高速公路瀝青路面縱向裂縫成因分析及防治

1、高速公路瀝青路面縱向裂縫成因分析及防治0820104403杜長(zhǎng)棟【摘要】高速公路瀝青混凝土路面的縱向裂縫一直是高速公路路面破壞的主要部分，研究瀝青路面縱向裂縫的原因并分析，找出防治措施。【關(guān)鍵詞】高速公路，；瀝青路面，縱向裂縫，成因，防治。10概述縱向裂縫一般有兩種：第一種情況主要發(fā)生在緊急停車帶或路肩部位,，其形狀是沿路肩邊緣向內(nèi)逐步擴(kuò)大,呈月牙形，這種裂縫容易使路基發(fā)生滑移，危險(xiǎn)性很大，；。第二種是中央分隔帶、路表、邊坡等滲水，使得局部路基受水浸泡，在動(dòng)靜荷載的作用下，使得裂縫路段進(jìn)一步產(chǎn)生小圓弧滑動(dòng)趨勢(shì)，部分填料為弱膨脹土，施工中未予處理，在滲水后因含水量的變化，導(dǎo)致縱向裂縫進(jìn)一步開(kāi)展。

2、第三種是發(fā)生在行車道部位,多為縱向條帶狀，裂縫兩端未延伸到路堤邊緣。縱向裂縫在每條高速公路上或多或少都可以看見(jiàn)，路堤下的地基在橫向不可能是均勻一致的，路堤的壓實(shí)度在橫向也不可能均勻一致，因而長(zhǎng)期來(lái)看細(xì)而短的縱向裂縫幾乎是不可能避免的，所以，路線設(shè)計(jì)和路基施工都應(yīng)該盡力避免產(chǎn)生嚴(yán)重的早期路面縱向形變。實(shí)踐證明，地基處理得好，路基分層填筑和壓實(shí)得好，使路基盡可能均勻。道路縱向裂縫如治理不及時(shí)，當(dāng)發(fā)展到一定階段后，路中可能會(huì)產(chǎn)生新的縱向裂縫(即形成了新的滑動(dòng)面)。并且長(zhǎng)時(shí)間雨、雪水的灌入，會(huì)使2m以外部分滑動(dòng)加快，行車道在重載車的作用下，在34m部位出現(xiàn)第二道裂縫，這時(shí)第一道與第二道裂縫之間形成一個(gè)

3、板塊，這一板塊開(kāi)始下沉，出現(xiàn)順行車道區(qū)一個(gè)U型路面帶，嚴(yán)重時(shí)路面發(fā)生條塊形碎裂，道路還可能向外側(cè)滑動(dòng)，形成陡坎甚至坑槽，將嚴(yán)重影響行車。 圖1 高速公路瀝青混凝土路面縱向裂縫 圖2 高速公路瀝青混凝土路面縱向裂縫2 縱向裂縫的產(chǎn)因與防治2.1路堤滲水導(dǎo)致的縱向裂縫路堤滲水是導(dǎo)致的瀝青混凝土路面縱向裂縫的一個(gè)非常主要的方面。因?yàn)樗值倪M(jìn)入不僅降低了瀝青與礦料的粘結(jié)力，而且水分進(jìn)入后的地基膨脹干燥后的地基收縮的這一一脹一縮的過(guò)程，同時(shí)在動(dòng)載靜載的作用下很容易發(fā)生高速公路路面的縱向裂縫。路線從局部洼地通過(guò)，路堤位于洼地內(nèi)和路堤位于坡面上都可以造成路堤滲水。2.1.1 路線從局部洼地通過(guò)，路堤位于洼地

