高速公路瀝青路面病害及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)概述

【摘要】高等級(jí)公路及其設(shè)施進(jìn)行經(jīng)常性、及時(shí)性、周期性和預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)和維修，對(duì)于提高道路的使用壽命，保障出行安全至關(guān)重要。路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)以預(yù)防為主，防治結(jié)合，而且在公路施工過(guò)程中預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)管理辦法是在路面狀況良好的情況下所采取的現(xiàn)行道路系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)策略，并且在沒(méi)有提高路面結(jié)構(gòu)的整體能力的情況下，還能夠起到延遲路面損壞的目的，最終達(dá)到維持和改善現(xiàn)有的通車(chē)條件的目的。本文著重介紹常見(jiàn)的高速公路出現(xiàn)的病害并提出了預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施，供參考。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；病害；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

1.前言

高等級(jí)公路是一種快速的大交通量的運(yùn)輸系統(tǒng)，快速、安全、舒適和暢通是其基本要求，因此，公路管理部門(mén)應(yīng)對(duì)高等級(jí)公路及其設(shè)施進(jìn)行經(jīng)常性、及時(shí)性、周期性和預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)和維修，確保高速公路的正常使用功能。

高速公路養(yǎng)護(hù)工作是由公路建筑產(chǎn)品的局部易損性特點(diǎn)所決定。公路在車(chē)輛荷載及自然因素的共同作用下，必然將引起公路組成部分的磨損或破壞。而公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量決定著公路的技術(shù)狀況和服務(wù)功能，高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)不僅能提高道路的使用壽命，也是出行安全的保障。我國(guó)已建成高速公路中，90%以上采用瀝青材料鋪裝，且早期修建的高速公路近年來(lái)基本上改造為瀝青路面，近年來(lái)有關(guān)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的研究主要集中于瀝青路面。

2.瀝青路面病害類(lèi)型及養(yǎng)護(hù)原則

2.1路面病害

道路開(kāi)放交通后，路面直接承受交通荷載和自然環(huán)境因素的綜合作用。路面破損總體上可分為兩類(lèi)：功能衰減和結(jié)構(gòu)性破損。功能衰減表現(xiàn)為路面服務(wù)能力下降、平整度和抗滑性能降低；結(jié)構(gòu)性破損導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)承載能力降低，以各種結(jié)構(gòu)裂縫的形式表現(xiàn)出來(lái)。從外觀表現(xiàn)形式上，瀝青路面的損壞可以分為裂縫類(lèi)，變形類(lèi)，松散類(lèi)和其他類(lèi)四類(lèi)。

2.1.1裂縫

裂縫是瀝青路面最常見(jiàn)的病害之一，按其成因不同分為橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和塊狀裂縫四種類(lèi)型。

橫向裂縫是與道路中線近似垂直的裂縫，有時(shí)伴有少量支縫。按其成因不同，橫向裂縫又可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩大類(lèi)。橫裂嚴(yán)重時(shí)通常貫穿整個(gè)路面寬度，有時(shí)伴有多個(gè)橫向或斜向支縫。

縱向裂縫是與行車(chē)方向基本平行的裂縫?？v裂通常以單條裂縫形式出現(xiàn)，有時(shí)伴有少量支縫?？v向裂縫產(chǎn)生的原因有兩種：一種原因是瀝青面層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬處未處理好，在車(chē)輛荷載與大氣因素共同作用下逐漸開(kāi)裂；另一種原因是由于路基壓實(shí)度不均勻或由于路基邊緣受水侵蝕產(chǎn)生不均勻沉陷而引起。

網(wǎng)狀裂縫也稱(chēng)龜裂，是相互交錯(cuò)的小網(wǎng)格狀裂縫，網(wǎng)狀裂縫的產(chǎn)生，反映出路面的強(qiáng)度不足以承受行車(chē)荷載的作用，瀝青在施工期間以及在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的老化也是導(dǎo)致瀝青面層形成龜裂的原因之一。若是在公路施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的裂縫問(wèn)題，也就是說(shuō)明這條路面結(jié)構(gòu)也已經(jīng)進(jìn)入到了設(shè)計(jì)施工的極限性狀態(tài)。

塊狀裂縫是一種近似矩形裂塊的交錯(cuò)裂縫，是縱向、橫向裂縫密度增大并連通的結(jié)果。

2.1.2變形

瀝青路面變形病害按其表現(xiàn)形式可分為沉陷、車(chē)轍、波浪和擁包四類(lèi)。

由于路基的豎向變形而導(dǎo)致路面下沉的現(xiàn)象稱(chēng)為沉陷。包括路基塌陷和臺(tái)背不均勻沉降導(dǎo)致路面產(chǎn)生的大面積下陷變形。

