浅析公路路基路面破坏的特征及形成原因
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作者: 孔宇 余进海
摘 要：导致公路路基路面造成破坏的原因主要是在设计及施工过程中形成的，导致社会、安全及经济方面出现较大损失及影响。所以，公路路基路面破坏现象在公路工程中被广泛关注。文章主要对公路路基破坏、病害形成的特征及原因进行了详细的探讨。
关键词：公路工程；路基路面；破坏；特征；形成原因
中图分类号：U418.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）14-0156-01
1 公路路面破坏形成的特征和原因
导致沥青混凝土路面出现早期破坏的原因有许多，其表现形式主要有以下几种。
1.1 变形
填土路堤上的路面竣工以后和道路通行以后，路基会有不均匀沉降产生，促使上路面顶面有波浪形不平整现象产生。在未对路堤进行填筑之前，地基则保持平衡状态。在路堤填筑以后，动静荷载对地基产生共同作用，形成固结形变，直到与新的状态达到平衡即可。填土高度及地基内部各层土的压缩系数都与地基产生固结形变的大小造成影响。而横向承载能力存在的不均匀性是填土路堤路基存在的显著特性，由于地基两侧具有较小的承载力，而地基中部的承载力相对较大，导致路堤有不均匀沉降产生，使得路堤两侧边部有外倾式沉降出现，促使路面与路基出现分裂，形成路面具有较大宽度且上宽下窄的纵向裂缝出现。
1.2 松散
松散变形类病害形成作为广泛的原因是由于水破坏造成的，其表现主要在以下几方面：
①在孔隙率较大的沥青混凝土表面层内，雨水的渗透速度相对较快。由于沥青混凝土下沉具有较强的密实性，当水分进入表层而未能进入下层时，水破坏则会现在表面层形成。其主要表现则是沥青路面面层有圆形坑洞出现。
②渗透至表面层的水向中面层渗透较快，在沥青混凝土中面层停留的水在难于或未能来及向中面层透过从而进入底面层之前，中面层沥青混凝土会出现强度降低，出现剥落或松散现象，促使先在道路底轮迹带上表面层有网裂形变发生，甚至会有严重的辙槽出现。
③当水分通过表面层及中面层进入底面层时，若底面层表面具备粘结防水层或存在质量较好的下封层时，同时有较小的水量进入，则出现在底面层存在的水分导致底面层沥青混凝土会有强度降低的现象，促使沥青出现剥落，从而使沥青混凝土有松散现象发生。最终形成沥青混凝土路面表层有网裂形变现象出现。
沥青混凝土存在较大孔隙率是水破坏现象发生的内在原因之一。在对沥青混凝土进行控制时，特别是在沥青混凝土表面层具有较大的实际孔隙率存在时，在表面层内会容易有雨水进入的现象发生，从而形成水破坏现象出现。导致水破坏的另一内在因素是由于平整度的片面强度，对路面的压实度造成忽视。而沥青混凝土具有较大不均匀性则是水破坏现象形成的另一内在原因。我国公路面层存在较大的离析现象及不均匀性是由于矿料质量、施工技术要求及工程管理等多方面因素造成的，在面层内存在的薄弱点位进行数量不一的分布。在降雨出现时，通过快速行驶的测量轮胎的作用下，雨水在薄弱点位会由于较大动水压力导致出现表面层雨水的渗透。而水破坏的第四个内在原因则是由于沥青混凝土面层出现的裂缝。作为一种热胀冷缩的材料，沥青混凝土与半刚性基层材料相比，其温缩系数通常在4倍左右。沥青混凝土最新出现的裂缝一般只在表面层上部出现，经过一段时间以后，裂缝会逐渐向下层底部延伸，甚至会出现在相同位置有基层开裂现象发生，是基层上部出现冲刷甚至松散的原因。
1.3 车辙