4、內(nèi)洼地的土層上部往往土質(zhì)較細(xì)，在旱季或在干早地區(qū)洼地上部土層常是干的，其承載能力較大，其上填筑路堤后，洼地上部土層的含水量在短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生明顯變化。在開(kāi)放交通后，如雨季雨量較大，表面水會(huì)向路堤兩側(cè)集中，如果路堤兩側(cè)沒(méi)有有效的排水溝(邊溝)，則路堤兩側(cè)將有積水。積水逐漸滲入土層并逐漸從路堤兩側(cè)坡腳下的土層向路堤中部下土層滲透。亦表面水向路堤匯集的同時(shí)，表面水還滲入沿途土層的上部，使上部土層過(guò)分潮濕。上部土層中的自由水將順坡度向下滲流到路堤邊部下的土層中。在冰凍地區(qū)，如冬季降雪量較大，春季化凍時(shí)，雪水將如上述雨季的降水那樣逐漸滲入路堤邊部下的土層中。由于較高路堤給地基的壓力從邊部到中部增加較大，因

5、此，地基土層中的自由水由邊部向中部滲透需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，而且滲入的水量也將愈來(lái)愈少。路堤兩側(cè)的積水，視積水位的高低。除向地基滲透外，還可能滲入路堤下部邊部土層中，并通道毛細(xì)作用逐漸向上，使路堤上部邊部的土層也變濕。由于路堤邊部土層的壓實(shí)度較中間部分差，一旦邊部土層變成潮濕，邊部土就產(chǎn)生固結(jié)形變，并導(dǎo)致硬路肩產(chǎn)生縱向裂縫。路基受到水的侵入,含水量顯著增大,同時(shí),承載能力顯著降低。路基橫向承載能力顯著不均勻。兩側(cè)受水侵入地基的承載能力小,中部承載能力大(圖1)。由于路基承載能力的顯著差別,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,將路面和路基拉斷,在路面上產(chǎn)生寬度較大的裂縫。其特點(diǎn)是上寬下窄

6、。這種情況下產(chǎn)生的縱向裂縫往往是以中央分隔帶為中心,兩側(cè)基本都有,而且基本是對(duì)稱的。圖3 路基受水作用承載能力變化圖在自由水侵入路堤范圍較小的情況下，可能僅在中央分隔帶兩側(cè)行車道上，甚至接近硬路肩的一側(cè)產(chǎn)生一條縱向裂縫。在自由水侵入路堤范圍較大的情況下，可能在中央分隔帶兩側(cè)的行車道上和超車道上產(chǎn)生兩條縱向裂縫，少數(shù)路段甚至有三條縱向裂縫。為了預(yù)防這種類型的縱向裂縫，路線設(shè)計(jì)，應(yīng)盡可能避免路線穿過(guò)洼地，包括平原上的局部小塊淺洼地。在路線只能穿過(guò)洼地的情況下，為了預(yù)防上述類型的縱向裂縫，顯然應(yīng)該在路堤的兩側(cè)都采取措施截?cái)啾砻嫠飨蚵返?。例如，設(shè)置通暢的邊溝排水，同時(shí)還應(yīng)該采取措施截?cái)嗤溉胪翆又械淖?/p>

7、由水順坡滲流到路堤下面地基的土層中。為此，需要設(shè)置較深的盲溝，或?qū)⒚吓c排表面水的邊溝相結(jié)合，即在邊溝下再設(shè)置盲溝，并將盲溝中的水設(shè)法引出到附近的河溝中；在無(wú)天然河溝的情況下，也可以在路堤附近設(shè)置一個(gè)集水蒸發(fā)池。2.1.2路堤位于坡面上在緩坡坡面上的路堤，其上披一側(cè)類似處于洼地的路堤。雨季，雨水容易透入路堤邊部下地基的上部土層中，并使其承載能力急劇下降。上側(cè)邊部地基承載能人的急劇下降使兵上路堤產(chǎn)生顯著外傾式沉降并將路面掰開(kāi)，產(chǎn)生縱向裂縫。在這種情況下，縱向裂縫往往僅發(fā)生在上側(cè)行車道或超車道路面上。在行車作用下有時(shí)表面也僅看到一條凹槽。為了預(yù)防這種類型的縱向裂縫，應(yīng)在路堤上側(cè)坡面上設(shè)置邊溝截?cái)啾?/p>

