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路面破損的成因及如何防治

 路面破損的成因及如何防治

   首先，一些較早修建的高速公路，對(duì)底基層的厚度重視不夠，而且對(duì)它的認(rèn)識(shí)也不夠，有的水泥路面甚至取消了底基層。這些方面當(dāng)時(shí)沒(méi)有一個(gè)比較明確的規(guī)定，單純從適應(yīng)當(dāng)時(shí)已有的設(shè)計(jì)指標(biāo)看，可以滿足要求，但是路面使用后出現(xiàn)了許多問(wèn)題。之后，我國(guó)的高速公路吸取失敗的教訓(xùn)，進(jìn)行了總結(jié)，后期有些改進(jìn)。1997年頒布的瀝青路面規(guī)范，包括后來(lái)頒布的水泥路面規(guī)范，有些部分吸取了國(guó)家“七五”、“八五”公關(guān)項(xiàng)目的一些成果，為后面高速公路質(zhì)量的提高打下了基礎(chǔ)。總的來(lái)講，國(guó)家高速公路發(fā)展很快，技術(shù)、設(shè)備儲(chǔ)備不夠，給前期修建的高速公路帶來(lái)了不足。這是一個(gè)問(wèn)題。

   第二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際情況有差距。例如荷載標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的設(shè)計(jì)荷載是BZZ－100，實(shí)際上，國(guó)家道路上行使的超載車輛很多，像京珠高速公路，有的車達(dá)到了270kN，在廣韶高速公路，有的車輛也達(dá)到了170kN左右。顯然，這完全超過(guò)了的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路面肯定無(wú)法承受。所以這個(gè)超載車輛，“超載”的問(wèn)題，確實(shí)是國(guó)家路面面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題我和美國(guó)一些專家討論過(guò)，美國(guó)也有一些重載車，但超載車很少，美國(guó)重載車輛一般是在30％左右，但是國(guó)家的重載車卻占到了60％、70％，甚至是70％或80％的比例，所以路面壓力很大?？磥?lái)這個(gè)問(wèn)題要解決需根據(jù)實(shí)際的荷載來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)或驗(yàn)算。使設(shè)計(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際使用車輛的標(biāo)準(zhǔn)要相符。另外，在設(shè)計(jì)指標(biāo)方面，也存在一些問(wèn)題。比如說(shuō)水泥路面是以混凝土板底彎拉應(yīng)力進(jìn)行控制，瀝青路面主要以表面彎沉進(jìn)行控制。彎沉可以反映路面整體的承載能力，但它對(duì)結(jié)構(gòu)層性能的反映就比較查。水泥路面也存在指標(biāo)的問(wèn)題，水泥路面是一個(gè)脆性材料，它的變形是在一個(gè)很小的變形情況下開始出現(xiàn)斷裂。是不是要像結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一樣，以剛度來(lái)控制設(shè)計(jì)。瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)不完善大家討論更多，現(xiàn)在用彎沉指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)，往往瀝青層、基層、它的拉力問(wèn)題不能控制。國(guó)外把表面的彎沉改為路基變形的控制有一定道理。國(guó)家過(guò)去測(cè)定的表面彎沉70％、80％都是發(fā)生在路基。但是有個(gè)問(wèn)題，表面彎沉容易測(cè)定，路基彎沉很難做檢測(cè)，所以怎樣使用這個(gè)指標(biāo)這也是一個(gè)問(wèn)題？現(xiàn)在研究用多指標(biāo)來(lái)控制路面結(jié)構(gòu)，這應(yīng)是今后路面設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)，包括把剪切應(yīng)力、溫度收縮應(yīng)力等都考慮進(jìn)去。

