毕业设计-浅析高速公路沥青路面早期破坏现象及防治

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1、毕 业 设 计（论 文）用 纸第 1 页 共 29 页浅析高速公路沥青路面早期破坏现象及防治摘 要：在高速公路的建设中，我国的绝大部分高速公路都采用沥青混凝土路面。沥青混凝土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此获得越来越广的应用。随着我国国民经济的快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使公路路面面临严峻的考验。沥青混凝土路面的一些问题不容忽视，在各种因素的影响下，很多公路沥青路面均呈现出不同程度的早期破坏，如开裂、泛油、剥落、车辙等现象，有的道路甚至当年通车就发生了病害，正常维修期提前，影响了车

2、辆的运行，同时增大了养护管理资金的投入。现有高速公路的有效服务时间普遍未能达到其设计使用年限，常常在通车 2-3 年便出现了较为严重的早期破损现象。在当前公路建、养资金严重不足的情况下，研究沥青路面的早期破损原因及防护具有特别重要的现实意义。本文系统阐述了沥青路面常见病害的成因，并针对具体病害提出了相应的工程防治措施。关键词：早期破坏 病害成因 防治措施一 绪 论 （一） 概况沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥

3、青混凝毕 业 设 计（论 文）用 纸第 2 页 共 29 页土路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等诸多优点，因而获得越来越广泛的应用。50 年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增长，所占比重很大。我国的公路和城市道路近 20 年来使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面。沥青路面是我国高速公路的主要路面型式。随着国民经济和现代化道路交通运输的需要，沥青路面必将有更大的发展。由于我国的高速公路起步较晚，发展速度极快，科研工作的相对滞后是导致我国高速公路沥青路面在运营期间出现早期破坏的原因之一。随着我国经济的迅速发展，高速公路的货车运输量增

4、长非常快，某些部门从自身利益出发，超载严重，甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重也是造成早期破坏的主要原因之一。沥青混凝土路面的一些问题不容忽视。在各种因素的影响下，不可避免的会出现很多病害，沥青混凝土大部分设计年限为 15 年，然而部分地区局部路段路面使用年限 2 年都不足，既影响使用功效又浪费资源。（二） 选题的目的和意义随着我国国民经济的快速、协调发展，我国道路交通量日益增大，车辆迅速大型化且严重超载，使高速公路路面面临严峻的考验。现有高速公路的有效服务时间普遍未能达到其设计使用年限，常常在通车 2-3 年便出现了较为严重的早期破损现象。在当前公路建、养资金严重不足的情况下，研究高速公

5、路沥青路面的早期破损原因及防治具有特别重要的现实意义。毕 业 设 计（论 文）用 纸第 3 页 共 29 页高速公路沥青路面在修路过程中与养护中会因种种原因，造成路面的破坏，为了增强路面的质量，延长公路的使用寿命，提高公路的运输能力，对高速公路沥青路面病害的防治与处理措施进行浅析。（三） 研究方案1 对我国高速公路沥青路面常见病害进行介绍和分析。2 结合我国沥青路面常见病害分析高速公路沥青路面病害出现的原因，并对裂缝产生的原因及其防治措施进行了具体分析。3 针对沥青路面常见病害提出几点建议。（四） 论文研究的主要内容本文系统阐述了沥青路面常见病害的成因，针对具体病害提出了相应的工程防治措施，并

6、对各种类型的裂缝现象、产生原因、预防措施、治理措施进行了具体的分析与研究。二 沥青路面早期破坏形成原因的分析 沥青路面因具有地质条件适应性强、初期养护时间短、行车舒适,维护方便等优点而被广泛用于高速公路。在高速公路通车后，因行车荷载作用、外界环境影响，以及设计、施工中存在的不足，沥青路面会逐步出现多种路面病害。主要有：桥头跳车、沉陷、裂缝、车辙、坑槽、波浪、剥落、泛油、松散等。高速公路一旦出现路面病害，就应及时分析病害成因及时采取有效措施进行处治，否毕 业 设 计（论 文）用 纸第 4 页 共 29 页则不仅会降低道路的使用性能，影响行车的安全，舒适、快捷、通畅，而且会因处理不及时或措施不当而

7、导致道路结构性破坏。本章针对沥青路面病害的现象，分析了高速公路沥青路面各种病害的形成原因。（一） 桥头跳车 桥头跳车一般是台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉。其特征为：沉降在行车方向是渐变的，延续距离相对较长，路面的整体强度未受破坏，路表面也少有损坏，但行车时具有明显的“波浪”感。（二） 沉陷 沉陷一般是由基层局部成形不足，强度不够，在行车荷载和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基（高填方地段）不均匀沉降或局部滑移面引起的。（三） 裂缝 裂缝一般是由于施工基层碾压不实，或新旧接缝处理不当而形成裂缝；面层含水率逐年积聚，在不利季节，引起路面强度降低而产生裂缝；混合

8、料质量差，碾压温度又不当，引起的碾压裂缝；混合料摊铺时间长，由于基层温度、湿度的变化，结构发生胀缩而产生裂缝；结合料老化，面层性能退化，路面整体强度不做而产生裂缝。（四） 车辙 车辙是指路面上沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽，深度 1.5cm 以上，在行车荷载重复作用下，路面产生的永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙降低了路面平整度，当车毕 业 设 计（论 文）用 纸第 5 页 共 29 页辙达到一定深度时，由于辙槽内积水，极易发生汽车飘滑而导致交通事故。1 结构性车辙 由于荷载的作用，发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。这种车辙宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成凹字形。 2 磨损