8、面水流向路堤，同時(shí)要設(shè)置較深的盲溝，截?cái)酀B入土層中的自由水，使自由水順坡滲流到路提下面地基中。同時(shí)，在合適位置設(shè)置涵洞將水引到路堤另一側(cè)下坡位置并排走。2.2路堤邊部壓實(shí)度不足在清淤后回填時(shí)未進(jìn)行認(rèn)真的分層夯實(shí)，這部分土基會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮下沉，即路基不均勻下沉。從而產(chǎn)生縱向裂縫。如果路基的半側(cè)直接位于軟土地基上，而未清除軟土層或未對(duì)軟土底基進(jìn)行加固處理。路基填筑后，軟土地基在路基的壓力作用下會(huì)產(chǎn)生較大的固結(jié)下沉，而非軟土地基的半側(cè)原地基下沉量很小，從而產(chǎn)生較大的不均勻沉降，并反應(yīng)到路基的項(xiàng)部，出現(xiàn)縱向裂縫。路基邊部壓實(shí)度不足，其實(shí)際密實(shí)度與路堤中部的密實(shí)度有顯著差異。降雨期間雨水逐漸從土路肩和

9、邊坡坡面等處浸入路堤邊部。雨水一旦侵入密實(shí)度較小的土體，使土體進(jìn)一步密實(shí)。路堤邊部產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致邊部路間產(chǎn)生縱內(nèi)裂縫。為了預(yù)防這類型裂縫產(chǎn)生，要加強(qiáng)路堤邊部碾壓，使路堤橫向的密實(shí)度盡可能均勻。對(duì)各個(gè)可能出現(xiàn)壓實(shí)問(wèn)題的地方，應(yīng)采用各種可能的措施，如改變壓實(shí)作業(yè)方式、增加壓實(shí)遍數(shù)、嚴(yán)格控制填土含水量等。另外，還需允許路基有足夠的自然固結(jié)時(shí)間，同時(shí)嚴(yán)防雨水滲入。2.3路堤外側(cè)有擋土墻部分高速公路路堤外側(cè)有擋土墻。路基施工時(shí)往往先施工擋土墻，再填筑擋土墻內(nèi)側(cè)的路堤。即使是內(nèi)壁直立的擋土墻，緊靠擋土墻的路堤，壓路機(jī)也難于將土碾壓密實(shí)。某些擋土墻是內(nèi)傾式(擋土墻內(nèi)壁向路堤內(nèi)部?jī)A斜)，靠近擋土墻的難于碾壓密

10、實(shí)的路堤更寬，而且緊靠擋土墻的一條較窄路堤帶由于壓路機(jī)碾輪根本碾壓不到，土體基本上是松的。路面竣工開(kāi)放交通后，或遲或早靠擋土墻的那條密實(shí)度較差的路堤帶要產(chǎn)小固結(jié)形變，導(dǎo)致路堤邊部產(chǎn)生帶狀不均勻沉降，同時(shí)在路面上產(chǎn)生縱向裂縫和表面橫向形變(裂縫外側(cè)路面沉降)。為了預(yù)防或減輕這類縱向裂縫，可考慮在靠近擋土墻的路堤寬度按重型壓路機(jī)不宜再靠近擋土墻進(jìn)行正常碾壓的寬度。在此寬度內(nèi)用小型壓實(shí)設(shè)備(如小型振動(dòng)壓路機(jī)，爆破夯等) 進(jìn)行壓實(shí)，同時(shí)要顯著減薄壓實(shí)層的厚度，盡可能達(dá)到要求的壓實(shí)度。在條件許可的情況下，在此寬度內(nèi)采用砂礫、砂或石屑等透水性較大的材料。還可以在上述寬度內(nèi)，用二灰、二灰土、石灰土或水泥土分