   第三、結(jié)構(gòu)層材料組成的問(wèn)題，包括石料的規(guī)格，石料的品質(zhì)，石料的級(jí)配，這個(gè)方面現(xiàn)在控制得不嚴(yán)格。當(dāng)然實(shí)驗(yàn)是做了，采用什么級(jí)配，有個(gè)要求，但實(shí)際上到現(xiàn)場(chǎng)以后，這個(gè)方面的控制就比較差，再加上碎石供應(yīng)很亂，不像國(guó)外實(shí)現(xiàn)了碎石商品化，要什么樣規(guī)格的碎石隨時(shí)就去買，國(guó)家不是這樣的情況，我國(guó)是一邊施工，一邊在沿途設(shè)置料場(chǎng)，給石料控制帶來(lái)很大困難。希望能夠早日的解決這個(gè)問(wèn)題，從而提高石料的品質(zhì)。再一個(gè)就是瀝青，瀝青供應(yīng)是比較大的問(wèn)題。因?yàn)槲覈?guó)瀝青來(lái)源很多，有進(jìn)口的，有國(guó)產(chǎn)的，進(jìn)口又有很多國(guó)外的公司，國(guó)內(nèi)也有很多公司生產(chǎn)瀝青，所以往往一條路實(shí)際用的瀝青品種很多。像廣州的某路，它的瀝青，能夠達(dá)到規(guī)范軟化點(diǎn)要求的，只有約50％、60％左右，有些路段甚至更低，40％、50％達(dá)不到國(guó)家**低的要求。因?yàn)椴牧辖Y(jié)構(gòu)組成不合理，造成強(qiáng)度相差比較大，同一個(gè)路面，可能這里強(qiáng)度好，那里強(qiáng)度差。路面濕度也有變化，這里不透水，那里透水，同一個(gè)路面的問(wèn)題比較多。這些事情一方面是材料本身造成的，一方面是施工造成的。

   第四、從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講，防水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不完善。在表面排水方面做了一些工作，但是在路面結(jié)構(gòu)的排水、路基的排水這個(gè)方面還是做得不夠，所以往往在路面使用過(guò)程中，出現(xiàn)排水結(jié)構(gòu)物堵塞等，導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉降、開裂等問(wèn)題?，F(xiàn)在國(guó)家對(duì)排水的問(wèn)題比較重視了，但是這方面還有繼續(xù)做好的需要。

   第五、施工的問(wèn)題。往往設(shè)計(jì)一個(gè)方案，結(jié)構(gòu)是什么，材料是什么等等，還有很多的指標(biāo)和要求，但是路面的施工，往往跟的設(shè)計(jì)相差很遠(yuǎn)。比如動(dòng)穩(wěn)定度，國(guó)家高速公路目前要求，像南方地區(qū)3000到3500，但是實(shí)際上，有些只有1000多，有些方4000、5000，甚至超過(guò)10000，變化很大，這個(gè)問(wèn)題除跟材料有關(guān)系外，還跟施工有關(guān)系，施工控制不嚴(yán)。路面施工溫度可以相差三十幾度，這里可能是140，那邊可能是100左右，這樣壓實(shí)就比較困難，達(dá)不到要求。另外材料本身，施工過(guò)程中要是沒(méi)控制好，容易引起離析。國(guó)家要求路面使用過(guò)程中孔隙率是3％－6％，有些實(shí)際做出來(lái)不到3％，甚至不到1％，大的可能超過(guò)10％，這樣對(duì)路面的使用，帶來(lái)了很多的問(wèn)題?？紫缎〉囊追河?，產(chǎn)生車轍；孔隙大的易透水，產(chǎn)生脫粒、坑洞等。另外關(guān)于路面損壞，剛才提到開裂、水損害，應(yīng)該提出在南方，中部河南、河北以及陜西，車轍破壞也是個(gè)問(wèn)題，有些路使用一兩年，車轍達(dá)到50、60mm，路面使用不久就要重新銑刨、罩面。

   車轍在南方出現(xiàn)比較多，顯然車轍問(wèn)題跟重載、超載關(guān)系更大，另外同溫度也有關(guān)系，像南方的氣溫，在廣東，夏季路面**高的溫度達(dá)到七十幾度，而氣溫四十度左右，高了三十多度。高溫把路面軟化了，再加上很重的車上去，肯定要產(chǎn)生車轍。另外材料設(shè)計(jì)方面對(duì)這個(gè)問(wèn)題考慮得還不夠。如河北、山東瀝青標(biāo)號(hào)為70；廣東、廣西標(biāo)號(hào)也是70。瀝青標(biāo)號(hào)這樣全國(guó)一致是不合理的。在廣東這樣的高溫地區(qū)，使用更硬的瀝青，例如50號(hào)是完全必要的。這方面問(wèn)題值得研究。

