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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 道路工程病害分析
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层 次： 专科起点本科
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指导教师：
完成日期： 2021 年9月17日
内容摘要
道路工程是庞大的土木工程，其使用耐久性受到材料类型、材料质量、施工质量和养护水平等多种因素的影响，同时受到使用环境、气候、车辆荷载等的严重影响，因此道路发生病害是不可避免的。
首先本文介绍道路工程主要病害，主要介绍了常见的病害。其次分析了路面裂缝，主要介绍了路面裂缝产生的原因及防治方法。最后结合浙江高速公路病害实例谈了谈道路工程病害分析。
关键词：道路病害；具体某种病害；路面磨光
目 录
引 言
公路交通是为国民经济、社会发展和人民生活直接服务的公共基础设施，也是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志之一。改革开放后，各地形成“国家投资、地方集资、社会融资、引进外资”的格局，公路建设在短时期内取得了很大的成就[1]。
尤其是近十几年来，伴随着综合国力的全面提升，高速公路建设成就尤其令世人瞩目。从1988年10月第一条短程高速公路(沪嘉高速)建成通车至今，我国高速公路以平均每年2000多公里的速度递增，短短十多年的时间走过了发达国家三四十年的发展历程。除西藏外，各省、自治区和直辖市都拥有了高速公路。然而，由于我国高速公路的建设起步晚，建设要求不断提高，以及我国特殊的国情、气候、地形等客观因素，加上交通量的不断增长和轴载的明显增大、高速公路交通车辆的渠化作用，沥青混合料路面面临着新的严峻考验。
部分路段路面未达到设计使用年限就出现了破坏，甚至在建成通车后一、两年内，出现了不同程度的病害，如裂缝、车辙、泛油、路面坑槽、龟裂、桥头沉陷、跳车等，沪杭雨高速公路“桥头跳，宁波到”是很形象的写照。这些路面病害的出现，不仅严重影响了沥青路面的正常使用功能和寿命，同时也带来较大的交通安全隐患，造成严重的经济损失和不良的社会影响。
为此，高速公路建设与养护部门不得不将原沥青面层铣刨后重新铺面层，既影响了正常的营运和行车安全性，增加了养护成本，同时又影响了高速公路的对外形象。高速公路沥青路面受到了挑战。如何克服高速公路沥青路面病害成为关键。
1 道路工程主要病害
公路及相关的构造物、设施大都裸露于自然界中。除受到交通荷载之各种复杂力系的重要作用外、还直接或间接承受温度、光照、风、雨、雪等自然因素的作用。当这些作用与公路设计中抵御或承受外力破坏能力的标准相互平衡或超出极限时、各种公路病害便产生了。常见的如裂缝、网状龟裂，松散、坑槽，油包、啃边、冲沟、塌陷、车辙、板角断裂、错台、唧泥等等。
1.1 国外道路存在的病害
道路在使用过程中，由于行车荷载和自然因素的反复作用，其使用性能不断恶化出现破坏，并最终导致不能再负担交通状态。各地根据气候分区选择与本地气候、交通条件相适应的沥青种类及标号，并使用优质的沥青，对预防沥青路面早期出现车辙，有效防止路面开裂，保证路面有较好的抗疲劳破坏能力具有重要的意义。
公路及相关的构造物、设施大都裸露于自然界中。除受到交通荷载之各种复杂力系的重要作用外、还直接或间接承受温度、光照、风、雨、雪等自然因素的作用。当这些作用与公路设计中抵御或承受外力破坏能力的标准相互平衡或超出极限时、各种公路病害便产生了。常见的如裂缝、网状龟裂，松散、坑槽，油包、啃边、冲沟、塌陷、车辙、板角断裂、错台、唧泥等等[2]。
1.2 国内道路存在的病害
由于我国高速公路的建设起步晚，交通量提高、轴载增大等原因，建设要求不断提高，以及我国特殊的国情、气候、地形等客观因素，加上交通量的不断增长和轴载的明显增大、高速公路交通车辆的渠化作用，沥青混合料路面面临着新的严峻考验。部分路段路面未达到设计使用年限就出现了破坏，甚至在建成通车后一、两年内，出现了不同程度的病害，如裂缝、车辙、泛油、路面坑槽、龟裂、桥头沉陷、跳车等，沪杭雨高速公路“桥头跳，宁波到”是很形象的写照。这些路面病害的出现，不仅严重影响了沥青路面的正常使用功能和寿命，同时也带来较大的交通安全隐患，造成严重的经济损失和不良的社会影响。为此，高速公路建设与养护部门不得不将原沥青面层铣刨后重新铺面层，既影响了正常的营运和行车安全性，增加了养护成本，同时又影响了高速公路的对外形象。高速公路沥青路面受到了挑战。如何克服高速公路沥青路面病害成为关键[3]。
1.3 选出具体的病害进行分析
1.3.1 路面裂缝
沥青路面出现裂缝的主要原因而可以分为两大类：一种主要是由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，一般称之为非荷载型裂缝：另一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝，一般称之为荷载型裂缝。
设非荷载型裂缝主要是温度裂缝，也有因施工不当、材料选取不当等引起的裂缝。其产生的原因有：
沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不至于产生过高的温度应力。但在冬季气温骤降时，土基和路面基层由于受温度变化，冬季冰冻产生的膨胀，导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。此外，随着温度反复升降，温度应力使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度更高的温度下开裂，同时裂缝是随着路龄的增加而不断增加。
沥青的品种和等级也是影响沥青路面开裂的重要因素。在长期的实践经验中，选用高粘度、低稠度的沥青，其温度敏感性较低，能延迟温度裂缝的产生；沥青未达到适合本地区气候条件和使用要求的质量标准，低温抗变形能力较差，致使沥青面层在低温下产生收缩开裂。
地基处理不当，路基碾压不均匀，造成路基沉降不均匀；旧路拓宽时，新旧路基搭接部位没有严格按照台阶式分层压实处理，以及下部基层比较软弱，或地基处理不彻底等。
铺筑沥青面层采用分幅摊铺时，接缝处理不当，结合不良，对接缝处碾压不密实，造成路面渗水或面层压实未达到要求，在行车作用下形成裂缝。
荷载型裂缝即主要由于行车荷载作用而产生的裂缝，其产生的原因有： 随着交通运输的高速发展。原有的路面强度日趋不足，路面满足不了交通量迅速增长和汽车载重明显增大的需求，沥青路面过早产生疲劳破坏，沥青路面很快开裂。
原结构设计不合理，未充分考虑到各种不利因素，施工质量不好，沥青路面面层厚度不足，沥青路面原材料的品质不符合设计规范要求，路面强度明显不能满足行车要求。在行车作用下，特别是超大吨位车辆的频繁碾压，沥青路面很快开裂。
1.3.2 路面车辙和推移
车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以致结构层材料的侧向位移所产生的累积永久变形。影响沥青路面车辙深度的主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身的内在因素，以及气候和交通量及交通组成等的外界因素。车辙产生的主要原因有：
（1）沥青混合料油石比过大；
（2）表面磨损过度：
（3）雨水侵入沥青混凝土内部；
（4）由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。
车辙是在行车荷载重复作用下，路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。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， 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。
推移主要理由是路面组成材料设计不合理或施工质量差，以及车辆的超载运输导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用。推移的产生一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前，由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载（超载车辆）作用下，由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移，随着时间增长，轮迹带两侧会产生壅包，甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。在基层平整度较差、面层厚度较薄的地段往往由于施工质量等原因，基层不平整会反映到沥青路面上，车辆荷载作用下面层不平整会愈加明显，形成波浪。车辙和推移降低了路面平整度，当车辙达到一定深度时，由于辙槽内积水，极易发生汽车飘滑而导致交通事故[4]。
1.3.3 路面松散
松散是直接影响行车安全的路面病害，松散可能出现在整个路面表面。也可能在局部区域出现，但由于行车作用，一般在轮迹带比较严重。其产生的主要原因有
（1）局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏；
（2）碎石中含有风化颗粒，水侵入后引起沥青剥离；
（3）随着使用时间的增多，沥青结合料本身的粘结性能降低，促使面层与轮胎接触部分的沥青磨耗，造成沥青含量减少，细集料散失；
（4）机械损害或油污染。
1.3.4 路面冻胀和翻浆
沥青路面产生冻胀和翻浆主要是在冻融时期，因为水的侵入和路基土的水稳定性能差，由于冰冻的作用，路基上层积聚的水分冻结后引起路面胀起并开裂。道路翻浆是水、土质、温度、路面和行车荷载五个主要因素综合作用的结果。其中水、土、温度构成翻浆的三个自然因素，缺少任何一个因素都不可能形成翻浆。
当然并不是在季节性冰冻地区所有的道路都会产生冻胀与翻浆。一般来说，冻胀翻浆现象与以下条件有关：
① 土质条件：粉沙土和极细纱是易于造成冻胀和翻浆现象的一种土类，又称作冻胀土；
② 水文条件：在地面排水困难或地下水位较高的路段上，易发生冻胀翻浆现象；
③ 气候条件：多雨的秋天，使冻前路基湿度较大；温和与寒暖反复交替的冬天，路基冻结缓慢，加剧了冻胀。聚热的晚春或春融期降雨，上层融解的过量水分来不及排出路基；
④ 行车条件：春融期间，在强度已大大降低的路段上，通行过多过重的车辆，极易产生翻浆；
⑤ 养护条件：不及时养护，例如表面积水，沿裂隙浸湿路面和土基上层，会造成表面翻浆。
