黄河堤防道路裂缝成因及防治措施

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【摘要】沥青路面早期破坏是黄河堤防道路出现裂缝的主要形式。本文首先分析了黄河堤防道路沥青路面早期破坏的主要原因，在此基础上，进一步有针对性的提出了防治的措施，最后，论述了一些有效的养护堤防道路的对策。

【关键词】

中图分类号：TU535 文献标识码： A

一、前言

黄河堤防道路一旦出现了裂缝，就有可能会影响到黄河周边的交通，甚至导致黄河堤防出现险情，所以，及早发现堤防道路裂缝，并采取有效的措施来进行防治是极其有必要的。

二、黄河堤防道路沥青路面早期破坏的类型及原因

沥青路面的设计使用寿命一般为10—15年,如果通车1～3年就发生严重病害和较大面积损坏,可视为早期破坏。早期破坏类型归纳为:

1、雨水损坏

随着时间的推移,特别是长期下雨后,轮迹处路面向两边推挤而隆起,轮迹处继续沉陷。再发展,靠近轮迹的隆起部分破损,很快就出现面层松散、剥落、坑槽等。这是典型水损害现象。通常水损害产生的原因,有结构系统不健全,路面压实度不足,路面离析。

2、路面结构强度不足

路面结构强度不足产生龟裂。通常是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝,一般多发生在行车道轮迹形成龟裂。

3、车辙

车辙变形,车辙是在行车载荷重复作用下,路面产生累积永久性的带状凹槽。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足,使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下,出现固结变形和侧向剪切位移引起。

4、波浪

主要原因是路面组成材料设计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用。

5、松散

原因主要是采用的沥青粘结力差,沥青用量偏少,或所用的矿料过湿、铺撒不匀,或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。

6、坑槽

主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外,基层局部强度不足,在行车作用下也易产生坑槽,是由龟裂和松散等其他损坏进一步发展的结果。

7、沉陷

一般是由基层局部成型不足、强度不够,在行车载荷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。主要原因是路基压实度不足引起。

8、剥落

如果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,在行车荷载的作用下,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。

三、黄河堤防道路沥青路面早期破坏的影响

1、车辆超载的影响随着黄河堤防道路的硬化普及,标准的黄河堤防道路宽广平整,货车增长非常快。某些部门及个人从自身利益出发,超载严重,甚至达到了令人无法想象的程度。超载严重是造成早期破坏的主要原因之一。

2、施工与养护因素的影响

（一）材料选择。目前,我国的城市道路大部分都选用优质进口沥青,上面层采用改性沥青。但在调查中发现,有些建设部门为了确保沥青的质量,在进行招标时将指标值定得过高,以至于有些沥青供应商为了迎合主管部门的需要,在沥青中加人某种成分以提高指标值,严重影响了沥青路面的寿命。

(二)骨料生产配合比与实验室配合比出人。在实际生产中,施工人员一般都严格按照实验室配合比中的骨料用量应用于实际生产。但这种方法生产的混合料往往不到设计要求,有的甚至出现较大偏差,出现了“目标配合比设计”与“生产配合比设计”不相符的情况,其原因就在于骨料的吸水性上。我国现行的沥青混凝土路面设计方法中,集料密度采用的是视密度,而在实际生产过程中,因为自然条件、环境因素的影响,使生产配合比与实验室配合比出人很大。

(三)混合料的拌和、摊铺和压实。摊铺和压实两项工作是路面施工的重要环节。摊铺质量不好往往伴随着裂缝、车辙等病害的发生。摊铺过程中除严格按《规范》要求施工外,还应着重控制摊铺温度、供料速度与前进速度相协调、防止大料滚动离析等环节。碾压过程应遵循少量喷水,保持高温,梯形叠进的原则。决不能片面追求平整度,进行低温碾压,降低压实度标准。低温碾压易造成空隙率多大,压实度不足,使路面渗水,导致早期破坏。过度碾压易造成构造深度偏小,甚至出现泛油病害,影响行车安全。碾压过程要及时、迅速,并要保持碾压要求,绝对不允许压路机中途急停、转向,一面发生推挤、奎包现象,从而影响平整度。