   第六、對(duì)路面結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的要求上還不是很明確，比如面層3層，現(xiàn)在大部分是4、6、8cm或4、5、6cm，面層十幾cm，而面層、中層、下層究竟它的功能是什么呢？它們的合理厚度應(yīng)為多少，對(duì)它們的要求又是什么？現(xiàn)在是不明確的。我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有公布的瀝青路面修訂規(guī)范稿，開始注意了這個(gè)問(wèn)題。根據(jù)路面功能設(shè)計(jì)的概念，上面層主要是要穩(wěn)定、要抗疲勞、要防水、要抗滑、要粗糙。中層主要是抗車轍，車轍是個(gè)主要的問(wèn)題。到了下層，主要是疲勞的問(wèn)題，當(dāng)然這個(gè)概念跟的上層下層概念有點(diǎn)不同，但是在我國(guó)如果把下層理解成是基層的話，的基層現(xiàn)在是半剛性基層，恰恰抗疲勞能力是比較差的，很容易開裂?；鶎右婚_裂就形成反射裂紋，反射到路面上就容易使面層開裂，開裂以后造成了很多的問(wèn)題，比如滲水等。過(guò)去對(duì)反射裂紋花了很多功夫取研究，但一直解決得不太好，對(duì)路面結(jié)構(gòu)層的功能問(wèn)題要進(jìn)一步研究，弄清楚以后，對(duì)不同層次的要求指標(biāo)要明確，這樣才能把面層設(shè)計(jì)好。輪胎與路面的接觸部分是很復(fù)雜的，接觸應(yīng)力對(duì)面層影響很大，過(guò)去對(duì)面層的材料比較重視，比如改性瀝青、石料要求的規(guī)格也比較好，施工方面也比較重視，所以這一層相對(duì)來(lái)講，承受車輛作用應(yīng)力相對(duì)其他層次，顯得要好一些。故目前路面主要問(wèn)題并不是表現(xiàn)在上層，是在中下層。當(dāng)然不是不重視面層，面層當(dāng)然要抗滑，要不透水，要穩(wěn)定，要抗疲勞，對(duì)采用的材料要求更高更加嚴(yán)格。但是對(duì)中、下層的要求也應(yīng)明確，根據(jù)近來(lái)做的工作，建議：在南方要求上面層動(dòng)穩(wěn)定度要3500；中面層要3000；下層要800－1000，大長(zhǎng)坡和彎道路段不小于1000。老的規(guī)范對(duì)上面層的要求是800。對(duì)下層的材料就沒(méi)有明確要求?？傊?，要弄清各結(jié)構(gòu)層的功能和作用，才能夠?qū)Σ牧系囊筮M(jìn)行控制。

   第七、現(xiàn)在還有些新的問(wèn)題要研究。瀝青路面現(xiàn)在有一種叫top－down裂縫，即表面向下的開裂問(wèn)題?，F(xiàn)在研究的大部分是裂紋由上向下發(fā)展，反射裂紋是怎樣發(fā)展等問(wèn)題。但實(shí)際上，調(diào)查表明很多裂紋是從上面往下面擴(kuò)展的。這種裂紋實(shí)際上對(duì)路面損害比較大，因?yàn)橐婚_裂就在表面，表面開裂水就往下走，再加上溫度應(yīng)力，裂紋慢慢擴(kuò)展，水就流下去，很快會(huì)污染到基層了。這個(gè)問(wèn)題過(guò)去研究很少，在上個(gè)世紀(jì)八十年代，日本一些專家在論文里面提到過(guò)，世界上很多國(guó)家都做過(guò)調(diào)查，像英國(guó)的TRRL，他們?cè)诎耸甏鷱默F(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)也發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。另外還有一個(gè)問(wèn)題就是鋼輪碾壓產(chǎn)生的開裂。日本在八十年代做過(guò)研究，日本和加拿大有個(gè)叫做寒冷地區(qū)的路面修建技術(shù)合作項(xiàng)目，他們做過(guò)這個(gè)研究，鋼輪碾壓后，路面會(huì)產(chǎn)生很多的裂紋，用放大鏡就可以看得見(jiàn)。在溫度應(yīng)力作用下這種應(yīng)力易發(fā)展，所以對(duì)于這種裂紋今后要重視?，F(xiàn)在對(duì)瀝青路面存在的開裂、車轍、水損害等破損現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)**近幾年的研究，已采取了一些措施，水損害相對(duì)要好了些。目前南方主要是車轍，北方開裂。南方有些地方因路基下沉，路基不穩(wěn)定等等，也產(chǎn)生開裂的問(wèn)題。但是這些基本不是疲勞引起的裂紋。再一個(gè)就是溫度、溫差的問(wèn)題引起的開裂。我國(guó)路面真正目前達(dá)到疲勞設(shè)計(jì)要求的很少，路面早期損壞的主要的原因不是這個(gè)。講超載，應(yīng)力很大，其應(yīng)力可能達(dá)到抗拉強(qiáng)度的0.7、0.8左右，很容易開裂。

