高速公路水泥混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)探討

李世昆

摘要：文章結(jié)合蘭海高速公路合山段的管養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，對高速公路水泥混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)進(jìn)行探討，分析了坑洞裂縫的成因，闡述了坑洞裂縫和路肩拉裂的處治措施，對高速公路類似路面問題的處治具有一定的參考意義和借鑒價值。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面;坑洞裂縫;路肩拉裂

中圖分類號：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：1O.13282/j.cnki.wccst.2019.07.019

文章編號：1673-4874（2019）07-0058-03

0引言

20世紀(jì)末，廣西利用本地砂石多、水泥資源豐富的有利條件，大力興建水泥混凝土路面。水泥混凝土路面具有承載力高、強(qiáng)度大、耐高溫性強(qiáng)、耐腐蝕性好、疲勞壽命長、材料易得環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，該路面為廣西高速公路的發(fā)展貢獻(xiàn)巨大。其中蘭海高速合山段就是典型的水泥混凝土路面高速公路，于2004年全部建成通車，全長54.392km，為雙向四車道，采用24cm的水泥混凝土面層，設(shè)計(jì)時速120km/h。該路是連接北海到湛江的交通要道，是廣西一條重要的東西走向高速公路，是連接兩廣交通的重要組成部分。合山段高速公路通車時間久、貨運(yùn)汽車多、交通量大，導(dǎo)致路面病害較多，主要體現(xiàn)在路面坑洞裂縫頻發(fā)和路肩拉裂滲水。該路處于廣西合浦境內(nèi)，屬于沿海平原地區(qū)，氣候?yàn)閬啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，平均日照總時數(shù)為1921h，年均氣溫22.4℃，年平均降水量為1663mm，氣候潮濕，雨水充足，導(dǎo)致出現(xiàn)很多路面病害。路面坑洞裂縫和路肩拉裂等病害若得不到及時處理，就會有很多地表水滲入地基，影響高速公路使用壽命和行車安全。本文就以上問題進(jìn)行一些簡單探討，并提出一些個人看法和建議。

1坑洞裂縫的成因分析

水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、耐久性和穩(wěn)定性好、抗滑性能良好等特點(diǎn)，而且在19世紀(jì)末砂石開采頻繁，水泥資源豐富，施工工藝簡單有效，因此在以前的公路建設(shè)中基本都采用水泥混凝土路面，但由于改性瀝青的普及和繼續(xù)發(fā)展，現(xiàn)在新建和改建路都用瀝青面層。

面層開裂最基本的原因是強(qiáng)度不夠。通車時間長、大交通量荷載以及溫度等自然條件都會造成混凝土強(qiáng)度下降，還有以前各個標(biāo)段的施工標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量的不同也會造成不同路段的混凝土面層強(qiáng)度有所差異，但是這些都已經(jīng)不能通過后期養(yǎng)護(hù)來補(bǔ)救，我們現(xiàn)在討論的是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上能夠解決的，即水損害。水泥混凝土路面因其混凝土特性，要設(shè)計(jì)接縫來防止熱脹冷縮導(dǎo)致路面的破壞。在長時間重荷載的運(yùn)營環(huán)境下，很多接縫處的填縫料已經(jīng)老化或損壞，不能起到防止地表水滲入基層的作用。特別是路肩與行車道之間的拉裂，年久失修，雨水長年累月無阻隔地滲入到基層，必然會導(dǎo)致地基承載力的大幅度下降，造成路面板板底脫空或者更嚴(yán)重的基層脫空。此時在車輛荷載的反復(fù)作用下，脫空路面板已經(jīng)與基層分隔開來單獨(dú)承受壓力，必定大大加快其斷裂的速度和降低其原有的承載力，導(dǎo)致迅速形成肉眼可見的坑洞和裂縫。另外一個造成地表水滲入基層的原因就是路面板在正常服役的環(huán)境下產(chǎn)生的一些細(xì)微裂縫沒有得到及時處治，地表水日積月累從裂縫滲入也會導(dǎo)致基層的損壞。

路面坑洞形成的先天原因肯定是施工質(zhì)量、材料、工藝等不過關(guān)，如使用劣質(zhì)砂石和水泥、施工期間振搗不充分、基層壓實(shí)度不足、混凝土塌落度不滿足要求等，導(dǎo)致其面層強(qiáng)度達(dá)不到要求從而引發(fā)坑洞。在施工質(zhì)量和施工材料等都滿足要求后，路面坑洞形成的主要原因是：水泥混凝土路面表層材料有輕微破損后，其強(qiáng)度和耐久性會迅速下降，若不加以處治，在長年累月的雨水沖刷和行車荷載等作用下，破損會逐漸發(fā)展，慢慢變成肉眼可見的、影響行車安全的坑洞。

2裂縫的處治

修補(bǔ)裂縫的材料主要有聚氨酯、環(huán)氧樹脂等高分子化學(xué)材料。此類材料具有熱塑性好、強(qiáng)度高、伸長率大、回彈性好、耐磨、耐油、耐老化、耐低溫等特性，是目前修補(bǔ)水泥混凝土路面裂縫最常用也是最有效的材料之一。裂縫修補(bǔ)的一般步驟如下：

