关于城市沥青路面常见破损类型及预防措施的研究概要.docx
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关于城市沥青路面常见破损类型及预防措施的研究概要
中央广播电视大学
毕业（设计）论文
论文题目
关于城市沥青路面常见破损类型及预防措施的研究
姓名：
学号：
专业：
指导教师：
学生手机：
二○一四年六月二十五日
中央广播电视大学
毕业论文（设计）任务书
学生姓名
学号
市级电大
入学时间
专业
土木工程
学习中心
毕业论文（设计）题目
关于城市沥青路面常见破损类型及预防措施的研究
题目类型[1]
理论研究
题目来源[2]
学生自选题
毕业论文（设计）时间
2014年3月22日至2014年6月25日
1．毕业论文（设计）内容要求（或内容纲要；字数>300字）：
一、本题的主要内容
（一）常见的沥青路面破损类型的分析
（1）裂缝的特点及原因分析
（2）车辙和推移的特点及原因分析
（3）松散及其成因分析
（4）坑槽及其原因分析
（5）冻胀和翻浆及其原因分析
（二）公路沥青路面破损的防治
（1）从材料、设计、施工、养护、交通管理等各方面分析预防措施
（2）裂缝的治理方法
（3）坑槽修补方案
（4）松散的治理
（三）、结论
[1]题目类型：
①理论研究，②实验研究，③工程设计，④工程技术研究，⑤软件开发。
[2]题目来源：
①工作任务题，②生产实际题，③模拟或虚构题，④学生自选题。
本任务书必须网上报送指导教师，待教师审批通过后，开始写作
2．主要参考资料：
期刊文献书写规范：
作者，论文篇名，刊物名，出版年，卷（期），论文在刊物中的页码。
图书文献书写规范：
作者，书名，出版地，出版社，出版日期，引用内容所在页。
[1]《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）
[2]《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）
[3]《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
[4]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052—93）
[5]《公路工程质量通病防治指南》，2003年
[6]张登良，沥青路面，北京，人民交通出版社1998
[7]郝培文，沥青路面施工与维修技术，北京，人民交通出版社2001
[8]沙庆林，高速公路沥青路面早期破坏现象及预防，北京，人民交通出版社2001
3．毕业论文（设计）进度安排：
起止时间
阶段内容
3月16日—3月18日
选题，拟定题目
3月19日—3月23日
列内容纲要，提交任务书
3月24日—4月25日
搜集资料，完成并提交初稿
4月26日—5月24日
修改、形成第二、三稿
5月25日—6月5日
完成论文写作，定稿
6月10日—6月20日
准备毕业论文答辩
指导教师意见（签名）
时间
摘要
随着我国道路建设的迅速发展，沥青路面的施工得到了普遍推广应用。
沥青路面以表面平整，坚实、施工工期短和养护简便等优点，成为城市道路建设中的首选，但是常见的一些沥青路面的破损如果不及时处理将会严重影响其使用寿命并造成不必要的经济损失。
根据我长期对区沥青路面的实际情况调查，谈谈沥青路面中常见破损类型、出现破损的原因及其预防措施。
关键词：
沥青路面；裂缝；车辙；推移；坑槽；冻胀
目录
摘要
目录
第1章前言……………………………………………………………………………………1
第2章常见的沥青路面破损类型的分析………………………………………………………2
2.1沥青路面的裂缝………………………………………………………………………2
2.2沥青路面的车辙和推移…………………………………………………………………2
2.3沥青路面的松散…………………………………………………………………………3
2.4沥青路面的坑槽…………………………………………………………………………3
2.4.1水损害导致的坑槽…………………………………………………………………………………4
2.4.2施工因素导致的坑槽………………………………………………………………………………4
2.4.3交通因素导致的坑槽………………………………………………………………………………4
2.5沥青路面的冻胀和翻浆…………………………………………………………………4
2.5.1温度因素的影响……………………………………………………………………………………4
2.5.2路面因素的影响……………………………………………………………………………………4
2.5.3材料因素的影响……………………………………………………………………………………5