(四) 路基施工缺陷的影响。有些堤防道路早期破坏与路基施工质量有关, 特别是软土地区。路基软土地基不稳定、地基换填或挤淤处理不彻底、路基填筑压实度不足、路基填料的液限偏高、路堤不均匀沉降等, 都会导致路面的早期破坏。

四、黄河堤防道路沥青路面早期破坏的养护原因

1、养护不及时

沥青路面在行车作用下出现小面积松散、个别坑槽后,未及时进行养护,特别是采用层铺法施工的贯入式路面和表面处治,初期及时养护更为重要。

2、养护方法不当

有些养护人员,在沥青混凝土路面上采取人工喷油(或洒布机喷油)、人工洒料方法进行养护,结果破坏了原路面的平整度,甚至由于喷油不够,用油量控制不平,造成泛油、推拥、松散等病害。

3、其他方面原因

（一）未严格按基本建设程序办事,前期工作滞后,路面设计方案研究、试验不够；

（二）未实行招投标；一些无路面施工经验、无路面设备和技术力量的施工队伍承担路面施工；监理有职无权,无法严格监理。不按施工技术规范要求施工,赶工期,搞献礼工程；

（三）施工技术管理,质量管理不严。

五、裂缝形成后对道路的危害

1、道路出现纵缝不及时处理，雨水灌入加快劈裂，冬季发生冻涨，在重载车的作用下，道路外侧滑动可能性较大，形成陡坎甚至坑槽，将严重影响行车。

2、若横缝灌入雨雪水，经冻融交替后，对道路的破坏将非常严重。进水初期裂缝部位鼓胀，沿裂缝逐渐形成微量冻融松散粉化灰土，面层材料密度降低。若水存于基层和面层之间，由于行车的碾压、推挤、摩擦作用，将基层材料碾出，就形成碾浆病害，发展下去路面将出现凹坑，甚至出现搓板路或龟裂病害，严重时将出现路面开裂性坑槽。

3、龟裂及碎裂若不及时治理，由于雨雪及车辆的作用，破坏将快速发展，直到破坏基层，大堤破坏，路面不平。对车辆造成一种潜在的危害，对防汛交通极为不利，将极大地缩短道路的使用寿命，设计使用10年的堤防道路使用期不到就大修，给国家造成极大的经济损失。

六、黄河沥青路面发生早期破坏和损坏的防治、防护技术

1、合理设计路面结构

黄河堤防道路路面厚度可酌情减薄,尽可能减薄沥青面层厚度。半刚性基层沥青路面结构的承载能力可由半刚性材料层(基层和底基层)来承担,无需用增厚面层来提高承载能力；提高沥青路面使用性能不是用厚的沥青面层,而是用优质沥青。沥青面层的裂缝不只是反射裂缝,在正常施工情况下,大部分是沥青面层本身的温缩裂缝。一般厚的沥青面层易导致车辙的产生。加强沥青路面防水设计。选用合理的基层和底基层结构。

2、严格控制沥青混合料的质量

(一)沥青的选取选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂,以提高基性能指标。

(二)集料的选用骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。如果骨料呈酸性,则应添加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。

(三)混合料级配的确定。沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性,路面表面特性和耐久性是相互矛盾、相互制约的,照顾了某一方面性能,可能会降低另一方面性能。混合料配合比设计,实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优化设计,根据当地的气候条件和交通情况做具体分析,尽量互相兼顾。当然为提高沥青路面使用性能,还可以考虑改善矿料级配,采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)；改善沥青结合料,采用改性沥青。

3、严格控制施工质量

施工质量控制不严,早期破损必然出现。沥青路面施工必须按全面质量管理的要求,建立健全有效的质量保证体系,对施工全过程,每道工序的质量要进行严格的检查、控制、评定,以保证其达到质童标准,具体要抓好以下几方面:

(一)严格控制沥青混合料的拌合质量。拌合过程中发现“糊料”或“离析”等异常情况应立即进行处理；加大马歇尔试验频率,严格控制沥青混合料的油石比、稳定度、流值等指标,必要时对混合料进行特殊配合比设计。