（1）用切割機(jī)沿著裂縫走向把縫擴(kuò)寬成5～20mm的溝槽，溝槽可根據(jù)裂縫的深度來確定，最大深度不得超過1/2板厚。溝槽應(yīng)擴(kuò)成矩形面，嚴(yán)禁將溝槽擴(kuò)成V字型截面。

（2）使用較大功率吹風(fēng)機(jī)將溝槽內(nèi)的粉塵、碎石等清除干凈。

（3）使用灌縫槍把聚氨酯接縫料在一定的壓力下均勻地灌入縫內(nèi)，減少氣泡產(chǎn)生。如果溝槽深度>15mm，應(yīng)先嵌入直徑比縫寬大2～5m的多孔泡沫塑料背襯條，再進(jìn)行灌縫。熱天進(jìn)行灌縫應(yīng)保持灌后頂面與路面持平;冷天灌縫則應(yīng)為低于路面1～2m的凹面。填縫必須飽滿、均勻、厚度一致并連續(xù)通貫，填縫料不得缺失、開裂和滲水，要與縫壁粘結(jié)牢固，表面平整無污染。

（4）待灌縫材料固化后便可開放交通。裂縫修補(bǔ)的主要目的就是防水，防止地表水通過裂縫滲入，假如裂縫不能及時修補(bǔ)的話，在日積月累的地表水作用下，會慢慢滲入地基，導(dǎo)致地基承載力下降，引發(fā)一系列的病害。如唧泥、錯臺，甚至破碎板等。因此，在平常的養(yǎng)護(hù)工作中，一定要注意觀察路面病害，及時發(fā)現(xiàn)裂縫并按時處治，爭取在裂縫發(fā)展成嚴(yán)重病害前就處理好，保證路面使用性能和行車安全，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本。裂縫處治前，地表水必定會隨著時間的推移迅速滲入地基，毀壞原有結(jié)構(gòu)。修補(bǔ)裂縫后，因?yàn)椴捎玫氖腔瘜W(xué)性能良好的高分子材料進(jìn)行修補(bǔ)，能夠很好地適應(yīng)路面熱脹冷縮的特性和防止水往下滲，所以修補(bǔ)后的裂縫可以很好地延長路面的使用壽命，也只對路面使用性能和行車安全產(chǎn)生極小的影響。裂縫修補(bǔ)一年后，只有顏色跟剛剛修補(bǔ)好的裂縫不同，而裂縫材料的飽滿性、防水性能、伸縮量等都沒有明顯的變化。因此采用聚氨酯等高分子材料對水泥混凝土路面裂縫修補(bǔ)起到了很好的作用，能夠有效延長路面板的使用壽命和節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。

3坑洞的處治

路面坑洞的出現(xiàn)會極大地影響行車安全。在發(fā)現(xiàn)路面坑洞后要及時有效地修補(bǔ)好，這就對修補(bǔ)坑洞的材料和工藝有較高要求，須能夠快速處理，快速開放交通并耐久性良好。修補(bǔ)坑洞的材料選擇坑洞靈，其具有與水泥混凝土路面粘結(jié)性好、穩(wěn)定性和耐久性良好、與路面色差小和回彈性能好等特性，并且施工工藝簡單快速，在較差天氣條件下也可施工，是目前國內(nèi)比較常見的修補(bǔ)水泥混凝土路面坑洞的材料。修補(bǔ)坑洞的一般步驟如下：

（1）使用切割機(jī)按照坑洞實(shí)際破損面的大小切割成規(guī)則的矩形形狀，切割深度2cm。

（2）鑿除坑洞破損、松散部分，坑槽壁應(yīng)鑿成粗糙的垂直面。

（3）清除干凈混凝土碎屑，用吹風(fēng)機(jī)將坑內(nèi)粉塵和其他雜物吹干凈。

（4）清理干凈后，在坑內(nèi)涂刷瀝青粘結(jié)層，然后將坑洞靈直接填入坑內(nèi)，并用鐵錘人工錘擊直至夯實(shí)為止，要保證修補(bǔ)后的坑洞高于路面2～3cm，確?？佣雌秸軐?shí)。

未修補(bǔ)的路面坑洞出現(xiàn)在路面板上，存在安全隱患，影響行車安全和舒適性。修補(bǔ)后的坑洞要比原路面高一點(diǎn)，是為了保證在以后的行車荷載下能夠保證坑洞的密實(shí)性。修補(bǔ)后的坑洞在色澤上與原先路面板沒有較大差異，沒有很大的突兀性，對行車視覺沒有很大影響。修補(bǔ)一年后的坑洞會和原路面持平且不會出現(xiàn)漏空、不密實(shí)現(xiàn)象，色澤上由于在氧化和車輛輪胎摩擦作用下會逐漸變黑，但是不影響正常使用，大大延長了路面板的使用壽命。