在公路逐渐向渠道化发展以后，原有道路存在的车辙及拥包等流动变形损坏现象会逐渐转化为主要的病害。在我国公路施工结构中大多数采用的都是半刚性基层沥青路面，其自身出现的变形不是最为关键的，而沥青混合料形成的流动性车辙占据重要位置。其形成的原因是由于在高温情况下，路面劲度模量会有较大程度的降低、抗剪切变形能力无法满足超载及重载车辆作用下形成的剪应力，特别是在长大纵坡的上坡路段，存在较为严重的重载车辆车况较差，降低爬坡的速度。造成较为严重车辙出现的内在原因是由于沥青混凝土的矿料级配未能与施工要求相互适应。在我国现已通车的公路中，大多采用的级配都是连续式密级配。存在较差的沥青混凝土高温抗变形能力，无法承受重载交通的反复作用，导致严重车辙较为广泛。
1.4 裂缝
在公路破损现象中最普遍出现的则是沥青路面的开裂，其不同主要表现在裂缝出现的时间、多少及类型等。在我国沥青路面中最常见的裂缝主要包括：横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝以及沉降裂缝等。
横向裂缝产生的原因主要是由于当寒冷季节来临时，气温会出现严重的骤降，经过反复的温度变化，出现疲劳现象，从而导致温缩裂缝出现。沥青路面的反射性裂缝主要是由于半刚性基层出现的干缩及冷缩开裂导致的。在现阶段针对温缩裂缝的处理仍没有彻底的根治方法，因此不能将其划分为早期破坏。另外，这是自上而下的表面裂缝。近年来在沥青路面中过多的对自上而下的表面裂缝进行研究，得出了以下结论，在沥青层相对较厚时，路面沥青的老化现象容易产生，逐渐导致沥青混合料自身的自愈能力丧失，减小了极限拉伸应变。通过车辆荷载的作用，轮迹部位会有较大的拉应力或剪应力存在，最终形成路面开裂现象。由于我国沥青路面表面裂缝在处理过程中，会有沥青层污染存在，导致粘结效果降低，其原因主要是路面表面层或上、中层出现压碎现象有着直接联系。最后则是由于自下而上形成的疲劳裂缝。
2 公路路基病害的特点及形成原因
2.1 基层
通常情况下，公路的半刚性基层的厚度都保持在20 cm左右，运用水泥稳定碎石或石灰粉煤灰稳定碎石半刚性底基层的厚度保持在20～40 cm，所运用的材料主要包括：石灰土、二灰土、水泥土、二灰、二灰砂及水泥石灰土等。一般半刚性材料层的总厚度不得超出60 cm，最低不能低于40 cm。半刚性材料层的质量及厚度因素对半刚性材料路面的承载能力造成直接影响，当基层或底基层质量不足或较大的不均匀性存在时，无法构成一个较为完整的整体，容易造成沥青路面局部破损出现。路面设计及施工在都满足相关要求的情况下，通常在行车道的轮迹带上出现半刚性路面的结构性破坏。在行车道的轮迹带上出现的破坏首先是形成纵向细小裂缝，然后经过轮迹带的横向裂缝最终延伸成为网状裂缝及形变现象。
2.2 岩土地基
填土路堤路基会有纵向不均匀沉降出现，导致路面顶面有波滚式不平整现象产生。导致填土路堤路基出现沉降现象发生的原因主要有以下两方面：
①原有地基出现的固结变形，在路堤填筑以后，加载现象对路基产生作用，导致压缩变形出现。
②路堤自身形成的固结变形，主要与填土高度、土的性质以及压实度有着密切的关系。路基由于压实度不足导致纵向裂缝产生由于在槽向内地基及填土的不均匀性无法避免，特别是表面水向地基内渗入的情况出现时，沥青路面和水泥混凝土路面都会形成细且短的纵向裂缝。而路基路面沉降是导致桥头跳车现象发生的关键，是导致路基路面出现纵向变形的重要形式。其原因主要是桥头填土厚度不足，导致路基路面有较大沉降发生。大部分桥头有较小的沉降量出现时会促使错台高差形成。该现象通常在软基路段及湿陷性黄土地区较为常见。
3 结 语
总之，通过对路面破损及路基病害成因类型的分析可以看出，路面破损和路基病害之间相互作用，互相影响，路基出现病害会导致路面破损现象发生，而路面出现破损又会促使路基病害的形成及发展的速度提升，其表现通常为路基压实度降低，含水量提升，从而形成裂缝松散。路基病害的表现形式主要是路面的破损，因此，在全面进行路基路面的维护过程中应实施总体规划。
参考文献：
[1] 贾峰.简析公路路基路面破坏特征及成因[J].城市建筑，2013，（6）.
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