高速公路路面病害成因及養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

文/海南省公路管理局瓊海公路分局 張麗

水泥混凝土路面是一種具有高強(qiáng)度、荷載承受力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的基礎(chǔ)路面類型，在追求經(jīng)濟(jì)效益和成熟技術(shù)的現(xiàn)代公路建設(shè)過(guò)程中，混凝土路面多被用于等級(jí)較高的重交通公路建設(shè)中。但隨著水泥混凝土路面的使用年限增長(zhǎng)以及經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展,大型車輛及其超負(fù)荷運(yùn)作對(duì)早期修建的混凝土路面造成不同程度的損耗。因此，如何減低路面損耗和對(duì)病害進(jìn)行及時(shí)維護(hù)成為當(dāng)前決定混凝土水泥高速公路持續(xù)發(fā)展的首要難題。對(duì)已建設(shè)完成的混凝土高速公路病害成因分析和養(yǎng)護(hù)是提升混凝土建設(shè)技術(shù)和高速公路路面養(yǎng)護(hù)綜合治理的探索和嘗試。

高速公路路面常見(jiàn)病害

高速公路水泥混凝土路面常見(jiàn)的病害主要在其投入使用的3年至5年后開(kāi)始出現(xiàn)，在病害發(fā)生后的1年至2年間會(huì)表現(xiàn)出多樣化的快速發(fā)展趨勢(shì)。如果公路在此期間無(wú)法得到良好養(yǎng)護(hù)，其基層材料的強(qiáng)度和剛度會(huì)持續(xù)下降并且前期所做的路面修復(fù)也會(huì)隨之失效，甚至?xí)霈F(xiàn)慣性病害和耐久性不強(qiáng)的表現(xiàn)，從而造成高速公路養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用的增加。以下為高速公路路面常見(jiàn)病害：

路面板破碎

高速公路使用水泥混凝土路面會(huì)在一定年限內(nèi)出現(xiàn)典型的路面病害面板破碎，由于高速公路使用年限增加，原本的設(shè)計(jì)需求與現(xiàn)實(shí)交通壓力的不符導(dǎo)致熱點(diǎn)路段的路面板換板率占全國(guó)混凝土水泥高速公路的10%。此外，隨著部分公路的老化與車輛通行率上升，破碎板的數(shù)量也在逐年增加。

路基泥漿噴涌

高速公路水泥混凝土路面之間的銜接處和路肩部分在車輛的反復(fù)碾壓后會(huì)出現(xiàn)面板破碎和路基泥漿從縫隙處涌出的現(xiàn)象，從而形成水泥混凝土路面各段間銜接處產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫病害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生坑槽。由于水泥混凝土高速公路路面的廣泛鋪設(shè)，在道路連通范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)顯著的季節(jié)性變化和溫度變化，這種情況是產(chǎn)生混凝土路面鋪設(shè)路基泥漿噴涌和縫隙坑槽的主要因素。

混凝土路面板板底虛空

高速公路使用混凝土路面澆筑期間，由于施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察體系不完整，灌注完畢后沒(méi)有進(jìn)行路面板灌漿彎沉檢測(cè)，水泥混凝土板底大多存在板底脫空的現(xiàn)象。因?yàn)閺澇炼炔贿_(dá)標(biāo)的水泥混凝土板底脫空形成的路面板錯(cuò)位和銜接縫隙所導(dǎo)致路段脫空面板斷裂的路面病害時(shí)有發(fā)生。

高速公路路面病害成因

高速公路路面病害種類較多，成因復(fù)雜，無(wú)法從單一角度進(jìn)行分析，以水泥混凝土路面病害成因?yàn)槔M(jìn)行綜合因素分析，將高速公路水泥混凝土路面損耗成因進(jìn)行總結(jié)如下：

設(shè)計(jì)預(yù)想與實(shí)際運(yùn)輸量不符

國(guó)內(nèi)大部分水泥混凝土高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為JTJ01設(shè)計(jì)規(guī)范，但隨著近年來(lái)交通量的不斷增長(zhǎng)，路面實(shí)際耐用度和超負(fù)荷的交通量成為水泥混凝土路養(yǎng)護(hù)維修的桎梏。同時(shí)，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和底基層鋪墊上所使用的水泥混凝土層也無(wú)法達(dá)到目前高速荷載的承載要求。在標(biāo)準(zhǔn)使用年限20年為期限的使用期間，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)無(wú)法滿足當(dāng)前超負(fù)荷的運(yùn)輸量。

交通量激增

使用水泥混凝土路面的高速公路多為早期修筑的高速路面，交通量年增長(zhǎng)率高，其中大型車輛通車比與交通量進(jìn)行累計(jì)軸次分析結(jié)果表明，累計(jì)軸次比已超過(guò)水泥混凝土高速路面原設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于重車和超重車的載重噸數(shù)提升，其中單車軸重最大可達(dá)240千牛，因此造成路面斷裂和損壞現(xiàn)象不斷加劇，甚至影響到部分路段的正常使用。

施工不足

水泥混凝土路面病害的主要成因表現(xiàn)在施工方面，通過(guò)對(duì)施工工藝、施工材料、路面排水結(jié)構(gòu)的分析來(lái)總體對(duì)施工方面的缺陷進(jìn)行如下概括。

第一是部分水泥混凝土高速路路面修建期間相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范和技術(shù)水平尚未成熟，在施工過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題主要是混凝土振搗不足形成的混凝土孔隙率大；行車道之間未設(shè)置拉桿；混凝土養(yǎng)護(hù)期限不足；破壞混凝土強(qiáng)度等。后期施工時(shí)對(duì)混凝土各階段的攪拌流程控制失調(diào)，導(dǎo)致無(wú)法控制搗振程度，致使部分路段水泥混凝土強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