第3章公路沥青路面破损的防治………………………………………………………………5
3.1预防措施…………………………………………………………………………………5
3.1.1材料方面…………………………………………………………………………………………5
3.1.2设计方面…………………………………………………………………………………………5
3.1.3施工方面…………………………………………………………………………………………5
3.1.4养护方面…………………………………………………………………………………………6
3.1.5加强交通管理……………………………………………………………………………………6
3.1.6安全养护…………………………………………………………………………………………6
3.1.7公路填方…………………………………………………………………………………………6
3.2治理方法…………………………………………………………………………………7
3.2.1路面裂缝处治对策…………………………………………………………………………………7
3.2.2坑槽修补方案………………………………………………………………………………………8
3.2.3松散的治理...................................................................10
第4章结论…………………………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………………………………11
第1章前言
随着我国公路建设的发展，沥青路面在公路建设当中成为了首选路面类型，但是不容忽视的一个问题是，由于汽车数量的增多，加之超载现象突出，对于沥青路面的破坏越来越严重。
尤其是对城市沥青路面破坏，严重影响了道路的正常使用寿命从而导致资源的浪费。
通过调查发现，沥青路面破损类型主要为裂缝、车辙与推移、坑槽、冻胀和翻浆这四大类，所以对这几类破损的成因与防治措施的研究意义重大。
本文就以常见城市沥青路面破损成因进行分析并结合实际情况提出相应的防治措施。
第2章常见的沥青路面破损类型的分析
沥青路面的破损所表现出的形式和特征是多种多样的。
经总结分析，主要有以下几种常见病害。
2.1沥青路面的裂缝
沥青路面建成后，都会产生各种形式的裂缝。
初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能基本上没有影响，但随着表面雨水的侵入路面强度下降，在大量行车荷载作用下，使沥青路面产生结构性破坏。
（如：
图1，图2）
图1图2
裂缝产生的原因：
（1）土基和路面基层压实不足，路面整体或基层失稳，沥青面层老化强度不够，会引起网裂和龟裂病害。
（2）土基和路面基层由于受温度变化、冬季冰冻产生的冻胀，导致路基和基层反射裂缝，一般以横缝居多。
（3）土基压实不够，特别在路基拓宽时新老土基压实度不匀产生不均沉陷，冬季冻胀作用时冻胀量不同或铺筑沥青面层接缝处理不当，碾压不密实，在行车作用下形成纵向裂缝。
（4）在水文条件不利情况下，土基和路面基层的水稳性差，含水量逐年增多，强度减小，在行车作用下面层出现网裂，并逐渐扩大为龟裂。
2.2沥青路面的车辙和推移
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。
（如：
图3）
图3
车辙和推移形成的主要原因如下
（1）行车荷载的影响。
车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的车槽。
（2）基层施工质量差。
因基层的厚度不足或因基层材料质量差，施工、养护不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层的强度，使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
（3）沥青面层高温稳定性差。
由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低,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极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。
2.3沥青路面的松散
“松散”是沥青路面常见病害。
其症状为沥青混凝土中沥青与集料的粘结力作用逐渐下降并丧失，在车辆荷载作用下使沥青混凝土表面层呈松散状态，面层中的集料颗粒脱落，粗细集料散失起砂，路面磨损，路表粗麻，多处微坑，表层剥落，路面外观质量差，行车不适。