(二)保证基层顶面粗糙度。改善基层材料级配,增加粗骨料,提高大中粒径集料含量；控制最佳含水量,改进碾压方法,避免过振过湿,不能使基层顶面形成灰浆硬壳,不能用细料进行压实后找平。

(三)合理洒布透层油、粘层油。在进行各层铺筑前,必须保持顶面清洁。根据近年来的施工经验,透层油应以慢裂型乳化沥青为宜。用沥青洒布车喷洒时,应保持稳定的车速和喷洒量,不能流淌和形成油膜,更不能有空白,并立即撒布2m3/l00m3的石屑或粗砂,用ST钢筒式压路机稳压一遍,将多余的浮料扫走。

(四)提高面层摊铺质量。在摊铺混合料时,运距不能过远,摊铺温度应控制在130～150℃,摊铺厚度均匀,压实设备数量应配套,速度控制在2m/min,碾压遍数不能太少,以免混合料孔隙过大。一般不能进行补料,尤其是下面层。基层雨后潮湿未干,不得摊铺,更不得冒雨摊铺.纵向、横向接缝应紧密,各幅之间重叠的混合料应用人工铲走。

4、严格做好裂缝的预防、修补措施

(一)纵向裂缝应以预防为主，建议上级主管部门和设计部门，在淤背区和大堤帮宽工程完成一年(即沉降变形基本稳定)后，方可建设堤防道路。

(二)对已形成的宽缝深缝，应按原设计标准在雨雪天气到来之前先行处理基层，而后修补油面，并作好新旧道路油面的结合，防止雨雪水继续浸入。

(三)对于横缝应及时封灌。一般采用40～70热溶沥青，也可采用乳化沥青灌缝。由于灌缝材料可灌至裂缝深处，乳化沥青灌人后经过破乳、水分蒸发，会出现一定空隙，所以要反复灌注，直至灌满。近年来有些路段采用国外引进的“高弹密封膏”灌缝，效果比较理想。

(四)对于龟裂缝可采取喷洒乳化沥青后表面撒矿粉方法处理，对碎裂缝必须实施挖补措施，避免病害扩展，从而达到延长使用寿命的目的。

七、黄河沥青路面发生早期破坏和损坏的养护

根据堤防道路硬化工程的设计标准和运行情况,按照《公路养护技术规范》的规定,堤防道路硬化工程宜分为四类,即小修保养、中修、大修、改善。

1、小修保养

沥青路面应加强经常性、预防性的小修保养,对局部的、轻微的初始破损及时进行处理。通常把清扫保洁、处理泛油、拥包、裂缝、松散等病害作为保养内容；修补坑槽、沉陷、处理波浪、啃边等病害作为小修内容。小修保养是保持路面使用质量、延长道路使用周期的重要技术措施。

2、中修

当沥青路面出现大面积网裂、龟裂以及严重的病害时,应进行中修处理。处理时,对大面积网裂、龟裂路段应做罩面或封层,防止雨水深入基层。对于特别严重的病害,如沉陷、翻浆、脱皮、波浪、搓板等,应针对病害产生的机理、路面结构类型、龄期、修理季节的气候条件等实际情况,采取行之有效的处理方案。

3、大修

对于需要整修、补强、加宽或加厚路面的处理方案,属于大修范围。需进行补强的路段仍要对原路面进行处理,对于严重“弹簧”路段,要进行路基软弱夹层的处理,采取换填土或设灰砂桩等措施,以降低路基含水量,提高整体承载力。

4、改善

由于原设计标准低或因车辆年增长率加大等原因,需整段提高公路技术等级的属于改善项目。对于改善项目要进行实地调查,制定可行性方案和技术经济分析,并对原有路基进行适当处理,同时参照有关标准进行设计。

八、结束语

综上所述，黄河堤防道路裂缝出现的原因很多，针对这些复杂的原因，分析问题出现的原因是提出防治对策的第一步。同时，针对问题的成因提出防护措施是保证黄河堤防道路裂缝问题得到彻底解决的关键所在。

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作者简介：

杨军（1970--），男，山东鄄城人，本科，从事黄河水利工程维修养护工作。