黃光明

（福建省龍巖市永定公路事業(yè)發(fā)展中心，福建 龍巖 364100）

保證瀝青路面面層平整、避免路面開裂是公路工程建設(shè)的基本目標，也是衡量道路施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標[1]。我國公路工程建設(shè)水平已處于世界先進水平，對于瀝青混凝土路面的施工工藝與質(zhì)量控制措施已較為成熟，造成瀝青路面裂縫形成的原因較多，需要通過多方面的因素進行分析與控制，避免瀝青路面開裂[2]。本文以國道357 線K208+800—K220+100 段路面改造工程項目為例，對瀝青路面裂縫成因及相關(guān)技術(shù)進行分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。

1 項目概況

本項目為國道357 線K208+800—K220+100 段路面改造工程，既有道路為水泥混凝土路面，位于福建省龍巖市永定區(qū)，屬于二級公路，其中K208+800—K217+350 路面為瀝青混凝土路面加鋪段，K217+350—K220+100 為水泥混凝土路面加鋪段，設(shè)計使用年限為12 a，屬于改建項目。根據(jù)歷史設(shè)計資料收集得到，該路段原路面結(jié)構(gòu)形式為24 cm 厚水泥混凝土面層+20 cm 厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層+20 cm 厚填隙碎石底基層，既有路面寬度：K208+800—K212+840 為12.0 m、K212+840—K213+830 為15.0 m、K213+830—K220+100 為8.5 m。項目工程地理位置如圖1所示。

圖1 項目工程地理位置

公路初期交通量參考金砂觀測站調(diào)查點觀察數(shù)據(jù)顯示，2019年項目段道路機動車自然數(shù)合計20 472輛，當量數(shù)24 859 輛。根據(jù)公路等級和功能以及地區(qū)經(jīng)濟和交通發(fā)展情況，本項目交通量的年平均增長率取10%，方向系數(shù)取0.55，車道系數(shù)取100%，公路TTC分類標準為TTC2 類，本公路設(shè)計使用年限內(nèi)設(shè)計車道累計大型客車和貨車交通量為1.115 627×107輛，交通等級屬于重交通。交通量年度統(tǒng)計報表見表1。

表1 2019年連續(xù)觀測站交通量年度統(tǒng)計報表

2 瀝青混凝土路面裂縫成因分析

瀝青混凝土路面施工基本工藝主要包括[3-4]以下方面。①瀝青混凝土混合料的配制。瀝青混凝土混合料的配制是公路工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，也是影響公路路面施工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。瀝青混凝土混合料配制需要根據(jù)公路工程的總體建設(shè)目標進行科學計算各種材料的配比，并按照配制工藝進行全流程標準化操作，從而得到符合公路工程質(zhì)量要求的混合料；在混合料配制時還應(yīng)當對原材料的質(zhì)量進行檢測與控制，若瀝青針入度、混凝土密度等原材料指標不達標則可能導(dǎo)致路面裂縫形成。②瀝青混凝土混合料的運輸?；旌狭系倪\輸也是瀝青混凝土路面施工的基本工藝，在客觀條件不滿足的情況下瀝青混凝土混合料無法在施工現(xiàn)場進行制備，因此制備好的瀝青混凝土混合料需要通過專用車輛運輸?shù)焦こ态F(xiàn)場，保證配制好的混合料符合運輸質(zhì)量要求。③瀝青混凝土混合料的攤鋪與壓實?；旌喜牧系臄備伵c壓實作業(yè)是公路路面工程施工中的關(guān)鍵步驟，在攤鋪與壓實施工過程中需要協(xié)調(diào)壓實機作業(yè)長度與攤鋪速度間的關(guān)系，從而保證壓實施工作業(yè)的穩(wěn)定性與質(zhì)量。瀝青混凝土混合料的攤鋪與壓實過程中因根據(jù)環(huán)境溫度、濕度和風速等條件靈活調(diào)整攤鋪與壓實速度，從而保證瀝青混凝土混合料溫度處于適宜狀態(tài)，避免攤鋪不當增加路面開裂風險。④路面保護。在混合材料的攤鋪與壓實作業(yè)完成后，還應(yīng)對瀝青混凝土面層平整度進行檢查，其中尤其應(yīng)當重點檢查路面接縫、下水道井蓋等特殊部位；此外，對于剛剛進行壓實施工的瀝青混凝土路面還需要進行保護，一般以土工布覆蓋的方式對瀝青混凝土面層進行覆蓋從而保護路面，必要時還可在土工布上灑水以達到潤濕保護作用，避免剛施工的路面發(fā)生變性或出現(xiàn)裂縫。結(jié)合瀝青混凝土路面施工基本工藝進行分析，導(dǎo)致瀝青路面相應(yīng)裂縫形成的主要原因有以下幾點。

