公路造價(jià)工程師技術(shù)交流:瀝青路面倒裝式半剛性基層結(jié)構(gòu)的研究

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，廣西路網(wǎng)建設(shè)的里程不斷增加，并且以無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料（土）類為基層，瀝青混合料（瀝青混凝土）為面層的半剛性路面已經(jīng)成為廣西公路路網(wǎng)工程的主要路面結(jié)構(gòu)類型。這種路面結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、平整度好及抗行車疲勞性好等特點(diǎn)。然而隨著這種結(jié)構(gòu)形式的大量使用，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)此類結(jié)構(gòu)也存在一些問題，尤其是半剛性瀝青路面裂縫問題，已成為該結(jié)構(gòu)的主要缺陷。這種路面結(jié)構(gòu)在通車兩年后大多會(huì)出現(xiàn)裂縫，初期產(chǎn)生的裂縫對(duì)行車并無(wú)影響，但隨著地表水的浸入，在大量行車荷載的反復(fù)作用下，在基層裂縫中的水會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的動(dòng)水壓力，隨著荷載的反復(fù)作用，壓力水不斷沖刷基層材料中的細(xì)料，細(xì)料漿被唧出，瀝青面層就會(huì)沿裂縫產(chǎn)生下陷現(xiàn)象，同時(shí)在裂縫的兩側(cè)引起新的裂縫，導(dǎo)致路面裂縫兩側(cè)破碎，強(qiáng)度明顯降低，路面產(chǎn)生龜裂，坑槽等病害，影響瀝青路面的使用性能，造成瀝青路面早期損壞。
　　瀝青路面開裂的原因是多種多樣的，影響裂縫的主要原因有：瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)、氣候條件、交通量和車載類型以及其它施工因素等。作為半剛性基層瀝青路面開裂原因歸納起來(lái)可分為三種：疲勞裂縫、溫度裂縫、反射裂縫。其中引起瀝青路面早損的最主要、最普遍的原因就是反射裂縫，這種裂縫是由于半剛性基層的干燥收縮及溫度收縮開裂，在裂縫部位應(yīng)力集中使得瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。通過調(diào)查研究表明，反射裂縫產(chǎn)生的基本機(jī)理是：受拉疲勞、受拉屈服與剪切屈服，在它們的聯(lián)合或單獨(dú)作用導(dǎo)致產(chǎn)生反射裂縫。在這種半剛性瀝青路面上現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣觀察表明：裂縫中相當(dāng)數(shù)量為半剛性基層先裂而導(dǎo)致瀝青面層開裂的反射裂縫，因此，反射裂縫成為半剛性瀝青路面的主要病害，因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮防裂問題。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料表明，預(yù)防和減輕反射裂縫有：（1）半剛性基層鋸縫；（2）預(yù)制微裂紋；（3）提高瀝青面厚度；（4）提高基層材料強(qiáng)度；（5）設(shè)置應(yīng)力消解層；（6）設(shè)置中間層（過渡層）。通過在不同路段鋪筑了不同類型的倒裝結(jié)構(gòu)路面（即在半剛性基層上鋪10～15cm級(jí)配碎石中間層），對(duì)抑制瀝青路面半剛性基層反射裂縫進(jìn)行嘗試。這種結(jié)構(gòu)通車數(shù)年后經(jīng)過觀察，能夠很好地消除反射裂縫，使用效果良好，瀝青路面沒有出現(xiàn)早損現(xiàn)象。
　　通過對(duì)常規(guī)半剛性基層與倒裝半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析比較，表明無(wú)論常規(guī)半剛性基層與倒裝半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)均能滿足力學(xué)上拉應(yīng)力指標(biāo)的要求。由于倒裝半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在半剛性基層頂面設(shè)置的級(jí)配碎石過渡層屬柔性結(jié)構(gòu)，所以路表彎沉相對(duì)于常規(guī)半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)偏大；然而，倒裝半剛性基層結(jié)構(gòu)中的級(jí)配碎石起到了荷載應(yīng)力的擴(kuò)散作用，減輕半剛性結(jié)構(gòu)層的車輛荷載應(yīng)力，提高了半剛性基層的抗疲勞能力，相對(duì)地延緩了疲勞裂縫產(chǎn)生;同時(shí)，結(jié)構(gòu)中的級(jí)配碎石適應(yīng)變形能力較大，在半剛性基層產(chǎn)生收縮裂縫后，級(jí)配碎石層起到吸收半剛性基層開裂所釋放的能量的作用，借助行車作用，細(xì)集料顆粒間能重新分布，填充裂縫，防止了半剛性基層縮裂和疲勞裂縫反射到面層，使得路面表層能長(zhǎng)久保持完好，確保路面水無(wú)法浸入半剛性基層。由于沒有動(dòng)水作用，半剛性基層縮裂穩(wěn)定后依然保持較高的強(qiáng)度，從而達(dá)到了路面結(jié)構(gòu)層整體長(zhǎng)期保持穩(wěn)定、防止瀝青路面早期損壞的目的。相反，常規(guī)半剛性基層瀝青路面是在強(qiáng)度較高的半剛性基層上直接鋪筑瀝青面層，雖然路表彎沉較小，但半剛性結(jié)構(gòu)層承受的車輛荷載應(yīng)力相應(yīng)增大，容易產(chǎn)生疲勞開裂；同時(shí)，半剛性基層中的各類土與結(jié)合料發(fā)生離子交換、結(jié)晶、碳化等系列化學(xué)、物理反應(yīng)而板結(jié)過程中，會(huì)產(chǎn)生干燥收縮及溫度收縮開裂；在各種裂縫部位由于應(yīng)力集中使得瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。
　　需要指出的是倒裝式瀝青路面的損壞過程不同于半剛性基層瀝青路面，而與級(jí)配碎石基層瀝青路面的損壞過程相同，即路面損壞始于瀝青面層。養(yǎng)護(hù)時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)修補(bǔ)。
　　綜上所述：倒裝式瀝青路面是一種很好的路面結(jié)構(gòu)形式，級(jí)配碎石過渡層厚10～15cm，能有效地抑制半剛性基層裂縫的反射。同時(shí)，相對(duì)于其它處理方法，具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、養(yǎng)護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。