11、居填筑和分層壓實(shí)。這些材料的強(qiáng)度不需要符合用做底基層時(shí)的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，要求可以低得多。對(duì)這些材料的主要要求是：經(jīng)過(guò)碾壓達(dá)到某一最小密實(shí)度時(shí)，養(yǎng)生后能夠形成一個(gè)整體。這個(gè)最小密實(shí)度或壓實(shí)度可用作施工碾壓質(zhì)量控制的指標(biāo)。2.4拓寬改造道路拓寬道路的縱向裂縫形成機(jī)理可能主要有兩種類型，即邊坡的整體滑塌和新舊路基的沉降差發(fā)展。根本原因在于新舊路基的固結(jié)程度不同，加寬部分的路基，土基屬于欠固結(jié)土，其沉降量大于老路面的路基、土基。從而導(dǎo)致在瀝青面層和基層中產(chǎn)生附加應(yīng)力，此力如果大于面層的抗拉強(qiáng)度，路面就會(huì)開(kāi)裂。預(yù)防這種縱向裂縫，在舊路拓寬工程中采取的相應(yīng)措施包括：軟弱地基處理，舊路路堤臺(tái)階開(kāi)挖，加筋墊層和加筋

12、土路堤等。在施工過(guò)程中，應(yīng)盡可能將加寬部分的虛土及時(shí)清除掉，有防護(hù)的邊坡應(yīng)及時(shí)將防護(hù)工程做起來(lái)。2.5前面的基本都是預(yù)防的措施，還有一些裂縫發(fā)生后的治理措施。裂縫發(fā)生后，按裂縫的寬度根據(jù)公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTJ 073. 2-2001)按以下方法分別予以處治:(1)縫寬在5mm以內(nèi)清除縫中雜物及塵土,將稠度較低的熱瀝青(縫內(nèi)潮濕時(shí)應(yīng)采用乳化瀝青)灌入縫內(nèi),灌入深度約為縫深的2/3,然后填入干凈石屑或粗砂,并搗實(shí),最后將溢出縫外的瀝青及石屑、砂清除。(2)縫寬在5mm以上除去已松動(dòng)的裂縫邊緣,用熱拌瀝青混合料填入縫中,搗實(shí)?？p內(nèi)潮濕時(shí)應(yīng)采用乳化瀝青混合料。（邏輯性）3 結(jié)束語(yǔ)實(shí)際上，縱向

13、裂縫在每條高速公路上都可以見(jiàn)到。由于地基和填土在橫向不可避免的不均勻性，特別是在有表面水滲入的情況下，瀝青路面和水泥路面或遲或早都會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)而短的縱向裂縫。因此，從長(zhǎng)期看，細(xì)而小的縱向裂縫幾乎是不可避免的?？v向粗大的裂縫與變形,是路表彎沉與疲勞破壞作用的結(jié)果?；貜棌澇练从沉说缆氛w結(jié)構(gòu)的親和強(qiáng)度和剛度,行車荷載作用下抵抗度形變能力。要求和控制在一定的彎沉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),以防止形變和開(kāi)裂的發(fā)生。而路面在達(dá)到臨界狀態(tài)所能承受的行車荷載的使用壽命,往往取決于這種重復(fù)荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變的大小及作用的頻率,在如何進(jìn)而區(qū)分病害性破壞于疲勞性破壞這些問(wèn)題上,是個(gè)多因素互為影響的復(fù)雜問(wèn)題,需做具體分析。實(shí)踐證明，地基處理得好，路基分層填筑和壓實(shí)得好，使路基盡可能均勻，特別在預(yù)先采取措施防止表面水滲入地基的情況下，可以大幅度減少縱向裂縫的數(shù)量，同時(shí)顯著延緩縱向裂縫出現(xiàn)的時(shí)間?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1劉哲峰 瀝青路面縱向裂縫病因