2.1 載荷型裂縫的成因

載荷型裂縫是瀝青混凝土路面的常見裂縫，其形成原因主要是由于當超重載荷超過路面承載能力時，會使得路面結(jié)構(gòu)層的彎拉應(yīng)力超過瀝青路面結(jié)構(gòu)層的抗拉極限，從而導(dǎo)致載荷型裂縫的形成。不僅如此，由于瀝青混凝土面層是公路路面的最上層，頂層平面的狀態(tài)會直接受到下層平面的影響，而瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)基層在超重載荷的作用下會產(chǎn)生極大的彎拉應(yīng)力，超重載荷作用下路面表層的彎拉應(yīng)力會遠小于路面結(jié)構(gòu)基層，隨著超重載荷對于瀝青路面的長期作用，當結(jié)構(gòu)基層的破壞達到一定程度時裂縫便會不斷擴傳導(dǎo)至瀝青路面表層，形成可見的載荷型裂縫，因此當瀝青路面形成載荷型裂縫時通常已發(fā)生嚴重的結(jié)構(gòu)基層破壞[5]。

2.2 溫度疲勞型裂縫的成因

瀝青混凝土材料具有能夠在高溫下受熱融化為液態(tài)混合物的物理化學性質(zhì)，而且在溫度降低至適宜溫度后，混合料顆粒間具有極大的內(nèi)摩阻力與粘結(jié)力，因此，通常情況下瀝青混凝土恢復(fù)至常溫后即可獲得良好的穩(wěn)定性，這也是采用瀝青混凝土進行路面施工的主要優(yōu)勢之一。但正是由于瀝青混凝土的這一物理化學性質(zhì)，部分極端條件下瀝青路面長時間受到較大溫差的影響，如在晝夜溫差變化大、溫度變化頻繁的地區(qū)，長時間的極端溫度變化刺激會加快瀝青混凝土的老化速度，使瀝青路面產(chǎn)生形變疲勞并導(dǎo)致瀝青混凝土混合料的應(yīng)變抵抗能力與彈性模量降低，長時間作用下就會使得瀝青路面的溫度變化應(yīng)力超出路面承受能力，最終導(dǎo)致路面裂縫的形成[6]。由于溫度疲勞型裂縫的成因主要是由于長時間的溫度變化導(dǎo)致的累積效應(yīng)而形成，因此溫度疲勞型裂縫的形成通常具有一定的規(guī)律性，在特定環(huán)境下的溫度疲勞型裂縫往往會在一定時間內(nèi)呈連續(xù)或間斷性形成的趨勢。

2.3 低溫收縮型裂縫的成因

在適宜溫度條件下瀝青混凝土膠結(jié)料的黏結(jié)力極強，能夠承受較大的外部壓力，且具有相對較好的延展性能，因此在巨大的壓力作用下也能有效降低直接破裂的風險，應(yīng)用于公路路面施工中能夠長期保持極高的穩(wěn)定性，在提高承載負荷、延長公路使用壽命等方面具有顯著優(yōu)勢。但在極端的低溫條件下瀝青混凝土材料會由于熱脹冷縮原理而出現(xiàn)收縮，這會使瀝青混凝土路面自由形變范圍縮小與路面變硬，同時也會降低瀝青路面的韌性與形變抵抗能力，因此在極寒環(huán)境下瀝青路面的收縮應(yīng)力可能會突破抵抗應(yīng)變極限而出現(xiàn)低溫收縮型裂縫[7]。值得指出的是，低溫收縮型裂縫與溫度疲勞型裂縫均與溫度和瀝青材料的物理化學性質(zhì)有關(guān)，但2 種裂縫的形成原因具有一定差異，其中溫度疲勞型裂縫主要是由于溫差變化導(dǎo)致的瀝青路面形變疲勞引起，而低溫收縮型裂縫則主要是由于極端低溫條件下瀝青路面的收縮應(yīng)力突破材料抵抗應(yīng)變極限而引起。

