半刚性基层沥青路面早期破坏分析及对策

半刚性基层沥青路面早期破坏分析及对策

王敬飞

(长安大学公路学院　西安　710064)

摘　要　高等级半刚性基层沥青路面的早期破坏是很普遍的现象。参考公路界对半刚性基层沥青路面早期破坏的研究成果,总结了早期破坏的形式,分析了其产生的机理,并从材料、设计和施工三个方面给出了解决早期破坏的对策。关键词　道路工程　半刚性基层　沥青路面　早期破坏　对策　　高等级半刚性基层沥青路面在我国已经走过了十几个春秋。半刚性基层在提高道路强度方面表现出了明显的优势,但是由半刚性材料引起的路面早期破坏现象也成为当前公路界关注的问题,目前就半刚性基层的历史地位及未来的发展前景道路界展开了广泛的讨论,基本上有两种代表性的观点:一种是强基薄面,一种是推行柔性路面。然而由于半刚性基层沥青路面在经济性方面的优势适合我国的国情,所以一定时期这种路面结构形式还将继续应用于实践,尤其在广大欠发达的中西部地区。同时在我国经济快速发展的大背景下交通运输业也迅猛发展并表现山新的特点:大交通量、重轴载渠化交通。这给半刚性基层沥青路面未来的发展带来了新的挑战。因此客观的认识半刚性基层沥青路面的早期破坏现象,并全面的分析原因,研究对策是当前首当其冲的问题。1　半刚性基层沥青路面早期破坏形式及产生机理1.1　开裂

开裂是半刚性基层沥青路面的主要破坏形式之一,这已引起世界公路界的普遍关注。我国《公路路基

(JT路面现场测试规程》J059-95)参照美国LTPP的沥

青路面损坏鉴别手册对裂缝的分类作了初步的规定,分为龟裂、块裂、单根裂缝及边缘裂缝,并将单根裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝、接头裂缝、施工裂缝、水泥板接缝的反射裂缝等。按其成因将沥青路面裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种类型。

横向裂缝是指垂直于路线方向的裂缝。根据其产生的原因将横向裂缝分为荷载型和非荷载型裂缝:①荷载型裂缝在中、低级公路及一些超载严重的高等级公路的轮迹处常见。这种裂缝最先发生在路面的底面,接着在车辆荷载的反复作用下裂缝逐渐向上扩展至表面。从调查结果可知,这种裂缝并不多见,原因是这种裂缝的产生往往由于结构层强度不足造成的,然而我国大多数高等级公路采用半刚性基层,这种结构层恰恰具有高强度的优势。②非荷载性裂缝分两种情况:一种是沥青面层的温缩裂缝;另一种是半刚性基层的反射裂缝。18

温缩裂缝多发生在冬季气温较低及易发生温度骤降的地区,并且裂缝间距变化往往在数米至100m间。由于路面温度随大气温度的降低而呈梯度下降,在冬季气温较低的地区当路面温度下降到低于其开裂温度时,沥青路面的温度应力就会大于其抗拉强度而导致路面开裂:在气温骤降的地区,由于路面降温速率随着大气降温速率的增加而增加,这样路面产生的收缩应力将来不及松弛导致沥青路面开裂。值得注意的是温缩裂缝的产生是在温度应力的反复作用下逐渐发展并进一步扩展的。

半刚性基层反射裂缝的发生主要由于半刚性材料的干缩和温缩造成的。当半刚性基层铺筑后未按规定养生并及时铺筑面层时,半刚性基层材料将长期裸露于大气中,受环境温度的影响而产生缩裂;另外若沥青面层较薄或温差较大时,在铺筑面层以后或使用过程中温度应力容易超过抗拉强度而导致基层开裂。基层开裂后,裂缝处的应力集中现象使交通荷载产生在面层下部的拉应力比没有裂缝的部位要大,这时面层底部的拉应力容易超过沥青混凝土的极限强度致使路面开裂。

纵向裂缝产生主要是由于施工造成的。

网状裂缝是由于路面整体强度不足或沥青面层老化造成的。由于路面结构设计不合理,路基路面压实度不够,路面材料配合比不当或伴和不均匀等都可能产生网裂。1.2　冲刷、翻浆

冲刷与翻浆几乎是高等级半刚性基层沥青路面相伴而生的现象,冲刷的结果往往导致翻浆的产生,而翻浆是由于冲刷形成的细料泥浆在荷载的作用下上升到路面的现象。当路面开裂或面层空隙率比较大时路面积水很容易渗入基层,由于交通荷载的作用在基层产生动水压力,稳定细粒土材料本身抗冲刷能力较差,因此将引起半刚性基层的冲刷,随着车轮的反复作用基层泥浆向上发展形成翻浆。此外,当沥青面层下局部半刚性基层由于结合料太少或水分不足而形成的不好,一旦雨水从面层侵入,在大量行车作用下,形成局