如不及时治理，它会从路表面向下不断发展，以致形成坑槽。
（如：
图4，图5）
图4图5
松散产生的因素有很多，具体可以归结为以下几个方面：
（1）由于沥青混合料中沥青偏少，油石比偏低，使得沥青与集料间粘结性差；
（2）因低气温施工，压实度过小，造成沥青面层内部空隙率过大，在车辆的载荷作用下造成的沥青面层松散；
（3）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上，在表面的摩擦力作用下磨掉沥青膜，并使集料颗粒脱离，这种情况主要是由于集料含泥量超标所造成的；
（4）沥青混合料拌合时沥青温度过高，导致沥青老化，沥青膜剥落使沥青与集料的粘结力减弱而产生松散；
（5）基层强度松软而引起的面层龟裂松散；
（6）骨料选择有误，选择了酸性骨料与沥青粘附性差而造成的松散；
（7）水损害导致的松散。
由于车轮动态载荷的作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低病逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料出现掉粒、松散。
2.4沥青路面的坑槽
坑槽是沥青路面的常见病害，坑槽不仅影响路面平整度，导致行车的舒适性变差，更重要的是对行车的安全性危害很大，驾驶员稍不注意就容易造成车损人伤，甚至车毁人亡。
所以很多公路管理养护单位对坑槽维修的及时性提出了严格的要求，如要求“坑槽出现后必须24小时内修复”、“坑槽不过夜”等。
（如：
图6，图7）
图6图7
我国半刚性基层沥青路面坑槽的形成原因主要有以下几种：
2.4.1水损害导致的坑槽
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。
2.4.2施工因素导致的坑槽
（1）混合料温度控制不当导致的坑槽。
有两种情况会导致此类坑槽的出现。
一种情况是施工时混合料温度过高，加热过程中使沥青老化，粘结力降低，脆性增加，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过低，特别是底部的混合料由于和下承层接触降温过快，不能够达到良好压实效果而形成的坑槽。
（2）层间接触不良导致的坑槽。
沥青路面在施工中由于层间污染或者粘层油未按照工艺要求进行洒布，导致层与层之间没有形成完全连续的受力体系，在行车荷载的作用下，上面层承受的应力过大，出现细微裂缝，从而发展形成坑槽。
（3）上面层施工厚度不够导致的坑槽。
路面中、下面层局部标高控制不严，表面不平整，导致沥青上面层施工中个别地方厚度不够，在行车作用下，部分混合料易被“卷走”，形成坑槽。
（4）施工过程中由于混合料局部级配的离析而导致的坑槽。
2.4.3交通因素导致的坑槽
（1）现在公路的交通量比以前要大的多，而且车辆超载超限运输的现象非常严重，导致路面结构局部过早产生疲劳裂缝，在雨水侵蚀作用下发展为坑槽。
（2）车辆事故停留造成燃油的泄漏，溶解沥青，使沥青与集料丧失粘结力，逐步剥落形成坑槽；车辆更换轮胎时千斤顶将路面压坏形成的小坑槽。
2.5沥青路面的冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差加之冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。
（如：
图7）
图7
2.5.1温度因素的影响
合适的冰冻指数和冻结深度是形成道路冻胀翻浆的主要原因[2]，在相同的冰冻指数和冻结深度条件下，冻胀翻浆的形成受冻结速度和负气温作用的影响较大。
2.5.2路面因素的影响
路面变形破坏是冻胀翻浆的主要表现形式。
路面类型对道路冻胀翻浆的影响较大，在潮湿土基上铺筑沥青路面，沥青路面的透气性较差导致路基中水分蒸发渠道不畅，聚冰层厚度增加从而导致道路冻胀翻浆。
路面厚度对道路冻胀翻浆也产生一定影响，路面厚度较大时可减轻或避免冻胀翻浆的发生。
2.5.3材料因素的影响
粉性土中的毛细水上升较高且速度较快，在负温作用下水分易于迁移，水源供给充足时可形成严重的冻胀，春季时承载能力大幅下降从而形成翻浆。
黏性土的毛细水上升较高但速度较慢，只有在水源供给充足且冻结速度较缓慢的情况下才能形成严重的冻胀翻浆。
冻胀翻浆过程本质上即水在路基中相变迁移的过程，地下水和路基附近的地表水提供的充足水源是导致冻胀翻浆的必要条件。
下表是对我市沥青路面常见破损的实际调查情况：
表-1路面破损情况调查表
类型分级占百分比（%）其他
裂缝0.860.3
车辙和推移0.414.7
松散0.37.2
坑槽0.616.4
冻胀和翻浆0.71.4
第3章公路沥青路面破损的防治
3.1预防措施
针对以上分析的沥青路面病害的原因，主要从施工材料、设计、施工、养护和交通管理等5个方面采取相应的预防措施。
