高速公路沥青路面纵向裂缝成因分析及防治

高速公路沥青路面纵向裂缝成因分析及防治

0820104403杜长栋

【摘要】高速公路沥青混凝土路面的纵向裂缝一直是高速公路路面破坏的主要部分，研究沥青路面纵向裂缝的原因并分析，找出防治措施。

【关键词】高速公路；沥青路面，纵向裂缝，成因，防治

0概述

纵向裂缝一般有两种：第一种情况主要发生在紧急停车带或路肩部位，其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形，这种裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大；。第二种是中央分隔带、路表、边坡等渗水，使得局部路基受水浸泡，在动静荷载的作用下，使得裂缝路段进一步产生小圆弧滑动趋势，部分填料为弱膨胀土，施工中未予处理，在渗水后因含水量的变化，导致纵向裂缝进一步开展。第三种是发生在行车道部位,多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。纵向裂缝在每条高速公路上或多或少都可以看见，路堤下的地基在横向不可能是均匀一致的，路堤的压实度在横向也不可能均匀一致，因而长期来看细而短的纵向裂缝几乎是不可能避免的，所以，路线设计和路基施工都应该尽力避免产生严重的早期路面纵向形变。实践证明，地基处理得好，路基分层填筑和压实得好，使路基尽可能均匀。道路纵向裂缝如治理不及时，当发展到一定阶段后，路中可能会产生新的纵向裂缝(即形成了新的滑动面)。并且长时间雨、雪水的灌入，会使2m以外部分滑动加快，行车道在重载车的作用下，在3~4m部位出现第二道裂缝，这时第一道与第二道裂缝之间形成一个板块，这一板块开始下沉，出现顺行车道区一个U型路面带，严重时路面发生条块形碎裂，道路还可能向外侧滑动，形成陡坎甚至坑槽，将严重影响行车。

图1 高速公路沥青混凝土路面纵向裂缝图2 高速公路沥青混凝土路面纵向裂缝

2 纵向裂缝的产因与防治

2.1路堤渗水导致的纵向裂缝

路堤渗水是导致的沥青混凝土路面纵向裂缝的一个非常主要的方面。因为水分的进入不仅降低了沥青与矿料的粘结力，而且水分进入后的地基膨胀干燥后的地基收缩的这一一胀一缩的过程，同时在动载静载的作用下很容易发生高速公路路面的纵向裂缝。路线从局部洼地通过，路堤位于洼地内和路堤位于坡

面上都可以造成路堤渗水。

2.1.1 路线从局部洼地通过，路堤位于洼地内

洼地的土层上部往往土质较细，在旱季或在干早地区洼地上部土层常是干的，其承载能力较大，其上填筑路堤后，洼地上部土层的含水量在短期内不会发生明显变化。在开放交通后，如雨季雨量较大，表面水会向路堤两侧集中，如果路堤两侧没有有效的排水沟(边沟)，则路堤两侧将有积水。积水逐渐渗入土层并逐渐从路堤两侧坡脚下的土层向路堤中部下土层渗透。亦表面水向路堤汇集的同时，表面水还渗入沿途土层的上部，使上部土层过分潮湿。上部土层中的自由水将顺坡度向下渗流到路堤边部下的土层中。

在冰冻地区，如冬季降雪量较大，春季化冻时，雪水将如上述雨季的降水那样逐渐渗入路堤边部下的土层中。

由于较高路堤给地基的压力从边部到中部增加较大，因此，地基土层中的自由水由边部向中部渗透需要相当长的时间，而且渗入的水量也将愈来愈少。

路堤两侧的积水，视积水位的高低。除向地基渗透外，还可能渗入路堤下部边部土层中，并通道毛细作用逐渐向上，使路堤上部边部的土层也变湿。由于路堤边部土层的压实度较中间部分差，一旦边部土层变成潮湿，边部土就产生固结形变，并导致硬路肩产生纵向裂缝。

路基受到水的侵入,含水量显著增大,同时,承载能力显著降低。路基横向承载能力显著不均匀。两侧受水侵入地基的承载能力小,中部承载能力大(图1)。由于路基承载能力的显著差别,路堤产生不均匀沉降。路堤两侧边部产生外倾式沉降,将路面和路基拉断,在路面上产生宽度较大的裂缝。其特点是上宽下窄。这种情况下产生的纵向裂缝往往是以中央分隔带为中心,两侧基本都有,而且基本是对称的。

图3 路基受水作用承载能力变化图

在自由水侵入路堤范围较小的情况下，可能仅在中央分隔带两侧行车道上，甚至接近硬路肩的一侧产生一条纵向裂缝。在自由水侵入路堤范围较大的情况下，可能在中央分隔带两侧的行车道上和超车道上产生两条纵向裂缝，少数路段甚至有三条纵向裂缝。