2.4 反射型裂縫的成因

瀝青混凝土道路的路面基層多為半剛性材料，這種材料能夠在減小面層厚度的同時極大地增加瀝青道路的最大承受載荷，在節(jié)約道路建設(shè)成本的條件下提高道路質(zhì)量與使用性能，但半剛性材料內(nèi)部剛度與強度達到最大值的過程是隨著時間的推移而逐漸發(fā)生，這使得使用半剛性材料作為路面基層的瀝青道路基層施工結(jié)束時基層材料的強度與剛度往往還未達到最大值，因此前期施工與管理不當可能使道路基層在溫度與濕度變化的影響下發(fā)生溫縮現(xiàn)象，而這種溫縮現(xiàn)象產(chǎn)生的變形應(yīng)力在路基的抵抗下無法充分釋放，基層內(nèi)部會產(chǎn)生較強的拉應(yīng)力，當這種拉應(yīng)力超過瀝青混凝土道路基層的最大抗拉強度時基層就會出現(xiàn)裂縫。瀝青道路基層裂縫會與瀝青表層間形成一個應(yīng)力集中點，在溫度應(yīng)力與載荷等因素的綜合作用下基層裂縫易擴散至瀝青表層，最終導(dǎo)致反射型裂縫的形成[8]。

3 瀝青混凝土路面裂縫形成的防治措施

3.1 瀝青混凝土混合料的制備與運輸控制

瀝青混凝土混合料是瀝青道路施工中的重要材料，原材料質(zhì)量、混合料配制方法和材料施工工藝等均會對瀝青混凝土面層平整度與質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，若瀝青、混凝土等材料質(zhì)量不達標會導(dǎo)致配制好的瀝青混凝土混合料不滿足質(zhì)量要求，若瀝青混凝土混合料質(zhì)量達標但運輸不當也可能導(dǎo)致施工時的瀝青混凝土混合料質(zhì)量不滿足施工要求，上述因素均會增加瀝青路面裂縫形成風險。此外，由于公路路面施工屬于戶外建設(shè)項目，瀝青混凝土混合料的供給與保存受天氣、環(huán)境及地形等的影響較大，惡劣天氣及復(fù)雜地形都可能導(dǎo)致材料狀態(tài)發(fā)生變化，因此不可控因素的影響也增加了路面施工的復(fù)雜性與難度，也是導(dǎo)致瀝青路面縫隙形成的風險因素。在施工過程中應(yīng)當結(jié)合道路工程實際情況設(shè)計符合標準的施工方案，對于晝夜溫差大、氣候條件寒冷地區(qū)的路面應(yīng)當進行針對性的設(shè)計，科學制備瀝青混凝土混合料，保證瀝青混凝土混合料質(zhì)量達標，在運輸過程中對瀝青混凝土混合料的溫度進行嚴格控制才能有效保證材料質(zhì)量[9]。路面工程項目建設(shè)中，管理者應(yīng)當根據(jù)工程實際情況制定科學、合理且嚴格的瀝青混凝土混合料制備與運輸流程規(guī)范，同時對瀝青、混凝土等原材料的質(zhì)量進行檢查與控制，保障路面工程建設(shè)施工效率與質(zhì)量，可將原材料運輸、瀝青混凝土混合料的制備和混合料的運輸?shù)冗^程進行分開管理，并將責任落實到個人，由專人對不同材料的質(zhì)量進行控制，保證路面攤鋪材料合格，降低后期路面開裂風險。

