高速公路瀝青路面常見(jiàn)病害原因分析及處治技術(shù)要點(diǎn)

王金偉

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司寧德管理分公司，寧德 352100)

0 前言

寧武高速公路建成通車(chē)以來(lái)，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移，交通量的增長(zhǎng)及使用頻率的增加， 高速公路路面病害也出現(xiàn)不同程度的損壞， 直接影響高速公路良好的服務(wù)水平，對(duì)行車(chē)的舒適性、安全性造成很大的安全隱患。 故消除瀝青路面病害是公路養(yǎng)護(hù)中是非常重要的內(nèi)容之一。筆者結(jié)合多年來(lái)在寧武高速公路養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)瀝青路面病害的日常檢查、定期檢查，對(duì)高速公路瀝青路面病害的原因進(jìn)行分析總結(jié)， 歸納出瀝青路面病害處治的技術(shù)要點(diǎn)， 為今后高速公路路面病害處治施工提供基礎(chǔ)性的技術(shù)支持，保證高速公路優(yōu)美的行車(chē)環(huán)境，最終提高高速公路的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工程背景

寧武高速公路K30+000-K93+500 及屏南連接線(xiàn)K600+000～K28+500，自2012 年通車(chē)以來(lái)，交通量逐年增加，路面的使用頻率隨之加大，路面裂縫、坑槽、松散、沉降、車(chē)轍、等病害時(shí)有發(fā)生。 根據(jù)福建高速集團(tuán)公司寧德管理分公司對(duì)寧武高速公路路面日常養(yǎng)護(hù)的工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析，坑槽修補(bǔ)13600 多個(gè)、裂縫修補(bǔ)6800 多米，沉降車(chē)轍共600 多處，投入成本1200 萬(wàn)元。

2 高速公路路面病害的檢查

寧武高速公路及屏南連接線(xiàn)的路面病害檢查分為日常檢查和定期檢查。

2.1 日常檢查

高速公路路面日常檢查主要目的是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面的病害及損壞程度，對(duì)出現(xiàn)的路況不良情況進(jìn)行記錄，并對(duì)其迅速作出判斷和處理，掌握、收集道路路況和交通信息，為制定養(yǎng)護(hù)對(duì)策提供依據(jù)；并通過(guò)及時(shí)掌握道路使用狀況，建立養(yǎng)護(hù)日志，完善養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，編制養(yǎng)護(hù)計(jì)劃積累資料，為建立科學(xué)的路況評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料。

(1)檢查的實(shí)施及頻率

按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定和相應(yīng)的要求， 路面病害日常檢查由養(yǎng)護(hù)站負(fù)責(zé)實(shí)施，每天一次，雙向全程。

(2)檢查方法

路面日常檢查每次需1～3 名養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員， 工作人員必須穿戴養(yǎng)護(hù)工作服，攜帶卷尺及檢查錘等工具，輔以攝影或攝像器材。 上路巡查控制車(chē)速為40km/h，必要時(shí)可停車(chē)檢查，注意掌握道路技術(shù)狀況，并填寫(xiě)日常檢查記錄表(如表1 所示)，發(fā)現(xiàn)路面有坑槽、裂縫等影響行車(chē)安全的病害，要盡快做好布控并采取安全疏導(dǎo)措施。

表1 日常檢查記錄表(單位：寧德養(yǎng)護(hù)中心，檢查時(shí)間：2018.5.12，天氣：晴)

裂縫的測(cè)量采用實(shí)地量測(cè)的方法： 瀝青混凝土路面裂縫，測(cè)量其長(zhǎng)度，均按0.2m 寬度計(jì)算其面積；坑槽測(cè)量采用實(shí)地量測(cè)其面積的方法，附草圖及照片。車(chē)轍按照其實(shí)地量測(cè)長(zhǎng)度乘以0.4m 寬度計(jì)算其面積，附草圖。 對(duì)于車(chē)轍、沉降、坑槽等病害發(fā)育地段，要分析其原因，重點(diǎn)記錄。

(3)路面日常檢查的內(nèi)容

巡查技術(shù)人員在巡查過(guò)程中要詳細(xì)記錄路面各種病害、 損壞程度和存在的安全隱患以及病害是否危及行車(chē)安全。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的路面病害，應(yīng)認(rèn)真填寫(xiě)病害調(diào)查統(tǒng)計(jì)表(表2)。

表2 瀝青混凝土路面病害調(diào)查表(單位：寧德養(yǎng)護(hù)中心，調(diào)查時(shí)間：2018.8.15，天氣：晴)

2.2 定期檢查

高速公路路面定期檢查主要目的是運(yùn)用各種儀器設(shè)備對(duì)路面狀況各種指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)， 以了解當(dāng)時(shí)的路面狀況，作為制定養(yǎng)護(hù)處治方案的依據(jù)，并為建立路面管理系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行科學(xué)的管理。

(1)檢查的實(shí)施及頻率

按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定和相應(yīng)的要求， 路面病害定期檢查由養(yǎng)護(hù)中心負(fù)責(zé)實(shí)施，每年一次，異常氣候應(yīng)增加檢查頻率。

