高速公路路面结构与路面病害的成因

试论高速公路路面结构与路面病害的成因
内容摘要：随着我国经济的快速发展，各地区之间的物质交换逐渐频繁，交通量日益增长，尤其是大型车辆、重载车辆和超载车辆的快速增加，使城市交通对路面的承重力和使用期的要求也不断提高，如何采用最科学的路面结构，尽量减少路面病害，使路面的性能充分满足交通需求，是当前高速公路亟待解决的问题之一。

本文从研究我国高速公路的路面结构入手，对影响路面结构性能的几个因素进行了分析，进一步探讨了路面病害的成因，对如何从根本上对高速公路进行养护，防止路面病害有一定的参考意义。

关键词：高速公路路面结构路面病害成因
一、高速公路路面结构及影响因素
（一）高速公路路面结构及组成部分
高速公路的路面结构主要由面层、基层、底基层、垫层四个部分组成。

1、面层。

面层主要可分为表面层、上面层和下面层，具体是指高速公路最表面的一层结构，即直接同车辆的车轮接触的部分，当前我国高速公路面层主要使用的材料模式是4+6+5，即表面层采用4cm厚细粒式改性沥青混凝土，中面层采用6cm中粒式沥青混凝土，下面层采用5cm厚热拌粗粒式沥青碎石。

面层直接承受车辆的负重力，又要受到雨雪的侵蚀和承受不同季节的气温变化，这种材料组成方式，能够使高速公路面层达到较强稳定性能和承重力度，具有耐磨、防水、防止开裂、抗车辙等性能。

2、基层。

基层可分为上层和下层，总厚度在40cm左右，它主要承受的是由面层传递下来的车辆的垂直负重力，因此这一层结构多采用的是半刚性水泥稳定碎石基层，这使基层具有较强的刚度，不易变形和收缩。

3、底基层。

底基层位置在基层之下，同样承受车辆的负重力，但比基层的承担力要小，现在我国高速公路的底基层一般设置为20厚级配碎石或水泥稳定碎石结构。

4、垫层。

垫层在底基层之下，主要有防止水渗、防止路面冻裂、排除积水等作用。

高速公路的路面结构复杂，每层的受重力度也不同，因此需要根据各结构层的不同受力情况进行材料的合理配置，要充分考虑各结构层的功能，对路面结构在不同承受力和不同环境因素下的使用状况进行分析，才能达到最优效能。

（二）高速公路路面结构的影响因素
1、路基的稳定性。

修筑路基时必须考虑到原地层和原地层之上的软弱地层，尤其要对软弱地层的排水性和稳定性进行强化，保证路基的整体承受力。

2、土基的结实度。

土基承受着直接从路面传递下来的负重，对路面结构的性能有关键影响，因此要保证路面结构的完整，就必须首先实现土基的不易变形，尤其注意当土基的材料受到周围温度变化时是否会产生质的变异，影响路面的支撑力。

3、车流量及承重力。

汽车对高速公路路面结构的影响主要有两
项，一是重力作用，就是车辆通过与路面的直接接触产生的重力；二是动态影响，就是车辆对高速公路路面的摩擦、振动和水平冲击等。

车流量的多少决定了路面的重复受重力，在过度的受重后，路面将会出现疲劳损害或是产生变形。

4、高速公路路面施工及养护。

高质量的施工能够保证高速公路路面结构达到最佳效能，投入使用后的养护是对路面的定期完善，保证路面性能的持久性。

5、气候环境，高速公路直接与自然环境接触，没有外在的防护设置，长期的暴晒会使路面因高温融化产生车辙，严寒天气会使路面因低温产生缩裂，雨雪会使路面受到水流的侵蚀，这些现象都会破坏路面结构。

二、高速公路路面病害及其成因
导致高速公路路面发生病害的原因很多，要从根本上解决这一问题，必须对路面病害的形成原因进行深入调查分析，采取不同的行之有效的防治措施，才能最大限度的延长公路使用期。

（一）路面裂缝及形成原因
高速公路的路面裂缝主要可分为横向裂缝、纵向裂缝和龟裂。

其中横向裂缝是指与路面结构呈90度垂直的裂缝，这种裂缝主要是由于基层材料收缩或是受到外界温度突然变化的刺激而形成的；纵向裂缝是指与路面面层呈平行状态的裂缝；主要是由于沥青面层铺设时接壤部位衔接不当形成的；龟裂是指在路面面层形成的呈网状结构的裂缝，这种裂缝的形成主要是路面面层的强度达不到其承受
力度。