4路肩拉裂

路面和路肩之間的縱縫稱為路肩拉裂。合山段高速公路路面是水泥混凝土路面，而路肩采用瀝青材料。瀝青路肩的強(qiáng)度、耐久性等都不如水泥混凝土路面，并且路肩至今都沒有進(jìn)行過中修或大修工程，導(dǎo)致在長年累月的自然因素和行車荷載作用下，路面和路肩之間的縱縫即路肩拉裂越來越寬，越來越深，有些地方甚至可以定義為坑槽了。路肩拉裂過寬或者過深都會對路面及路基產(chǎn)生嚴(yán)重影響，拉裂處會成為地表水滲入地基的絕佳地點(diǎn)，地基在不斷滲入的地表水和荷載作用下，導(dǎo)致其承載力嚴(yán)重下降，出現(xiàn)一系列的病害，比如路基沉降、路面坑洞裂縫、錯臺、唧泥，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致板角斷裂、破碎板等，因此對路肩拉裂處的處治顯得至關(guān)重要。

目前處理路肩拉裂的方法主要有兩個：（1）針對拉裂不是很寬很深的，采取直接灌入熱瀝青的方法，將路肩拉裂封堵住，讓雨水等不能從此滲入地基。采用熱瀝青在短期內(nèi)能夠很好地防止雨水滲入，但是由于熱瀝青在高溫狀態(tài)下會融化消失，因此必須要經(jīng)常性灌縫才能保證效果。得益于熱瀝青造價便宜和灌縫工藝簡單的特點(diǎn)，采用直接灌入熱瀝青還是有比較明顯的處治效果的。（2）針對路肩拉裂很寬很深的情況，直接采用瀝青料覆蓋，讓路面和路肩連成一片，可以保證良好的排水性能，不會使雨水滲入地基，可以明顯改善原有狀況。但是直接覆蓋會產(chǎn)生比較大的成本，因此也只是適用于比較嚴(yán)重的拉裂處。

5及時養(yǎng)護(hù)的意義

及時發(fā)現(xiàn)路面坑洞裂縫和嚴(yán)重拉裂并盡早處治能夠有效保證行車安全性和延長路面使用壽命。在路面其他接縫良好的情況下，地表水只能從路面坑洞裂縫和路肩拉裂處進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在車輛荷載作用下，基層由于塑性變形而同面層板之間產(chǎn)生縫隙，日積月累導(dǎo)致板底脫空，水在輪載作用下會形成有壓水，又同基層混合料浸濕的細(xì)料混合形成泥漿，從裂縫或拉裂處噴濺出來，形成唧泥。隨著唧泥的進(jìn)一步發(fā)展，路面板和基層之間的空隙越來越大，隨之產(chǎn)生對路面板更為強(qiáng)烈的損害。具體表現(xiàn)為路面坑洞裂縫越發(fā)嚴(yán)重，路面板產(chǎn)生錯臺，發(fā)生板角斷裂甚至發(fā)展為破碎板，嚴(yán)重影響行車安全和路面使用壽命。

以2018年合山段高速公路處理坑洞裂縫為例，分析及時處理路面病害所產(chǎn)生的效益。如表1所示，可以看到2018年合山段處理坑洞裂縫投入了大量資金，但這些都是能夠接受的，因?yàn)榧偃绮粚σ延械牟『M(jìn)行處治，任由其繼續(xù)發(fā)展，必定會使路面板破碎，這時候再去治理會花費(fèi)巨大的資金（如表2所示），表中更換破碎板數(shù)量根據(jù)裂縫數(shù)量乘以路面板寬度所得。這不符合當(dāng)前社會提倡的環(huán)保節(jié)約的風(fēng)氣，也會產(chǎn)生較大的安全風(fēng)險，影響路面的安全使用。

從表1、表2可直觀地看出未及時治理坑洞裂縫所需的后續(xù)資金，因此，在水泥路面的日常養(yǎng)護(hù)中，對于坑洞裂縫的及早發(fā)現(xiàn)、及時處治是非常有必要的，不僅能夠給運(yùn)營單位節(jié)約大量成本，還會保證路面使用性能良好和行車的安全舒適。

6結(jié)語

本文通過對合山高速公路水泥混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)的一些內(nèi)容進(jìn)行分析比較，對坑洞裂縫和路肩拉裂的處治提出了相關(guān)建議，得出一般水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。高速公路養(yǎng)護(hù)工作任重而道遠(yuǎn)，在當(dāng)今社會發(fā)展迅猛的前提下，交通量在各條高速路上也呈指數(shù)形式增長，如何保證高速公路的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是交通行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。在原有的養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)上要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，努力培養(yǎng)創(chuàng)新型養(yǎng)護(hù)人才，全方位適應(yīng)當(dāng)前養(yǎng)護(hù)形勢，以飽滿的熱情和過硬的技術(shù)迎接新的挑戰(zhàn)，養(yǎng)好每一段路。