、砂石料的试验数据，必须做到抽样合理，数据真实，保证沥青路面材料的路用性能。（4）重视并协调道路沥青路面的压实度、均匀度、平整度和构造深度等指标，特别处理好平整度与压实度的关系，保证压实度的基础上追求平整度。（5）对于路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，对于水泥稳定类材料，要严格按配合比要求控制水泥剂量及含水量，保证路面基层设计厚度及顶面标高，洒水碾压至要求密实度，保证基层表面平整度，严格控制施工质量。同时要重视半刚性基层的养护，防止反射裂缝的出现。（6）路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性要求，同时路面垫层材料宜采用水稳定性好的粗粒料或各种稳定类材料。（7）严格控制沥青混凝土配合比，尤其是沥青用量的控制。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部《公路工程技术标准》JTG.B01-2003.
[2]中国公路学会调研组.我国高速公路沥青路面早期破坏的现状及对策[J].中国公路建设市场，2006，(3).
[3]何青龙.沥青路面早期损坏技术分析[J].公路与汽运，2005，(3). 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200910/14058.htm
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