为了预防这种类型的纵向裂缝，路线设计，应尽可能避免路线穿过洼地，包括平原上的局部小块浅洼地。在路线只能穿过洼地的情况下，为了预防上述类型的纵向裂缝，显然应该在路堤的两侧都采取措施截断表面水流向路堤。例如，设置通畅的边沟排水，同时还应该采取措施截断透入土层中的自由水顺坡渗流到路堤下面地基的土层中。为此，需要设置较深的盲沟，或将盲沟与排表面水的边沟相结合，即在边沟下再设置盲沟，并将盲沟中的水设法引出到附近的河沟中；在无天然河沟的情况下，也可以在路堤附近设置一个集水蒸发池。

2.1.2路堤位于坡面上

在缓坡坡面上的路堤，其上披一侧类似处于洼地的路堤。雨季，雨水容易透入路堤边

部下地基的上部土层中，并使其承载能力急剧下降。上侧边部地基承载能人的急剧下降使兵上路堤产生显著外倾式沉降并将路面掰开，产生纵向裂缝。在这种情况下，纵向裂缝往往仅发生在上侧行车道或超车道路面上。在行车作用下．有时表面也仅看到一条凹槽。

为了预防这种类型的纵向裂缝，应在路堤上侧坡面上设置边沟截断表面水流向路堤，同时要设置较深的盲沟，截断渗入土层中的自由水，使自由水顺坡渗流到路提下面地基中。同时，在合适位置设置涵洞将水引到路堤另一侧下坡位置并排走。

2.2路堤边部压实度不足

在清淤后回填时未进行认真的分层夯实，这部分土基会产生较大的压缩下沉，即路基不均匀下沉。从而产生纵向裂缝。如果路基的半侧直接位于软土地基上，而未清除软土层或未对软土底基进行加固处理。路基填筑后，软土地基在路基的压力作用下会产生较大的固结下沉，而非软土地基的半侧原地基下沉量很小，从而产生较大的不均匀沉降，并反应到路基的项部，出现纵向裂缝。

路基边部压实度不足，其实际密实度与路堤中部的密实度有显著差异。降雨期间．雨水逐渐从土路肩和边坡坡面等处浸入路堤边部。雨水一旦侵入密实度较小的土体，使土体进一步密实。路堤边部产生沉降，导致边部路间产生纵内裂缝。

为了预防这类型裂缝产生，要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密实度尽可能均匀。对各个可能出现压实问题的地方，应采用各种可能的措施，如改变压实作业方式、增加压实遍数、严格控制填土含水量等。另外，还需允许路基有足够的自然固结时间，同时严防雨水渗入。

2.3路堤外侧有挡土墙

部分高速公路路堤外侧有挡土墙。路基施工时往往先施工挡土墙，再填筑挡土墙内侧的

路堤。即使是内壁直立的挡土墙，紧靠挡土墙的路堤，压路机也难于将土碾压密实。某些挡土墙是内倾式(挡土墙内壁向路堤内部倾斜)，靠近挡土墙的难于碾压密实的路堤更宽，而且紧靠挡土墙的一条较窄路堤带由于压路机碾轮根本碾压不到，土体基本上是松的。路面竣工开放交通后，或迟或早靠挡土墙的那条密实度较差的路堤带要产小固结形变，导致路堤边部产生带状不均匀沉降，同时在路面上产生纵向裂缝和表面横向形变(裂缝外侧路面沉降)。

为了预防或减轻这类纵向裂缝，可考虑在靠近挡土墙的路堤宽度按重型压路机不宜再靠近挡土墙进行正常碾压的宽度。在此宽度内用小型压实设备(如小型振动压路机，爆破夯等)

进行压实，同时要显著减薄压实层的厚度，尽可能达到要求的压实度。在条件许可的情况下，在此宽度内采用砂砾、砂或石屑等透水性较大的材料。还可以在上述宽度内，用二灰、二灰土、石灰土或水泥土分居填筑和分层压实。这些材料的强度不需要符合用做底基层时的强度标准，要求可以低得多。对这些材料的主要要求是：经过碾压达到某一最小密实度时，养生后能够形成一个整体。这个最小密实度或压实度可用作施工碾压质量控制的指标。

2.4拓宽改造道路拓宽道路的纵向裂缝

形成机理可能主要有两种类型，即边坡的整体滑塌和新旧路基的沉降差发展。根本原因在于新旧路基的固结程度不同，加宽部分的路基，土基属于欠固结土，其沉降量大于老路面的路基、土基。从而导致在沥青面层和基层中产生附加应力，此力如果大于面层的抗拉强度，路面就会开裂。

预防这种纵向裂缝，在旧路拓宽工程中采取的相应措施包括：软弱地基处理，旧路路堤台阶开挖，加筋垫层和加筋土路堤等。在施工过程中，应尽可能将加宽部分的虚土及时