部冲刷翻浆,导致沥青面层形成局部低洼甚至坑洞。

1.3　车辙

车辙是指在荷载的反复的作用下产生的竖直方向永久变形的积累。车辙主要发生在高温季节渠化重交通的公路上,在半刚性基层沥青路面上车辙往往发生在面层。按其成因不同车辙分三类:结构性车辙;失稳性车辙;磨损性车辙。

结构性车辙是由于荷载作用超过路面各层的强度,主要发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形。这种车辙宽度较大,而没有隆起现象,横断面呈凹型。在半刚性基层沥青路面上结构性车辙发生较少。

失稳性车辙是由于沥青混合料抗剪强度不足在荷载的反复作用下产生侧向流动而产生。这种车辙在车轮部位下凹车道两侧向上隆起,在弯道处还有明显的向外推挤,车道线及停车线因此可能成为曲线。这种车辙将主要取决于沥青混合料的流动特性。对主要行驶双轮车的路段,车辙断面成W形,容易发生在车速慢车轮接地产生的横向应力大的地方,比如上下坡路段、交叉口附近等。

磨损性车辙在我国很少见。1.4　泛油

泛油是指由于沥青用量过多或混合料空隙率偏小沥青在温度和荷载的综合作用下溢出路表面的现象。由于交通量和超载超限车辆的增加,泛油现象在我国高等级沥青路面上越来越多并且还出现了一些新的现象。根据现场调查发现泛油现象有两种:一种是指过量的沥青充满集料空隙由于受高温膨胀并在荷载的作用下溢出路表面,覆盖表面构造深度致使路表面光亮降低路面摩擦系数:另外一种是指仅在轮迹处出现点状的油斑由大到小发展或沿轮迹带大量泛油。1.5　松散、坑槽

松散是指沥青从矿料表面剥离由于荷载的作用路表面呈现松散状态,这些松散的集料被高速行驶的车辆带出而形成坑槽。产生松散、坑槽的原因主要是沥青与矿料的粘附性差,在水或冰冻的作用下沥青从矿料表面剥落所致,另外施工过程中混合料加热过高或加热时间过长而使沥青老化失去粘结性也会形成松散、坑槽。2　半刚性沥青路面早期破坏的原因分析及对策2.1　材料2.1.1　基层材料

原因分析:半刚性基层材料主要有三类:石灰稳定类、水泥稳定类和二灰(石灰粉煤灰)稳定类。这些半刚性材料作为沥青路面的基层或底基层表现出明显的优势,比如提高路面结构承载力,优良的水稳定性及抗冻性,同时由于对地方材料要求低的优点使得这些材料在更大范围拟推广。但是半刚性材料也有很多缺

点:收缩系数大;抗变型能力低;透水性差表面易积水;破裂后不能愈合;对荷载敏感性大等。而这些缺点正是引起路面早期破坏的重要原因,在半刚性基层施工后未及时铺筑面层或路面使用过程中由于大气温度变化引起基层收缩开裂并反射到面层形成反射裂缝,由于破裂后不能愈合雨水渗入容易引起冲刷、翻浆等病害。

措施:①控制结合料用量及细集料含量,尽可能降低材料的收缩:②掺加韧性添加剂,如聚合物、乳化沥青等;③限制水泥稳定基层材料的强度降低基层刚度。2.1.2　面层材料

原因分析:面层材料是路面结构中最活跃的因素,材料的路用性能不能满足要求将导致路面的早期破坏。①高温稳定性,道路使用的实践表明,在通常的汽车荷载条件下,永久性变型主要是夏季气温高于25～30℃左右,即沥青路面的路表温度达到40～50℃以上,已经达到或超过沥青的软化点容易发生路面永久性变形形成车辙;②低温性能,在一定的气候条件下面层材料低温性能差将导致路面的开裂,尤其是在寒区;③水稳定性,水稳定性是影响路面的松散、坑槽主要原因。

措施:①选用高质量的集料,如采用坚硬、安定、表面粗糙、破碎、颗粒接近立方体的集料,此外尽量选用碱性石料;②结合料的选用要权衡高温与低温性能,兼顾高温车辙低温开裂,并且与矿料要有较强的粘附性;③混合料要有良好的级配,严格控制混合料的空隙率,为了防治泛油和水毁,空隙率应控制在3%～5%之间;④适当增大混合料最大粒径,有益抗车辙和抗开裂性能的提高。2.2　设计2.2.1　基层材料设计

原因分析:目前一些公路和城市道路的路面质量不好,早期损坏与习惯上不重视基层和底基层材料的组成设计有关。半刚性基层材料组成设计存在的问题有:①结合料剂量与实际需要不一致,这样要么基层强度不足或稳定性不够,要么基层收缩系数增大,最终导致路面开裂或车辙:②盲目应用经验来设计材料组成,忽略当地实际,致使材料不但不能发挥优势还会增加收缩裂缝的产生机率。

措施:①根据现场土质类型确定结合料种类;②综合权衡强度与收缩严格控制结合料剂量;③通过材料组成设计证明经验的可靠性;④在半刚性基层上摊铺碎石应力消减层或应用乳化沥青稀浆封层。2.2.2　结构设计