3.1.1材料方面
合理确定沥青路面结构，沥青面层的裂缝主要由沥青面层本身的低温收缩引起的。
选用低温劲度小、延度大、温度敏感性差、含蜡量低的优质沥青，精选矿料，准确级配沥青面层的矿料和合理配置沥青混合料配合比。
配制出性能优良的沥青混合料，控制沥青用量，保证沥青混合料性能优良，均可有效减少裂缝。
3.1.2设计方面
精心设计，对地形复杂地段做好地质调查工作。
要特别注意加固地基，防止因地基软弱而出现不均匀沉降，使用合格填料填筑路基，或对填料进行处理后再填筑路基，确保路基有足够的强度和稳定性，以保证路面具有稳定的基础。
3.1.3施工方面
精心施工，选择先进施工工艺和机械设备，制定完善的施工方案，确保压实度达到规范要求，严格按设计要求进行软基处理，提高软基处理的施工质量，严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量。
3.1.4养护方面
严格养护管理，加强路面保洁，确保排水性能良好。
及时对裂缝的进行科学的处理，避免病害的进一步扩展。
3.1.5加强交通管理
加强交通管理，限制大型超载车通行；在夏季连续高温时段，运营管理单位可将重车安排在夜间、凌晨路表气温较低时段通过：
禁止带钉轮胎对路面的过度磨损或者更加严厉地限制使用。
3.1.6安全养护
公路施工要保证排水畅通，对上坡施工时，应注意确保坡体的稳定性，避免欠挖或超挖现象发生。
公路施工中，按照设计要求首先做好排水工程以及施工场地附近的临时排水设施，以保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态。
路基顶面做成2%~4%横坡，便于表面水及时排出。
路基土石方施工时或完工后，应及时进行路基防护工程施工和养护。
各类防护与加固应在稳定的基础或坡体施工。
防护工程的砂浆、混凝土，应采用机械拌和，随拌随用，并注重做好养护。
3.1.7公路填方
控制路基的不均匀沉降与路基填筑的不均匀有很大关系，路基填筑的不均匀又与许多因素有关，如填料粒径及性质的不均匀、填土高度的不均匀、压实度的不均匀等。
（1）分层填筑
填方路基的施工质量控制要点：
一是分层填筑，满足上一层压实要求后，再填压下一层，压实前必须对含水量进行测定，含水量符合要求后再碾压，避免返工浪费；二是干密度试验标定要准确，对不同的土质要分别标定干密度，不可以用同一个干密度去评定不同土质的压实度。
三是分段施工，纵向搭接两段交接处不在同一时间填筑，则先填地段应按1：
1坡分层留台阶，若两个地段同时填，则应分层相互交叠衔接，搭接长度不得小于2m，否则路基会出现不均匀沉陷，影响路面平整度。
（2）松铺厚度的控制
松铺厚度与土质类别、压实机具功能碾压遍数等有关，应根据实际情况保证压实度，路床顶面层最小松铺厚度不应小于8cm。
（3）尺寸和坡度
路堤填土宽度每侧应比设计宽度宽出30cm压实宽度不得小于设计宽度。
压实合格后，最后削坡不得缺坡，以保证路堤稳定性。
（4）压实方法
压实应先边后中，以便形成路拱：
先轻后重以适应逐渐增长的土基强度；先慢后快以免松土被机械推动。
同时应在碾压前先整平由路中线向路堤两边整成2％～4％的横坡。
（5）机械作业的合理安排
应根据工程地形地貌路基断面形状、用土量、土方调配情况，合理地规定机械运行路线，应有全面、详细的机械运行作业图为依据进行施工。
3.2治理方法
总结沥青路面的修建与使用经验可知，路面从修建到破坏，一般分为三个时期，即成型稳定期、正常使用期与老化破坏期。
沥青混凝土路面和沥青碎石路面碾压后即稳定成型，达到强度要求。
沥青路面早期病害的处理方法如下：
3.2.1路面裂缝处治对策
（1）横缝处治
对于路面的横向裂缝，应根据横缝两侧破损程度分别予以处理。
对于横缝间距较大（大于10m）路段的裂缝，首先清除缝中的杂物，然后采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。
对于横缝两侧出现一定宽度网裂、沉陷和破碎带的裂缝。
应挖除裂缝松散外边缘各1m，处理长度应不小于2m，分3层挖除面层后重新按4cmAC-13C+5cmAC-20C+6cmAC-25C的结构组合铺筑。
横缝处破碎松散25cm以上时，应考虑挖补基层并用沥青稳定碎石填补。
为防止横向反射裂缝的发生，应在基层顶面裂缝骑缝铺设一定宽度的玻纤格栅；为增强各结构层的层间粘结，在基层顶面洒布中、慢凝液体石油沥青透层油，洒布量为0．6kg／m2；在沥青混凝土面层间均匀洒布一层SBR改性乳化沥青粘层油。
洒布量为0．6kg／m2左右。
对于横缝啃边且间距小于10m的路段，考虑到机械化施工，最小处理长度不宜小于30m，采取铣刨中上面层．然后视裂缝宽度对原有的路面横向裂缝进行热沥青灌缝。