車(chē)轍是在瀝青路面表面形成的沿輪跡方向大于10mm的縱向凹陷，包括結(jié)構(gòu)型車(chē)轍、流動(dòng)型車(chē)轍、壓實(shí)型車(chē)轍、磨損型車(chē)轍。沿交通流方向，路表材料局部隆起的現(xiàn)象稱(chēng)為擁包。這類(lèi)病害大多是由于路表材料穩(wěn)定度低、交叉口車(chē)輛的頻繁啟動(dòng)與制動(dòng)、水泥混凝土與瀝青混凝土路面黏結(jié)層處產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力所致。

波浪是指路面上形成的有規(guī)則的低洼和凸起變形。波峰與波谷交替出現(xiàn)，間隔很遠(yuǎn)，一般在60cm以內(nèi)，產(chǎn)生波浪的主要原因是路面組成材料設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量差，導(dǎo)致路面材料不足以抵抗車(chē)輪水平力的作用；在縱坡段，由于高溫的原因也會(huì)出現(xiàn)這種病害。

2.1.3松散

松散是一種從路面表面向下不斷發(fā)展的集料顆粒流失和瀝青結(jié)合料流失而造成的路面損壞。松散可出現(xiàn)在整個(gè)路面表面，但由于行車(chē)的作用，一般輪跡帶處比較嚴(yán)重?？硬凼蔷植坎牧蠁适Ф诼访姹砻嫘纬傻目佣矗缮罴安煌穆访娼Y(jié)構(gòu)層次，坑槽按破損形式及成因可以分為四類(lèi)：（1）表面層產(chǎn)生坑槽；（2）表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑槽；（3）底面層和基層間產(chǎn)生坑槽；（4）剛性組合式路面（含橋面）上產(chǎn)生坑槽。

其他的路面病害還包括泛油、磨光、修補(bǔ)、凍脹、翻漿等。

2.2瀝青路面養(yǎng)護(hù)原則

一個(gè)合理有效的瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程必須遵循一定的原則，主要包括以下內(nèi)容：

（1）路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)以預(yù)防為主，防治結(jié)合。對(duì)路面必須進(jìn)行預(yù)防性或者是經(jīng)常性以及周期性的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)路況信息的巡視，及時(shí)的掌握路面信息狀況，并能夠根據(jù)路面的實(shí)際情況來(lái)制定出預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)管理辦法，輔以周期性的檢查保證工程施工計(jì)劃或安排大中修工程和改建工程。

（2）必須還應(yīng)該依靠住可以的進(jìn)步以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)的管理措施采用先進(jìn)的檢測(cè)儀器來(lái)采集路況信息，而且應(yīng)用在路面的管理系統(tǒng)中，這樣在正確的評(píng)價(jià)路況的前提下，提出一些積極的養(yǎng)護(hù)策略，并能夠積極地推廣新技術(shù)、新工藝、新材料來(lái)發(fā)現(xiàn)瀝青路面的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

（3）必須加強(qiáng)施工過(guò)程中的計(jì)劃與施工管理工作，根據(jù)施工計(jì)劃做好施工安排性工作、人員組織以及物資的設(shè)備供應(yīng)效果，這樣才能確保維護(hù)管理工作按照計(jì)劃實(shí)施，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理工作的管理以及監(jiān)督管理工作，最終保證路面的養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)濟(jì)核算以及成本性分析，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3.預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念與時(shí)機(jī)選擇

3.1預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念

1932年德國(guó)建成世界上第一條高速公路起，至今已經(jīng)有80多年的歷史。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作為一個(gè)行為出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，它是許多國(guó)家在公路網(wǎng)重建過(guò)程中不斷總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，摸索中總結(jié)出來(lái)的。

通用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念是美國(guó)20世紀(jì)90年代初提出來(lái)的，有別于傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)理念，包含兩個(gè)觀點(diǎn)：

1）讓狀態(tài)良好的道路保持更長(zhǎng)時(shí)間；

2）在正確的時(shí)間，用正確的方法，在正確的路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理工作是一種在路面狀況良好的情況下采取的現(xiàn)行道路管理系統(tǒng)過(guò)程中來(lái)有計(jì)劃的進(jìn)行，這樣基于一些有效益的養(yǎng)護(hù)策略管理問(wèn)題，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理工作在沒(méi)有提高的情況下，延遲了路面的損壞過(guò)程，這樣對(duì)維持和改善路面的通車(chē)情況等，后期都會(huì)有更多的大修或者是重建的項(xiàng)目來(lái)維修保養(yǎng)。因此，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就是在事發(fā)前將路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)并改善，減少后期的資金投入。

3.2預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)選擇

由于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對(duì)路面的結(jié)構(gòu)性能幾乎沒(méi)有改進(jìn)作用，所以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)只能在結(jié)構(gòu)性能良好的路面上進(jìn)行。保證路面的結(jié)構(gòu)性能良好，這是進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提。瀝青路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的選取十分重要。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)早，造成養(yǎng)護(hù)資金的浪費(fèi)；采取得過(guò)完，錯(cuò)過(guò)了最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用效益明顯降低，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的價(jià)值明顯沒(méi)有得到充分體現(xiàn)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定還應(yīng)該結(jié)合路面的施工性能，在路面結(jié)構(gòu)性能良好的情況下，也會(huì)在路面性能加速惡化之前來(lái)進(jìn)行。

