道路路面病害成因以及特征分析
目前,沥青路面结构是我国道路主要采用的结构,在自然因素和行车荷载的长时间作用下,沥青路面容易出现裂缝、坑槽、松散等不同类型、不同程度的病害。这些病害的出现,不仅容易使得路面结构强度降低,也会导致路面的连贯性遭到破坏,最终影响到道路的使用年限和行车安全性。
1、沥青路面病害类型
在我国,道路类型可以分为城市道路和公路两种。本研究的检测及评估对象为城市路面病害,但城市道路还没有出台特定的国家评定标准,因此本研究以《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018)为指导规范。依据规范,沥青路面病害类型主要分为 11 类,包括龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、松散、沉陷等。 从路面损坏成因角度来看,结构性损坏和功能性损坏是路面损坏的两种主要类型。裂缝类病害和变形类病害是结构性损坏最常见的表现形式,容易削弱路面结构层的承载能力。坑槽类病害和松散类病害则是功能性损坏较为常见的表现形式,容易使得路面的抗滑性能和平整度降低,削弱路面的服务能力。在调研过程中,笔者还发现外界各类因素会使得沥青路面的病害类型和特征具有多样性和复杂性。(1)环境因素,如湿度变化、温度变化和霜冻作用等;(2)行车荷载因素,如交通量増长、超载车辆的日益増多等;(3)设计、施工、材料组成和养护条件等因素。
2、沥青路面病害特点及成因
(1)裂缝类
裂缝类病害是沥青路面损坏形式中的一种常见病害。按照裂缝的方向和成因,可以分为龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝。在路面局部区域内,出现龟纹状的相互交错的疲劳裂缝时,龟裂就形成了,且常伴有沉陷和唧浆现象。龟裂的初始状态是出现单条或多条平行的纵向裂缝,而后在行车荷载反复作用下,平行的纵向裂缝间出现横向和斜向连接缝,最终形成裂缝网。块状裂缝则是一种纵横交错的裂缝形式,以沥青路面块状开裂为典型特征。当纵向裂缝和横向裂缝不断发展时,就容易形成块状裂缝。温度疲劳、反射裂缝以及沥青老化也会引发块状裂缝。纵向裂缝是一种基本与道路中心线平行的裂缝病害,通常是由路面的不均匀沉陷而导致,不良的施工方法和过大的行车荷载也会引起纵向裂缝。横向裂缝则是一种方向基本垂直于道路中心线的裂缝病害,沿路面横向出现。其成因主要是温度变化、施工质量、和荷载作用。
(2)松散类
松散类病害是一种在雨季频发的病害,主要包含松散和坑槽两类。由于沥青路面水稳定性不足,路面会逐渐出现麻面、松散乃至坑槽、脱皮、啃边等现象。一般情况下,沥青混合料不均匀或粘结力不足,会容易导致松散的产生,此外也会受到路面压实效果和施工温度的影响。施工温度过低会导致混合料压实困难,造成混合料内部空隙率过大;施工温度过高则会导致沥青老化,降低与矿料的粘附性。坑槽主要由于沥青路面的面层集料局部脱落或者基层和面层的集料局部脱落导致的。在雨季,雨水容易渗透到路面裂缝和空隙中,导致集料与沥青间粘结力不足,致使松散、龟裂等病害进一步发展,形成坑槽。路面承受的荷载增大时,松散类病害会加速路面结构的破损,带来安全隐患,且影响市容市貌。
(3)变形类
沥青路面的变形类病害主要包括沉陷、车辙和波浪拥包三类。沉陷是一种路面严重下陷变形现象,主要是由于路基顶面垂直变形过大而引发。在行车荷载作用下,由于沥青路面基层局部强度不足,导致路面大的垂直变形,从而引起沥青面层开裂。车辙则是沥青路面一种特有的病害类型,主要是受气候因素和荷载因素影响,路面结构层强度不足或材料失稳,从而产生的变形。此外,在长期荷载作用下,当沥青面层与基层粘结力降低时,会产生推移,推移严重时就会产生波浪拥包。近年来,超载车辆越来越多,在大量重荷载的反复作用下,特别在车辆启动或刹车频繁的交叉路口处沥青路面很容易产生波浪拥包这一病害。变形类病害不仅会影响路面行驶质量,严重情况下甚至会影响行车安全。
(4)其它类
除了裂缝类、松散类和变形类这三类病害类型外,沥青路面还会产生一些其他类型的病害,主要包括泛油、修补等。泛油是由于沥青面层中的自由沥青受热膨胀,导致沥青混凝土空隙无法容纳,从而溢到路表,形成病害。泛油会导致路面抗滑性能降低,从而影响行车安全。修补是一种特殊的病害,主要是由于对其他路面病害进行养护而产生的,因此与其他病害相比,更为明显。修补容易影响道路美观,且往往由于实际操作不当,致使许多补丁修补不良。