3.2 路面攤鋪與碾壓施工過程控制

攤鋪施工對瀝青混凝土面層質(zhì)量的影響主要集中在以下幾個方面：①鋪面速度不穩(wěn)定。鋪面過程中只有保持穩(wěn)定的速度才能使得瀝青混凝土混合料攤鋪均勻，若鋪面期間速度時快時慢且速度變化幅度較大則可能導(dǎo)致攤鋪層攤鋪厚度與壓實程度不一致，影響瀝青路面質(zhì)量；②攤鋪機螺旋速度與熨平板前側(cè)堆料高度變化。攤鋪機螺旋速度會影響瀝青混凝土混合料的給料量，而熨平板前側(cè)堆料高度則會對攤鋪厚度產(chǎn)生一定影響，若施工期間螺旋速度與堆料高度變化幅度過大也可能導(dǎo)致瀝青混凝土面層不平整而增加后期路面開裂風險；③預(yù)熱溫度不達標。瀝青混凝土混合料需要在高溫狀態(tài)下才能保持最良好的狀態(tài)，若預(yù)熱溫度低于100 ℃就進行攤鋪則可能導(dǎo)致瀝青混凝土混合料攤鋪不均勻，出現(xiàn)表面離析，影響瀝青路面使用壽命；④多余材料未清除。攤鋪機履帶及平衡梁探頭下多余材料的進入會影響攤鋪機的自動調(diào)整系統(tǒng)精度，進而導(dǎo)致攤鋪過程中攤鋪機工作狀態(tài)發(fā)生變化，此外多余材料在履帶碾壓后還會對路面產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致波紋的產(chǎn)生從而影響瀝青路面質(zhì)量。因此公路路面施工項目經(jīng)理應(yīng)當組織工程施工質(zhì)量檢測小組，總工程師應(yīng)當監(jiān)督所有施工技術(shù)和施工質(zhì)量，按照質(zhì)量控制要求，成立測量組、測試組和質(zhì)量控制組對工程質(zhì)量進行檢查、控制和驗收，同時建立和完善質(zhì)量保證體系，要注意質(zhì)量控制方法，施工前要按照招標合同制定施工細則，明確技術(shù)指標、施工程序和控制方法，并制定處罰和驗收方法，明確規(guī)定，為了更好地控制原材料質(zhì)量，加強對施工工藝流程的控制和控制，還可以借用先進的設(shè)備來升級建設(shè)水平和質(zhì)量[10]。

3.3 道路保養(yǎng)與人員培訓

在保證施工質(zhì)量的前提下，高效科學的道路保養(yǎng)措施也是提高瀝青道路使用壽命，預(yù)防后期路面開裂的關(guān)鍵步驟。在瀝青路面的各類型裂縫中，載荷型裂縫與反射型裂縫均與道路保養(yǎng)與管理質(zhì)量間關(guān)聯(lián)密切，因此相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)當采取積極有效的管理控制制度規(guī)范建成后的瀝青道路的使用標準，通過定期保養(yǎng)與車輛載荷管控避免反射型裂縫與載荷型裂縫的形成。路面工程建設(shè)過程中各種施工工藝都需要具備相關(guān)專業(yè)技能的人員去進行操作，因此人員素質(zhì)與技術(shù)水平是影響道路工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，若人員技術(shù)水平低下可能導(dǎo)致施工工藝的錯誤從而增加裂縫形成風險。項目管理者應(yīng)當在人員招聘、人員培訓和人員考核等方面建立完善的人力資源制度，對關(guān)鍵施工崗位的人員招聘應(yīng)當設(shè)置最低技術(shù)標準要求，并在人員入職后定期進行人員系統(tǒng)培訓以提高項目建設(shè)相關(guān)人員的職業(yè)素質(zhì)，提高人員對各種施工工藝的掌握程度，同時也應(yīng)當通過人員培訓提高員工的責任心，避免工程建設(shè)過程中員工責任心不足或缺失而增加工程安全隱患，延長瀝青路面使用壽命。

4 結(jié)束語

瀝青路面裂縫是影響道路安全性與使用壽命的主要因素，瀝青路面的各種類型裂縫的形成均與瀝青混凝土混合材料質(zhì)量及道路工程施工工藝具有關(guān)聯(lián)，而道路建成后保養(yǎng)與管理不當也可能導(dǎo)致瀝青路面裂縫形成。因此行業(yè)管理人員應(yīng)當從施工管理與保養(yǎng)管理2 大方面入手，根據(jù)道路工程實際情況嚴格設(shè)計施工方案，加強瀝青混凝土混合料的制備與運輸、路面攤鋪與碾壓施工過程的控制，采取科學有效的道路保養(yǎng)措施并積極開展人員培訓，全面提高瀝青道路質(zhì)量，延長道路使用壽命，預(yù)防瀝青路面裂縫形成。