青海第一路桥建设有限公司张贵斌
摘要：冻土区由于自然环境恶劣，公路桥梁病害发生频繁，公路桥梁养护面临严峻挑战。因此需要探究病害发生的具体原因，对公路桥梁病害进行有效预防和处治。本文对冻土区公路桥梁路面病害的主要形式及其产生的原因进行了探讨分析，并提出了冻土区公路桥梁路面病害的防治方法和措施，旨在提高公路桥梁的使用寿命。
关键词：冻土区公路桥梁病害原因防治方法措施
冻土地区的公路桥梁由于经常性的冻融循环，路面病害发生频繁，给公路桥梁行车造成严重的隐患。随着我国西部大开发战略的实施，大量的公路桥梁干线在季节行冻土和多年冻土区修建起来，由于该区域地理环境复杂、气候环境恶劣，许多公路桥梁干线出现了病害现象。以下就冻土区公路桥梁路面病害防治措施进行探讨分析，以供参考。
一、冻土区公路桥梁路面病害的主要形式及其产生的原因
冻土区公路桥梁路面病害发生的原因主要有：
1、恶劣的自然环境。西北地区平均气温低，辐射量高。在恶劣的自然条件下，公路桥梁路面沥青老化严重，沥青面层极易变脆变硬，路面开裂、面层裂缝、松散现象严重，在加上高原区域的强烈太阳辐射以及气温急剧变化的影响，路面病害程度进一步加剧。
2、沥青路面的热吸收率高，导致路面出现融化盘和融化核，是导致路面病害的主要原因。经过对沥青路面和砂石路面的热吸收的研究分析发现，沥青路面地表反射率要比砂石路面减少15%以上，对太阳辐射的吸收率则高出20%以上，沥青路面温度平均比砂石路面要高出5℃左右，在夏季，沥青路面的温度甚至是砂石路面的五倍以上，正是沥青路面温度要高于公路桥梁周边，路面下面的季节性融化层比周边土壤一般会提前20-30天融化，而在冬天，冰冻的时间又会推迟20天左右，路面高温的存在彻底改变了冻土与大气间的热交换条件，打破了地表的热平衡，阻碍了地表面的蒸发过程，形成了路面下面的融化盘。融化盘内的水分冬季冻结，产生冻胀力，夏季融化，导致地基沉降。长时间融化盘内水分的汇集会使得融化盘转化为融化不冻核，融化不冻核事实上是路基下面漂浮的一层含水量大，土壤成分较少的夹层，在路基、路面重力作用下会发生移动或迁移，从而导致路基下沉变形，进而引发沥青路面的变形、下沉病害。
3、公路桥梁修筑以及维护保养对冻土的外部热扰动使得冻土季节融化深度增大，而随着全球气温的上升，冻结深度减少，造成了过剩热量的叠加累积，导致了路面病害的发生。另外，沥青路面下冻土热融蚀敏感性较周边也会有所增加，两者热稳定性变化极大，路面下面的冻土热稳定性变差直接导致了路面病害的发生。另外，温缩、冻融等物理现象以及公路桥梁交通量、车载以及沥青面层材料等外部因素对路面病害的发生也会有重要影响。
二、冻土区公路桥梁路面病害的防治方法和措施
冻土区由于自然环境的原因，公路桥梁路面病害还无法根治，只能采取一定的预防对策以及处治措施，降低路面病害的发生频率，改善公路桥梁的行车环境。
1、防治方法。（1）加强路面结构。在有可能发生冻胀的中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面结构中加设防冻层，使路面总厚度不小于路面防冻最小厚度；在路面结构层中加设排水垫层，阻止地下毛细水上升，兼起排水和缓冲路基冻胀作用，从而减轻路面冻胀；路面层中尽量使用整体性好的二灰土、石灰土、水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾等半刚性结构层，以加强路面结构；面层沥青混凝土中添加能提高抗低温缩裂性能的改性剂，如SBR等，以增强路面的抗低温缩裂性能。（2）施工措施。