原因分析:①近年来超载超限运输是交通运输的一个突出的问题。超载超限是半刚性基层沥青路面早期破环的重要原因,遗憾的是超载超限却没有纳入现行的路面结构设计规范;②路面结构组合设计的不合理也导致沥青路面半刚性基层早期开裂、车辙等病害。

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措施:①轴载换算应考虑超载超限因素的影响,在这方面同济大学的林绣贤教授提出了超载系数的概念有重要的指导意义:②材料设计应以结构层分工论为指导,而结构设计应以材料类型的选择为基础实行材料结构一体化设计。2.3　施工

原因分析:①压实度不达标,这往往是盲目追求平整度的结果,压实度不足将直接影响到路面的强度很容易导致车辙的产生,对面层而言压实度不足将使实际空隙率大于设计要求的空隙率很容易引起雨水下渗造成混合料剥离松散和坑槽;②拌和及摊铺过程中由离析造成的材料不均匀也是引起路面早期破坏的原因;③半刚性基层施工完成后不能及时铺筑面层,很可能导致基层预先开裂日后形成反射裂缝。

措施:①严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量;混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。②半刚性基层与面层连续施工,避免预先开裂,同时便于透层油下渗使基层和面层形成紧密的连续结构;③严格控制压实度及基层的含水量;④在装卸、运输、摊铺过程中防止离析。

3　结束语

半刚性基层沥青路面的早期破坏有材料、设计方

面的原因也有施工方面的原因,有些因素是可控的,如施工管理、设计参数等,也有一些因素是不可控的,如半刚性材料的温缩和干缩,但是只要我们从那些可控的因素着手分析研究就一定能解决或在很大程度上缓解路面的早期破坏,同时也能降低不可控因素的影响最终达到改善半刚性基层沥青路面早期破坏的状况。

参　考　文　献

1　沙庆林.高等级道路半刚性路面.北京:中国建筑工

业出版社,1993.2　沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.北京:人民交通出版社,2003.3　张登良.沥青路面.北京:人民交通出版社,1999.4　中华人民共和国行业标准.《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059—95).北京:人民交通出版社,1995.5　郭忠印,李立寒.沥青路面施工与养护技术.北京:

人民交通出版社,2003.

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是代表企业的最终竞争能力与水平。其次,针对不同的评标办法,掌握投标竞争对手的情况,对竞争形势进行分析。正确运用不同的报价方法和技巧确定报价、最后要汇总报价,对总报价进行适当调整。调整总报价要考虑投标策略、成本控制、对比定额等方面的因素。总之,工程量报价清单是报价的核心内容,其余部分是提供报价的依据。5　标书的排版编制包装

投标报价最终确定后,投标文件的排版编制、包装和各种签名盖章等,要完全严格按照招标文件的要求编制,不能颠倒次序,不能缺项漏页,更不允许随意地带有任何附加条件。任何一点差错,都可能引起不合格的标书,导致废标。严格按章办事,才是施工企业提高中标率的最基本途径。6　实例分析

当金山～冷湖二级公路路基、路面工程分3个标段进行公开招标,共42个国内大中型企业参加了这次投标。我公司对第二合同段施工现场进行认真的现场考察,弄清本标段内的土资源以及地方材料等各种情况,并认真听取了标前答疑,回来后仔细核对工程数量、费率、预算单价,准确地编制预算书以便报价。而本次评标办法比较特别,其规定:首先业主设有控制价,业主控制价为报价上限,所有投标人报价均高于业主控制价时,招标人当场宣布招标失败;高于业主控制20

价的投标人报价,不参与最高分标价计算,但可参与评审,业主控制价不参与最高分标价的计算;其次还应满足考虑最高分标价的计算,最高分标价的计算,是在低于业主控制价的报价中,去掉最高报价和最低报价后,所有投标人报价平均值:当低于业主控制价的投标人等于或少于三家时,低于业主控制价的所有投标人报价平均值。所有投标人报价的平均值乘以折减系数(折减系数为0.95)为最高分标价,而此次评标采取百分制评标法,标价分为80分,商务部分为20分,这就意味着谁的报价最接近最高分标价,谁的中标率就比较大,针对这种评标办法,我公司领导及投标小组开会讨论,研究如何报价才能中标。我们根据多次投标的经验以及我们的预算价,来估算业主的预算价,再来估计我们的报价是处在哪个位置最接近高分标价的。第二合同段共有12个单位,12个单位报价的平均值,我们处在哪个位置至关重要,关系到中标与否,所以我们分析了评标办法以后,最终选择了我们的报价处在倒数第5,最终成功。

针对评标办法增加中标机会的途径和措施有许多,但最主要仍为熟悉招标文件尤其是其文件中确定的评标办法,及时做好项目的了解,市场调研,结合本企业的特点特长,付以资源,以成本预算为实力参与竞争,在投标工作中不断总结,努力提高报价水平和中标率,同时还要着眼于发展,争取将来的优势,并结合具体情况综合、灵活地运用,才有希望取得竞争的全胜。

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