裂缝形成的原因很多，首先是温度的影响，温度主要会使沥青这种材料的结构产生变化，温度下降时，沥青就会变硬，同时材质会变得较为脆弱，这种变化会使沥青变形或是产生收缩，当沥青的收缩力度超过其自身的可承受力度时，高速公路路面的面层就会裂开，裂缝一旦产生，就会慢慢向下发展，一般来说在北方温度变化加大的地区，冬季容易产生裂缝，到春天温度回升时又会回缩。

裂缝形成的第二种原因是地基的下沉，高速公路的很多路段都处于河流附近，这使地基具有较高的水分，由于施工时没有进行完善的防水措施，在进行土方填充后，地基的垂直受力程度因含水程度不同出现差异，就会造成地基下沉，使路面出现纵向开裂。

第三，施工不合理也会造成裂缝，由于在设计路面结构层时，材料配置不能符合公路路面的实际需求，或是高速公路稳定层的结合料搅拌不匀，致使底基层有素土夹层，或是路基压实程度不够，尤其是对路基边缘的压实程度不均匀，或是混合料铺设时衔接位置有空隙，这些不恰当的施工方法都会造成路面裂缝。

第四是水的渗透对路面形成裂缝，由于路面、路缘、边坡出现渗水，使路基受到侵蚀，长期作用就会降低路基的受重力，使路基出现移滑，从而产生裂缝。

（二）坑槽及形成原因
坑槽主要是指高速公路路面因为沥青缺失形成的坑洞，它主要是由水渗透或是油污渗透造成的，路面积水从沥青层的空隙处或是损坏处向逐渐向里渗入，达到基层，在受重力的不断挤压下冲刷基层
的材料，慢慢形成灰浆，这种灰浆在受重力的不断挤压下又通过空隙处回到表层，就会使沥青路面产生龟裂，龟裂形成的一些小块材料从面层脱离，形成坑洞，坑洞一旦形成，就会逐步扩大，最终形成坑槽。

油污渗透同样会使沥青的混合料结构发生松动，在受重力的影响下形成坑槽。

（三）车辙及形成原因
车辙就是在高速公路路面形成的两边高、中间低，呈起伏形态的辙状。

车辙多出现在服务区或匝道口等交通量大的地方，车辆频繁的制动和启动，使路面受到承重力和摩擦力增加，一旦超过路面材料承受限度，就会形成车辙。

基层厚度达不到标准，或是材料使用不当，养护措施不到位，同样会形成车辙。

高温地区也容易出现车辙，因为沥青混合料一旦受到高温影响，其稳定性就会发生变化，抗变形能力差，容易被压缩和挤压变形，形成车辙。

（四）油斑及形成原因
油斑是指路面的沥青混合料发生粘结而集中形成的部分，这种病害会影响路面的抗滑性，其主要形成原因是沥青混合料的配置不合理，沥青配比量如果超过所需，一旦受到较强的重力作用，多余的沥青就会集中泛到路面表层，形成油斑，如果矿粉等细料较少，就会使混合料中沥青的用量比例相对提高，同样会形成油斑；油斑形成的另一个原因是对粘层油用量的掌握尺度和喷洒方法，如果用量较多或是喷洒不匀，就会产生油斑。

（五）水损害
水损害是指积水渗透到路面面层之后，对路面形成的早期破坏。

水分增加会破坏沥青混合料的紧密性，使沥青与石料的粘结度降低，一旦受到流动水的冲击或是雨水侵蚀，沥青膜就会发生剥离，逐渐向路面表层移动，产生油斑。

在经济快速发展的今天，物流量和客流量都不断增多，对高速公路的实际性能和使用期限都有更多的要求，因此必须充分重视高速公路的材料选择、施工方法、后期养护及管理等多个环节，进一步提高施工水平，确保材料质量，才能最大限度的发挥高速公路的作用，为社会发展和经济进步提供保障。

参考文献：
[1]谢猛.高速公路路面病害及成因预测[j].交通世界，2010，1（1）
[2]赵成海.对高速公路路面病害及成因的分析[j].黑龙江交通科技，2010，7（19）
[3]王振涛刘俊涛.浅谈高速公路病害处理方法[j]. 科技致富向导，2011，12（23）
第一作者：段骏，单位：陕西中大机械集团有限责任公司；主要研究方向：公路工程。

第二作者：郑荣莉，单位：陕西省交通建设集团公司；主要研究方向公路工程养护。