换填基底段、冻区路堑开挖段等宜安排在寒冻季节施工，其它部分工程安排在融化季节施工，这种施工安排可以使全年施工相对较均衡，既保证了工程进度，又避免因冻土层暴露太久，冻土上限会下降而引起路基沉陷破坏，从而保证了工程质量和工期；另外在施工过程中不得破坏路基两侧一定范围内的植被，使之继续起隔热、保护冻土和减弱地表水下渗之作用。（3）几种特殊措施。如采用片块石作为路基填料、在路基中埋设通风管等，目的是让路基成为透风结构，从而不改变路基两侧多年冻土的外部温度环境，最终保护冻土；另外还可采用热管、导管、液管、遮阳蓬等措施，目的都是要保护冻土，使之不融沉。
2、对于已经发生的路面病害，要采取科学方法及时处治。（1）路面裂缝。首先要针对不同程度的路面裂缝要采取不同的修补方法。对于较为轻微的裂缝，先要将裂缝清理干净，再用热沥青灌入缝隙并封堵，而对于较大裂缝，则需要使用混合料填充。其次要寻找裂缝病害产生的原因，对症下药。假如是因为路基病害导致的路面裂缝，需要先将路基修复再来处治路面裂缝。如果是沥青本身的低温抗裂性能不足导致的裂缝，则需要对沥青路面整体进行更换。（2）路面松散。路面松散的首要原因是沥青混合料离析造成的，要注意混合料的均匀性以及路面施工时的温度变化，同时要检查原料的含泥量和掺入矿粉的比例是否合理，出现问题要及时调整配合比。（3）路面泛油。路面泛油的主要原因是沥青用量不当造成的。对于轻微的路面泛油，可以采取铺撒碎石进行碾压即可，对于严重的路面泛油，可以撒多一层碎石。
3、针对沥青及沥青混合料组成的设计原则和方法。一是要尽量提高沥青混合料的低温抗裂性。低温抗裂性能是冻土区公路桥梁路面沥青的关键指标，低温抗裂性决定了沥青路面使用品质。在组成设计时要保障沥青混合料具有足够的抗拉强度以及变形能力，避免路面横向裂缝病害的发生。二是沥青路面要具有较强的抗老化性能。沥青面层老化是路面病害的重要诱因。由于强烈的太阳辐射，沥青路面老化速度大大加快，需要针对高原地区强辐射的特殊条件，研究提高沥青结合料老化性能。三是沥青混合料的抗冻性能也是需要采取针对方法解决的导致沥青路面病害的重要原因之一。平均气温低，昼夜温差变化大，冻融循环频繁的地区，抗冻性是区域内路面沥青混合料的关键指标之一。
4、加强公路桥梁维修工程质量，有效预防路面病害的发生。例如为了减少沥青路面对热量吸收过多对冻土层的影响，可以采取在沥青路面下铺设一定厚度的隔热材料或者在路基底部铺设砂石层，达到抑制路基和冻土热交换的剧烈变动；在公路桥梁路基施工时要严格保障路基填埋料的干燥度以及平整度，减少路基施工对冻土层融化深度的影响；为了避免路基侧向集水积热，需要加强路基侧向排水设施建设以及护坡保护；由于融化核的存在和移动会对路面沥青造成严重的变形损坏，在进行路基高度设计时可以综合考虑路基填料、冻土温度等客观状况，确定合理路基高度，减少融化核的形成。最后，在进行路基施工时，要尽量避免在公路桥梁两旁取土，避免形成积水沟，减少深入路基的水分，保持路基下面的冻土层稳定性。
结束语
由于公路桥梁干线路面大多采用沥青路面，在长时间的车载下，沥青路面容易发生裂缝、变形、松散以及泛油病害，其中路面变形损坏占病害形式数量将近一半，是路面病害的主要形式。在沥青路面层损坏中，裂缝类损坏占比较大，在公路桥梁养护的日常保养中要格外注意对路面裂缝的及时修补工作。
参考文献：
[1]王禹珽.沥青混凝土路面施工质量控制[J].华东科技：学术版，2013，（2）.
[2]蒋广新.沥青路面病害的成因及防治措施浅析[J].科学与财富，2013，（6）.
[3]林世君.浅谈高寒地区沥青混凝土路面病害分析及防治[J].中国新技术新产品，2013，（9）.