在目前的實(shí)際應(yīng)用中，路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的確定方法主要有：基于時(shí)間或路況的方法、排序法、費(fèi)用效益評(píng)估法、生命周期費(fèi)用評(píng)估法、決策樹(shù)或決策矩陣等方法。將各種指標(biāo)通過(guò)方法中設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，采取一種或多種方法，結(jié)合場(chǎng)地的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及效益計(jì)算等，確定最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)。

4.常用瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

4.1封層類(lèi)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

針對(duì)工程施工過(guò)程中表面封層主要采用的是連續(xù)的方式來(lái)敷設(shè)到整個(gè)路表面的養(yǎng)護(hù)層上，而且封層的材料還可以單獨(dú)的控制到瀝青或者其他的封層劑上，也可以保證瀝青與集料組成的混合料。目前常用的表面封層技術(shù)有：霧封層、還原劑封層、同步碎石封層、乳化瀝青稀漿封層與微表處、開(kāi)普封層和纖維封層等。著重介紹稀漿封層和微表處。

4.1.1稀漿封層

采用機(jī)械設(shè)備將乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計(jì)配合比拌合成稀漿混合料攤鋪到原路面形成薄層。按照級(jí)配可以分成細(xì)封層、中封層、粗封層和特粗封層4中，前3中應(yīng)用廣泛。

稀漿封層技術(shù)對(duì)于那些新舊路面的老化問(wèn)題、裂縫、光滑、松散、坑槽等病害問(wèn)題也會(huì)起到一定的預(yù)防和維修的作用，為了能夠使路面達(dá)到防水、抗滑、平整耐磨等性能能夠迅速的提高。稀漿封層主要是具有快速凝固成型，能夠早開(kāi)放交通、節(jié)省噴灑和碾壓的工序控制，因此一臺(tái)機(jī)械也可以連續(xù)的作業(yè)，保證工程的施工質(zhì)量，成本也相對(duì)較低。近年來(lái)，稀釋封層由于施工的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，這樣也就導(dǎo)致了施工質(zhì)量的提高以及成本的降低，這樣也已經(jīng)廣泛應(yīng)用與高等級(jí)公路瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，但是在使用局限性，對(duì)于路基變形較大、路面出現(xiàn)明顯的疲勞裂縫或者是車(chē)轍較深，溫度裂縫嚴(yán)重的路面不宜使用。稀釋封層不能提高路基路面的承載能力，不能調(diào)整路拱和修復(fù)車(chē)轍，只有這樣才能表現(xiàn)出抗老化金額磨耗層的作用，而且對(duì)于路面的平整度的改善效果也是比較明顯的。

4.1.2微表處

工程應(yīng)用上微表處是在稀漿封層技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，而且在材料、設(shè)備、工藝等方面一些稀漿封層均有一定的突破，目前功能性也是比較完善的，而且使用范圍較廣，是具有前景的一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，他是采用專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)備將聚合物改性乳化瀝青，粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計(jì)的配合比合成稀漿混合料攤鋪到原路面，并很快開(kāi)放交通具有高抗滑性和耐久性能的薄層。微表處具有防水、防滑等功能，改善道路表面等多種功能，而且封層的效果優(yōu)于稀漿封層，這樣使用的壽命一般都是為4-6年或更長(zhǎng)，是性價(jià)比較高的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

4.2薄層罩面

薄層罩面被的定義一般都采用的是攤鋪機(jī)和壓路機(jī)來(lái)進(jìn)行碾壓的單層瀝青混合料，而且被認(rèn)為是薄摩耗層與厚表面處治之間的一種交叉功能，主要是在原有路面加鋪一層厚度不超過(guò)1.5-2.5cm的熱瀝青混合料。薄層罩面還可以有效的防止下滲水的破壞，這樣也有更好的水損壞作用，而且獨(dú)特的混合料配方也能更好的降低路面的噪音，減少出現(xiàn)水霧的頻率，并且還具有更好的抗滑性能和排水性能，雨天行車(chē)的安全性也會(huì)相對(duì)的較高，施工的效率性高、年施工期長(zhǎng)，這樣開(kāi)放交通的時(shí)間也會(huì)相對(duì)的提前，并且在一定的范圍內(nèi)校正表面缺陷的功效，最終提高路面的平整度，必要的時(shí)候還需要對(duì)原路面進(jìn)行銑刨處理。

薄層罩面也必須在鋪筑的道路路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和下層的瀝青面層的高溫抗形變能力滿足的前提下，不用提高路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度或者是承載能力，這樣也不用提高瀝青路面的抗高溫形變的能力，最終防止原路面的反射性裂縫問(wèn)題，因此更適宜公路路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理辦法。

薄層罩面按照施工工藝的不同可分為冷薄層罩面、熱薄層罩面和溫薄層罩面三種。

參考文獻(xiàn)

[1]汪曉慧.微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用及效果分析[J].安徽建筑，2008年04期