高速公路沥青路面裂缝病害成因分析
沥青路面作为我国公路主要的路面结构形式，在高级、次高级路面中占有很高的比例，约为 80% 。因其具有地质条件适应性强、行车舒适、维护方便等优点，而被广泛用于高速公路。在高速公路通车后，回行车荷载作用、外界环境影响以及设计、施工中存在的不足，沥青路面会逐渐出现多种路面病害，主要有裂缝（纵向裂缝、横向裂缝、网（龟）裂）；变形（车辙、推移、波浪或搓板、沉陷、拥包）；松散（坑槽、磨光、松散、剥落）和泛油及其它四大类。而其中裂缝是最为普遍的，也是养护中首先遇到的问题，是预防性养护工作的主要内容之一。
裂缝包括纵向裂缝、横向裂缝、网裂、龟裂、弯曲裂缝等。沥青路面产生裂缝后，导致渗水，危害面层和基层。由于水份不断从裂缝进入基层，可导致路基软化致使路面承载力下降，使路面损坏程度逐渐加大。因此，应及时进行修补，防止裂缝进一步发展。本文将沥青路面产生的裂缝的类型的成因进行详细的分析、研究，以便在治理时提出适合的对策。
纵向裂缝
纵向裂缝一般发生在距路堤边缘 3M -4M ( 行车到与紧急停车带分界 ) 处，且路堤下一般均是暗埋式箱形通道或盖板涵洞。也有一些发生在互通或服务区加速车道与行车道的衔接处。裂缝形式有两种，一种为纵向直线形，裂缝两端未延伸到路堤边缘；另一种为纵向弧形，裂缝两端延伸到路堤边缘，这种裂缝可能会引起路堤滑动，危险性更大。纵向裂缝形成的主要原因有以下几方面。
地基原因
有些纵向裂缝路段所处地基并不是软弱地基，但处于丘陵低洼、河谷处，地下长期受水冲浊，天然含水量较高。由于设计时未发现或未被作特别处理，施工也未做等载或超载预压，高填土后地基出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂。有些河谷、水塘地段虽作了清淤处理，但处理不彻底或回填材料的压实控制的不好，也会因不均匀沉降造成路面纵向开裂。
路基路面施工原因
路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀。暗埋式构造物处因构造物长度限制，使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够。有些加减速车道与行车道衔接段不同步施工；还有的半填半挖处均因衔接处处理不好，导致路基沉降不均匀，引起纵向裂缝；另外沥青面层分幅摊铺时两幅衔接未处理好，在行车荷载作用下形成纵缝；有时车辙边缘也会发生纵裂缝。
渗水原因
由于降雨、融雪、绿化浇水、轮胎降温喷水等等，沥青路面受到水损害的危险极大。从中央分隔带、路表、边坡等渗水，使得局部路基受水浸泡后土体的 C 、 ∮ 值降低，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，施工中未作处理，渗水后因含水量的变化，导致纵向裂缝进一步的发展。
横向裂缝
目前，我国高速公路广泛采用二灰或二灰稳定土等作为底基层，二灰碎石作为半刚性沥青路面基层。据调查，在半刚性基层的路面上沥青面层产生横向裂缝极为普遍，国内许多学者甚至认为半刚性沥青路面产生横向裂缝是不可避免的。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类。荷载性裂缝是由于路面设计不当和施工质量低劣，或由于车辆严重超载，致使沥青面层或半刚性基层内产生的拉应力超过其疲劳强度而裂缝；非荷载性裂缝是横向裂缝的主要形式，具有沥青面层温度收缩性裂缝和基层反射性裂缝两种情况。横向裂缝的形成主要有以下几方面原因。
基层反射性裂缝
一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成较有规律的横向裂缝；另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时，就使沥青面层底部拉裂，造成下层位移，并随着温度、湿度的循环变化及行车荷载的反复作用导致沥青面层底面裂缝沿竖向向上扩展到路表，从而形成沥青路面横向裂缝。从现场取样看，面层裂缝与基层裂缝上下贯通，且下宽上窄。
半刚性基层较之级配碎石、沥青稳定碎石等柔性基层热容量小，与沥青表面层的附着粘结性能差，尤其是本身收缩的附加影响，使面层的横向裂缝较多。还有我国高速公路分期修建，施工较快，有相当部分的半刚性基层养生不足，修筑后不久便开裂，这些裂缝在荷载和温度作用下，由下层逐渐反射到表面。
沥青混凝土的温缩裂缝
沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超力沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。由于大多数高速公路上面层采用进口优质沥青或改性沥青，沥青混合料的自生低温抗裂性能较好，故此种横向裂缝在沥青路面早期相对较少。
差异沉降引起横向裂缝
在软土地基与非软土地基交界处，软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物之间的半填半挖路基衔接处引起的差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层形成横向裂缝。这种横向裂缝类似于基层反射裂缝，但往往为路面横向全幅贯通。这种横向裂缝在软基分布比较广泛及构造物众多的水网地区的高速公路上有一定比例。
气候和交通条件
气候原因，如气温的升降，雨水的侵蚀，冰冻的融化，都是扩大或加速破坏路面的因素。无论何种裂缝，在交通荷载的作用下，都会加大路面的破坏程度。
网 ( 龟 ) 裂
在高速公路行车道上常发生路面网 ( 龟 ) 裂病害，且在网 ( 龟 ) 裂、沉陷处又常伴有唧浆现象。如对网 ( 龟 ) 裂、沉陷不及时处理，雨后极易形成坑槽而加速路面的损坏，所以应及时修补网 ( 龟 ) 裂路面，抑制进一步的损坏。网（龟）裂形成主要有以下几方面原因。
基层质量差
由于二灰碎石半刚性基层的整体强度与材料、拌和、摊铺、养生等多种因素密切相关，任何一个环节出问题均可影响板体结构，导致半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步掏空，使沥青路面面层产生网（龟）裂、沉陷，并进而形成坑槽。在基层施工中，为保证基层的压实度，对于基层设计较厚（> 20cm ）时，必须分层施工。在目前的基层材料条件下，不可避免地出现层间结合薄弱环节，上下基层之间因不连续而出现层状结构，这就改变了基层结构受力状况。力学计算表明，在上下基层分层的情况下，虽然下基层的弯拉应力应变均有不同程度下降，但上基层弯拉应力应变有较大增幅。上下基层的弯拉应力应变在数值上相差一个数量级，从而导致上基层因应力、应变过大而破坏。特别是当上下基层施工厚度分配不合理时，这种上基层破坏更是明显。计算还表明，面层顶面的弯沉和底面的弯拉应力应变随着层间结合条件的变化及基层的分层而迅速增大，弯沉增幅达 70% ，应力增幅超过 100% ，应变增幅达 70%-100% ，最终导致路面面层破坏。
施工因素
施工质量直接影响裂缝的产生，特别是各结构层的压实度是控制裂缝产生的重要技术要求。压实度好就可保证稳定性。排水性能好，面层接缝处理优良，也是保证不发生网（龟）裂的前提条件。
其它因素
一是由于交通荷载作用发生疲劳破坏；二是由于沥青砼老化或收缩引起面层老化；三是由于路面局部开裂进而发展形成网（龟）裂。
综上所述，了解了裂缝的类型、成因，就可以选择合适的方法加以预防和治理。裂缝治理是路面养护工作的第一步，做好了就可以防止路面其它病害的发展速度和深度，对整个养护起到一定的预防作用，并可降低养成本。
摘自《交通世界》第 2005 年第 8 期（建养 · 机械） - 文 / 张连强