重新铺筑4cmAC-13C+5cmAC-20C沥青面层的方法予以处理。
（2）纵缝处治
对于单条纵缝无支缝且无明显沉陷的路段，清除缝中的杂物，采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。
对于长段纵缝有细小支缝且表现为轻微沉陷的路段，考虑到目前病害发展的速度，为确保路面结构的安全，采取挖补中上面层的措施处理。
对于多条纵缝并有明显沉陷或严重网裂伴有唧浆、沉陷的路段，采用铣刨面层及基层的措施予以处理。
面层填补分3层铺筑，上面层采用4cmAC-13C型SBS改性沥青混合料。
中面层采用5cmAC-20C型SBS改性沥青混合料，下面层采用6cmAC-25C型SBS改性沥青混合料。
基层采用ATB-25沥青稳定碎石进行填补，分2层（9cm+9cm）铺筑。
修复后的路面
3.2.2坑槽修补方案
在我国目前而言，坑槽的维修工艺主要有以下几种：
热料填补型、热烘修补型、坑槽冷补型。
（1）热料填补工艺
热料填补工艺是最常见的一类路面坑槽修补工艺,它是直接将沥青路面损坏部分凿除,然后填入热沥青混合料,最后碾压成型。
该工艺适合于各类路面层次损坏的坑槽病害。
施工主要工艺流程:
①划定维修范围。
形状按照“圆洞方补”原则,使维修面成矩形,四周同路面标线平行或垂直;根据表面病害实际范围向四周扩大30cm。
②凿除病害面层。
利用切缝机、液压镐等设备将维修范围内的沥青砼凿除。
当处理层次超过一层时（即病害不仅仅是在上面层）,各层的凿除面要形成台阶（台阶宽度不小于10cm）,防止形成垂直通缝,同时确保四周接缝处碾压密实。
③处理裸露面。
对坑槽底面出现的松散、裂缝等病害进行彻底处理,保证坑槽内干燥、洁净。
④洒布粘层油。
在坑槽底面和四壁上洒布粘层油（如快裂的乳化沥青或沥青类冷补胶）以增加新旧沥青混合料的粘结性。
⑤分层填筑新料。
分层将热沥青混合料注入坑槽,用小型平板夯配合手扶式钢轮压路机压实。
⑥表面接缝处理。
将沥青类冷补胶（如沥青再生剂等）均匀涂抹在修补面四周新旧沥青砼接缝上。
（2）热烘修补工艺
热烘修补工艺是利用沥青路面热养护修补车自带的加热设备（如加热墙）对原沥青面层进行加热,然后耙松,再视情况添补新料或粘结剂,最后碾压成型,这种路面维修工艺本质上就是一种小范围的沥青面层现场热再生技术。
但是由于其加热效率只能达到路表以下2～5cm,因此这种工艺一般只能运用于沥青上面层坑槽的维修,对于坑槽深度加大或基层有病害的坑槽维修不适合。
施工工艺流程包括:
①划定范围。
热烘范围根据坑槽实际范围向四周扩大30cm以上。
②清理坑槽。
清扫坑槽内的杂物,清除坑槽四壁和底面的松散粒料。
③热烘路面。
根据热烘范围,利用养护修补车加热墙（板）对路面进行加热,将路表温度加热到140℃以上、达到表面能用铁耙松动即可。
④表面耙松。
用铁耙将加热沥青表面耙松、耙匀。
耙松范围要在热烘范围内,一般内缩5～10cm（即在耙松范围周边保留5～10cm的热烘带）,以保证热接缝,同时耙松面成矩形,增强维修处的美观。
⑤添加新料。
根据耙松沥青混合料的性能和数量,添加一部分热沥青混合新料以及乳化沥青粘结料,耙拌均匀,控制松铺系数。
⑥碾压密实。
用小型平板夯配合手扶式钢轮压路机压实（压实度要求大于95%）。
（3）坑槽冷补工艺
冷补工艺是随着冷补新材料的出现而使用的一种新型坑槽修补工艺。
冷补材料也称为全天候修补材料,对坑槽潮湿、温度等施工要求不高,可在冬季和雨季施工,使路面真正实现全天候维修。
冷补施工类似于热补工艺中的热料填补工艺,核心区别是采用的修补材料无需加热,直接用冷料修补。
由于冷补材料的粒径一般较小、粘结性强,因此在浅层坑槽的修补上有很大优势,同时由于优质冷补材料的价格较高,故多用于不利季节小范围坑槽的修补。
施工工艺包括:
①划定维修范围。
形状按照“圆洞方补”原则,使维修面成矩形,四周同路面标线平行或垂直;根据表面病害实际范围向四周扩大30cm。
②凿除病害面层。
利用切缝机、液压镐等设备凿除维修范围内的沥青砼,当处理层次超过一层时,要分层凿除,各层的凿除面要形成台阶（台阶宽度不小于10cm）。
③处理凿除面。
及时处理坑槽底面病害及坑槽内松散料,当坑槽内有水时,用干布吸干,尽量不要残留流动水（可以潮湿）。
④填放冷料,分层碾压。
为了保证效果,冷补材料均要求分薄层摊铺夯实,一般按2～3cm厚度进行分层铺筑,然后用小型平板夯配合小型手扶式钢轮压路机压实,必要时用小榔头对周边进行斜侧向夯击。
上述是正常的冷补工艺,当时间紧、维修任务重时,可采用坑槽临时修补工艺,即无需进行坑槽的切割、开挖,直接吸干坑槽内积水,
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