9、性车辙 由于车辆不断地磨损路面，特别是大量重型超载车辆渠化行驶在主车道上，磨损路面也会形成车辙。3 流动性车辙 在高温条件下，车轮碾压反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，使流动变形不断积累形成车辙。这种车辙一方面车轮作用部位下凹，另一方面车轮作用甚少的车道两侧反而向上隆起，在弯道处还明显向外推挤，车道线或停车线因此可能成为变形的曲线。4 压实不足引起的车辙 由于沥青面层压实不足，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在交通荷载的反复作用下，空隙率不断减少，达到极限残余空隙率才趋于稳定。它不仅产生压实变形而且平整度迅速下降。（五） 坑槽 坑槽是由于基层压实不够，厚度不够，强度不均，

10、基层不平，起初局部龟裂松散，在行车荷载和雨水等自然因素作用下逐步形成坑槽。1 压实不足性坑槽 毕 业 设 计（论 文）用 纸第 6 页 共 29 页一般情况是施工时混合料温度太高，使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，导致压实不够，粘结不牢，在行车载荷作用下，形成坑槽；另一种情况是混合料温度太低，摊铺不均匀，压实不充分，导致压实度不够形成坑槽。2 厚度不够性坑槽 路面下面层局部标高控制不严，导致沥青上面层个别地方厚度不够，在行车作用下，部分混合料易被“带走”，形成坑槽。3 水损害性坑槽 这种坑槽是沥青混凝土路面早期破坏中常见的坑槽，其形成过程可归纳如下： （1）在开始阶段，水分侵入沥青与集料的界面

11、，以水膜或水气的形式存在，影响沥青与集料的粘附性。（2）在反复荷载的作用下，沥青膜与集料开始剥离。（3）渐渐地，路面开始麻面、松散、掉粒。最后形成坑槽。水损害破坏是沥青混凝土路面在水或冻融循环的条件下，由于汽车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落（剥离），沥青混合料出现掉粒、松散，继而形成沥青混凝土路面水损性坑槽。（六） 波浪 由于路面组成材料不合理或施工质量差，导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作毕 业 设 计（论 文）用 纸第 7 页 共 29 页用；在纵坡段

12、由于高温的原因也会出现这种病害。（七） 剥落 由于沥青混合料中使用了中性或酸性石料，将会造成集料与沥青之间的粘附性不足，在行车荷载作用下，集料从路面剥落，使路面形成麻面，进而可能发展成为坑槽、松散等病害；施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。（八） 泛油沥青混合料中沥青含量过多，空隙率较小，高温稳定性差，是产生泛油的主要原因。沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动，使表面有过多沥青的现象称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。

13、高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。（九） 松散松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落的主要原因。可能导致松散的情况还有：1 集料颗粒被足够厚的粉尘包裹，使沥青膜粘结在粉尘上，而不是粘结在集料颗粒毕 业 设 计（论 文）用 纸第 8 页 共 29 页上，表面的摩擦力磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱落。这种情况的产生主要是由于集料含泥量超标所造成的。2 表面离析处往往缺少大部分细集料,

14、离析面上粗集料与粗集料相接触，但只有在少数接触点沥青膜与集料粘结。随时间增长，沥青会老化，沥青膜剥落会使沥青与集料的粘结力减弱，孔隙中的水冻结会破坏粘结力，或足够大的摩擦力会破坏离析面上的集料颗粒而产生松散。3 沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料的粘聚力，如果混合料密实度不够，集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。（十） 推移推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载（超载车辆）作用下，由于与基层粘结

15、不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移，随着时间增长，轮迹带两侧会产生壅包，甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段往往由于施工质量等原因，基层不平整会反映到沥青路面上，车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显，形成波浪。三 避免早期破坏采取的预防措施 通过以上分析可以看出沥青混凝土路面早期破损与沥青混合料、路面设计、养护及交通气候条件的全部或部分有联系，而交通气候条件是客观存在的，所以沥青路面早期毕 业 设 计（论 文）用 纸第 9 页 共 29 页破损防治应以路面设计、沥青混合料、施工及养护四个方面考虑：（一） 合理设计路面结构 沥青路面结构层次的合理选择和安排，是整个路面结构是否能在设计使用年限里承受行车荷载和自然因素的共同作用，同时又能发挥各结构层的最大效能，使整个路面结构经济合理的关键。根据理论分析和多年的使用经验，在路面结构组合设计中要遵循下列原则。1 适应行车荷载作用的要求作用在路面上的行车荷载，通常包括垂直力和水平力。路面在垂直力作用下，内部产生的应力和应变随深度向下而递减。水平力作用产生的应力、应变，随深度递减的速率更快。路面表面还同时承受车轮的磨耗作用，因此，要求路面面层具有足够的强度和抗变形能力，在其下各层的强度和抗变形能力可自上而下逐渐减小。2 加强沥青路面防水设计如何保证沥青路面的水稳