   要解決這個(gè)問(wèn)題從路基來(lái)講，要保證路基的穩(wěn)定性，一些軟土地區(qū)、鹽漬地區(qū)的高速公路，往往達(dá)不到沉降的要求。一個(gè)月5mm，它往往達(dá)不到，為了施工的進(jìn)度，就在沉降未完成的路基做路面，所以往往總承載能力沒(méi)有達(dá)到要求，今后還要進(jìn)行沉降。從進(jìn)度跟施工質(zhì)量要求方面來(lái)講，今后應(yīng)該怎樣去協(xié)調(diào)，在保證質(zhì)量的情況下再來(lái)談進(jìn)度，路面基本的情況才能保證。

   從路面來(lái)講，一個(gè)是結(jié)構(gòu)，一是材料，要求要更嚴(yán)格。施工方面，如果路面施工比較精細(xì)，減少或盡量避免離析的發(fā)生，路面損害就會(huì)更少。有些省份引進(jìn)了二次分料器，資金投入并不大，但效果很好。從車轍問(wèn)題講還是要解決瀝青的問(wèn)題，瀝青對(duì)車轍的貢獻(xiàn)大概有30％到40%，瀝青要求粘結(jié)力和軟化點(diǎn)達(dá)不到要求的話，它的情況會(huì)很嚴(yán)重，特別是高溫情況下，這個(gè)問(wèn)題就會(huì)更嚴(yán)重了。所以車轍問(wèn)題要從結(jié)構(gòu)，從材料組成設(shè)計(jì)方面等等方面考慮。在八十年代，我國(guó)城市道路規(guī)范中加入了抗剪指標(biāo)，但是公路就一直沒(méi)有加進(jìn)去，主要是材料的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題，當(dāng)時(shí)因?yàn)橐揽辜魪?qiáng)度，就要做三軸實(shí)驗(yàn)，三軸儀比較少，試驗(yàn)本身也比較復(fù)雜。另外一個(gè)方面，結(jié)構(gòu)層的抗剪切能力要進(jìn)行檢測(cè)，比較難。所以對(duì)于抗剪指標(biāo)問(wèn)題就一直擱置下來(lái)了，對(duì)材料抗剪方面的要求，要重視起來(lái)，這樣的話從各個(gè)方面來(lái)講就比較完善了。還有一個(gè)問(wèn)題就是超載，現(xiàn)在明明知道這條路不是設(shè)計(jì)的這個(gè)承載重量，實(shí)際上它跑的是一倍，甚至二倍的荷載，對(duì)這個(gè)情況怎么辦？國(guó)家一下子要解決超載現(xiàn)象，可能還有困難。這個(gè)情況可以從設(shè)計(jì)方面來(lái)采取一些措施，如規(guī)定要驗(yàn)算荷載，以超載200甚至300的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)收，達(dá)不到，厚度滿足不了要求，對(duì)路面進(jìn)行加厚。當(dāng)然這樣投資會(huì)大一點(diǎn)，但從全壽命周期來(lái)綜合考慮投資問(wèn)題，這樣做是合算的。