高速公路路面破壞和路基病害的特征及成因分析

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摘要：我國(guó)的公路事業(yè)進(jìn)入了以建設(shè)高速公路、一級(jí)公路等高等級(jí)公路為主的新時(shí)代。早期修建的一些高速公路，在沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)年限的情況下，也開(kāi)始進(jìn)行大修。不僅對(duì)社會(huì)、交通造成了較大的影響，也在經(jīng)濟(jì)上造成了很大的損失。因此，高速公路路基路面的早期損壞問(wèn)題引起了廣泛的關(guān)注。作者在文中深入分析了高速公路路面破壞和路基病害的特征及成因。

關(guān)鍵詞：高速公路；路面破壞；路基病害

我國(guó)高速公路路基、路面的早期損壞有多種形式，也是由多種不同原因引起的，其中對(duì)路面使用性能和使用壽命影響最大的是結(jié)構(gòu)性破壞、水破壞和嚴(yán)重轍槽。

一、高速公路路面破壞的特征及成因

引起高速公路半剛性基層瀝青混凝土路面的早期破壞有多種原因，表現(xiàn)為多種形式。

1.1變形類(lèi)

填土路堤上的路面竣工后以及開(kāi)放交通后，路基會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致其上路面頂面產(chǎn)生波浪式的不平整。在未填筑路堤之前，地基處于平衡狀態(tài)。填筑路堤后，地基受到動(dòng)靜荷載的共同作用產(chǎn)生固結(jié)形變，直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)為止。地基產(chǎn)生固結(jié)形變的大小，既與填土高度有關(guān)，又與地基內(nèi)部各層土的壓縮系數(shù)有關(guān)。填土路堤地基存在橫向承載能力顯著不均勻的特性，兩側(cè)地基的承載力小，中部承載力大，路堤產(chǎn)生不均勻沉降，路堤兩側(cè)邊部產(chǎn)生外傾式沉降，將路面和路基掰開(kāi)，在路面上產(chǎn)生寬度較大的縱向裂縫，其特點(diǎn)是上寬下窄。

軟土基層沉降是由于軟土地基引起路面產(chǎn)生很大的不均勻沉降，使路面縱斷面產(chǎn)生大的變形。主要原因是施工期太短，在軟基還沒(méi)有固結(jié)沉降達(dá)到基穩(wěn)定時(shí)就鋪設(shè)瀝青路面；另一重要原因是復(fù)合地基處理深度和置換率小。

1.2松散類(lèi)

由路面結(jié)構(gòu)性破壞產(chǎn)生的網(wǎng)裂。所謂路面結(jié)構(gòu)性破壞，是指路面結(jié)構(gòu)的承載能力不能抵抗現(xiàn)有行車(chē)荷載的反復(fù)作用，而產(chǎn)生的路面結(jié)構(gòu)性整體破壞。其外觀(guān)特征為輪跡帶上產(chǎn)生裂縫，進(jìn)一步發(fā)展成縱向網(wǎng)裂形變帶。

由水破壞產(chǎn)生松散變形類(lèi)病害尤其廣泛，主要表現(xiàn)為幾種不同情況：第一種是由于雨水較快的透入空隙率較大的瀝青混凝土表面層后，由于其下層比較密實(shí)，在進(jìn)入表面層的水還未來(lái)得及往下層滲透前，表面層就開(kāi)始產(chǎn)生水破壞。表現(xiàn)為瀝青路面的表面層產(chǎn)生圓形坑洞。第二種情況是由于透入表面層的水較快滲入中面層，滯留在中面層的水因難于或來(lái)不及透過(guò)中面層進(jìn)入底面層之前，中面層瀝青混凝土強(qiáng)度變?nèi)酰瑸r青剝落，甚至松散，導(dǎo)致表面層首先在行車(chē)道底輪跡帶上產(chǎn)生網(wǎng)裂形變，有的甚至產(chǎn)生明顯轍槽。第三種是由于透入表面層的水透過(guò)中面層進(jìn)入底面層，如果在底面層表面有粘結(jié)防水層，或有質(zhì)量好的下封層，同時(shí)進(jìn)入的水量不大，則滯留在底面層的水會(huì)使底面層瀝青混凝土強(qiáng)度減弱，進(jìn)而瀝青剝落，甚至瀝青混凝土松散，導(dǎo)致瀝青混凝土路面表面產(chǎn)生網(wǎng)裂形變。在基層頂面沒(méi)有粘結(jié)防水層，或雖做了下封層但質(zhì)量不好的情況下，進(jìn)入底面層的水將直接滯留在基層頂面。行車(chē)荷載生的水壓力，使滯留水首先沖刷基層表面的水泥細(xì)料或二灰細(xì)料，接著向下沖刷并形成白漿，在行車(chē)荷載的泵吸作用下，白漿被唧到面層表面層，漿被唧出的過(guò)程中，沿途的瀝青混凝土碎石上的瀝青剝落，輕者表面產(chǎn)生網(wǎng)裂變形，重者很快產(chǎn)生坑洞，碎石被甩出洞外，洞中積水。瀝青混凝土面層的表面層、中面層和底面層都不能讓水侵入和滯留，只要水能侵入任一層并滯留在該層就會(huì)產(chǎn)生水破壞。

水破壞的重要內(nèi)因是所用瀝青混凝土的空隙率較大。所用瀝青混凝土，特別是表面層瀝青混凝土的實(shí)際空隙率較大，雨水較易進(jìn)入表面層，并導(dǎo)致水破壞。水破壞的另一重要內(nèi)因是片面強(qiáng)調(diào)平整度，忽視了壓實(shí)度。水破壞的第三個(gè)重要內(nèi)因是瀝青混凝土的不均勻性大。由于礦料質(zhì)量、施工技術(shù)要求和工程管理等多方面原因，我國(guó)高速公路面層所用瀝青混凝土的離析現(xiàn)象和不均勻性較大，在面層表面隨機(jī)分布這數(shù)量不一的薄弱點(diǎn)位。在降雨過(guò)程中，雨水在一些薄弱點(diǎn)位被快速行駛車(chē)輛輪胎下產(chǎn)生的較大動(dòng)水壓力壓入表面層。水破壞的第四個(gè)內(nèi)因是瀝青混凝土面層的裂縫。由于瀝青混凝土是一種熱脹冷縮的材料，它的溫縮系數(shù)是半剛性基層材料的4倍左右。新瀝青混凝土面層剛產(chǎn)生的裂縫，往往僅深入表面層的上部。過(guò)一個(gè)冬季或一定時(shí)間后，裂縫又會(huì)深入到下層底部，甚至引發(fā)基層在相同的位置開(kāi)裂。造成基層上部沖刷甚至松散的原因，是表面水的反復(fù)進(jìn)入和沖刷的結(jié)果，不是基層本身“衰老”的結(jié)果。