第二是施工階段對(duì)水泥混凝土路面的原材料質(zhì)量較差，較多路段出現(xiàn)雨后漿泥現(xiàn)象，從此可對(duì)路面路基所使用材料進(jìn)行推斷，其中路面基層強(qiáng)度低，對(duì)雨水沖刷的抵抗力不足，容易在降水和車輛荷載加大的情況下使得路面面板斷裂損壞。

第三是水泥混凝土路壓實(shí)度不足導(dǎo)致路面板裂隙較多，由于在施工階段礙于環(huán)境限制或未考慮路面排水問(wèn)題所導(dǎo)致的后期路面板斷裂、路基路面排水不暢、路面脫空現(xiàn)象是路面排水施工缺陷所導(dǎo)致。

養(yǎng)護(hù)技術(shù)落后

高速公路管理過(guò)程中對(duì)養(yǎng)護(hù)管理的審批流程繁瑣、養(yǎng)護(hù)技術(shù)落后是當(dāng)前水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)不及時(shí)的原因。受自然因素如降水、溫度、水文地質(zhì)條件的影響防范性養(yǎng)護(hù)措施不到位會(huì)對(duì)水泥混凝土路面造成路面狀態(tài)不穩(wěn)定，路基干濕失衡的情況，最終引起路面板破碎的產(chǎn)生。

高速公路混凝土路面的養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

分析高速公路混凝土路面主要病害種類和成因后對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化整理，綜合當(dāng)前的施工工藝、經(jīng)濟(jì)條件、公路等級(jí)和性質(zhì)，針對(duì)問(wèn)題提出以下幾種養(yǎng)護(hù)高速公路路面病害的探索方案：

水泥混凝土高速路面病害養(yǎng)護(hù)處理

首先，針對(duì)路面板的問(wèn)題進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，面對(duì)由施工造成的路面板表面原因可直接對(duì)板面進(jìn)行麻面和坑槽處理，通過(guò)使用修補(bǔ)材料對(duì)表面病害的處理可以達(dá)到恢復(fù)公路路面板破損的效果。其次，修復(fù)由板角斷裂形成的水泥混凝土板強(qiáng)度等級(jí)下降的預(yù)應(yīng)力問(wèn)題時(shí)，必須采取混凝土快速修復(fù)法進(jìn)行，將斷裂邊角修補(bǔ)成規(guī)則圖形后，使用R型材料進(jìn)行清潔填補(bǔ)，這種新型材料專用于道路搶修使用，其超早性決定的速成抗壓性是當(dāng)前水泥混凝土道路修補(bǔ)的最佳材料。最后，當(dāng)混凝土路面的斷裂程度不斷加深后所使用的填補(bǔ)材料也必須進(jìn)行化學(xué)處理后才能達(dá)到需求強(qiáng)度和粘合度，R型材料已經(jīng)不具備此時(shí)的修補(bǔ)要求，需要使用環(huán)氧樹(shù)脂類高分子材料進(jìn)行修補(bǔ)處理。處理嚴(yán)重板面破碎時(shí)，需進(jìn)行破碎板評(píng)估，同時(shí)要在確保道路暢通的情況下進(jìn)行，并在維護(hù)期間注意天氣變化，在雨季多發(fā)期需對(duì)修復(fù)路面進(jìn)行輪養(yǎng)制維護(hù)。

水泥混凝土路面裂縫的修復(fù)

針對(duì)日常養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)水泥混凝土路面之間的連接處出現(xiàn)的多余填充料進(jìn)行清理，在確保路面板平整完整的基礎(chǔ)上，著重養(yǎng)護(hù)板面連接處，防止異物掉落擠壓進(jìn)入接縫中影響面板收縮。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水泥混凝土路面出現(xiàn)裂痕，使用壓縫帶（貼縫帶）施工技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，將里面裂痕通過(guò)外力進(jìn)行擠壓將帶狀材料進(jìn)行封閉處理。清理完路面縫隙雜物后，根據(jù)裂縫的實(shí)際情況切割壓縫帶產(chǎn)品，采用熱帖式壓縫帶進(jìn)行修補(bǔ)。

水泥混凝土高速路面板底虛空的處理方式

對(duì)板底虛空的處理方式主要是通過(guò)注漿管灌注，在運(yùn)行中對(duì)注漿管施加壓力，將準(zhǔn)備好的填充材料通過(guò)注漿管輸送至板底空隙處，使其壓入板底空隙并滲入路基。灌注法的優(yōu)點(diǎn)在于使用滲透、排擠的方法將原本板底的積水和空隙填充排出，使得原本松散的板體分層緊密結(jié)合形成一個(gè)整體，在改變板體緊密性的同時(shí)改變面板的受力，加之施工工藝的改進(jìn)整個(gè)施工過(guò)程由內(nèi)向外、先低后高的操作順序是確保填充物灌注質(zhì)量的要素。在修補(bǔ)路面板板底后，通過(guò)對(duì)其造成的路面板縫隙和路基坑洞塌落進(jìn)行分析維護(hù)，及時(shí)更換路基及路面周邊填縫材料，將板底灌注修補(bǔ)與板面縫隙修補(bǔ)相結(jié)合。與此同時(shí)，需要確保路面板邊緣設(shè)置的盲溝與排水溝豎井的聯(lián)系性，以免造成修復(fù)好的路面板底再次積水分離。