(2)檢查方法

按照公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻率、方法和內(nèi)容進(jìn)行定期檢測(cè)和全面檢查；采用人工目測(cè)與檢查工具、檢測(cè)儀器設(shè)備相結(jié)合的方式，配以信息化手段進(jìn)行。

(3)路面定期檢查的內(nèi)容

定期檢查主要包括路面破損狀況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面平整度、及抗滑能力等四項(xiàng)內(nèi)容。養(yǎng)護(hù)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范要求對(duì)以上四項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行檢查， 并在現(xiàn)場(chǎng)做好檢查記錄(含書(shū)面文字記錄和影像記錄)，并簽字確認(rèn)。 對(duì)有病害、缺損或其它情況的路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)在其適當(dāng)位置或病害位置做出標(biāo)記，并拍照或錄像留存。

3 高速公路路面病害的原因分析

3.1 瀝青路面開(kāi)裂的原因

瀝青路面開(kāi)裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的。影響裂縫輕重的程度的主要因素有： 設(shè)計(jì)因素、 施工因素、瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)、氣候條件(特別是冬季氣溫及其變化量)、交通量和車(chē)輛荷載以及運(yùn)營(yíng)使用的時(shí)間等等。

(1)路面龜裂或網(wǎng)裂

路面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫后，沒(méi)有得到及時(shí)處理，很多不規(guī)則的裂縫就會(huì)發(fā)展為龜裂(圖1)或網(wǎng)裂(圖2)，原因分析如下：

①路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足， 使路面的強(qiáng)度明顯不能滿(mǎn)足行車(chē)要求，在行車(chē)荷載的作用下，瀝青路面很快就開(kāi)裂。

②瀝青路面施工質(zhì)量控制不好。 如瀝青混合料的配合比不合理、油石比過(guò)小、礦粉過(guò)少、拌制瀝青混合料時(shí)溫度控制不好、瀝青與礦料之間的粘結(jié)力下降、碾壓密實(shí)度不足、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類(lèi)基層沒(méi)有拌合到底，底部留有素土夾層等原因，均會(huì)直接造成瀝青路面的開(kāi)裂。

③路面出現(xiàn)裂縫未及時(shí)封堵，雨水下滲后，在行車(chē)輪胎的強(qiáng)力泵吸作用下，基層灰漿被吸出，導(dǎo)致基層破碎松散，瀝青層破壞而下降，造成路面龜裂網(wǎng)裂。

圖1 龜裂

圖2 網(wǎng)裂

(2)路面縱向裂縫

裂縫走向基本與路中線(xiàn)平行， 裂縫長(zhǎng)度與寬度不一(圖3)，其原因分析如下：

①地基和填土在橫向不可避免的不均勻性， 特別是在有表面水滲入地基的情況下， 瀝青路面會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)而短的縱向裂縫。

②路基施工不規(guī)范， 在填挖交界面沒(méi)有按規(guī)范要求挖好臺(tái)階，使路基產(chǎn)生側(cè)向位移，破壞路面基層產(chǎn)生路面縱縫。

③路基的壓實(shí)度不均勻， 路面不均勻沉降引起的路面縱向裂縫。

④瀝青面層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬處未處理好，在行車(chē)荷載作用下，容易形成縱逢。

圖3 縱向裂縫

(3)路面橫向裂縫

裂縫與路面中心線(xiàn)基本垂直，逢寬不一，縫長(zhǎng)有貫穿或不貫穿路幅的(圖4)。 其原因分析如下：

①基或填土路堤縱向不均勻沉降(如在橋梁、涵洞或通道兩頭由于填土固結(jié)沉降引起的橫縫)，或由于車(chē)輛嚴(yán)重超載致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力， 超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而產(chǎn)生的橫向裂縫。

圖4 橫向裂縫

②季隨著溫度的下降， 瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力的增長(zhǎng)， 面層材料中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過(guò)瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度或極限應(yīng)變， 瀝青面層就會(huì)產(chǎn)生橫向開(kāi)裂。

③半剛性基層的裂縫或剛性路面的接縫會(huì)在瀝青路面上產(chǎn)生放射裂縫。

④于氣溫反復(fù)升降的緣故， 在瀝青面層中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力經(jīng)過(guò)日復(fù)一日的反復(fù)作用， 瀝青面層會(huì)產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂。

3.2 瀝青路面產(chǎn)生坑槽的原因

坑槽是瀝青路面常見(jiàn)的病害之一， 是路面破壞行車(chē)的深洼，深度一般大于2cm，面積在0.04㎡左右(圖5)。

瀝青路面出現(xiàn)坑槽的原因很多， 而水是產(chǎn)生坑槽的重要因素之一。由于瀝青路面施工中存在質(zhì)量缺陷，降水進(jìn)入瀝青面層后， 滯留在路面內(nèi)的水在大量高速行駛車(chē)輛的作用下，可能產(chǎn)生以下幾種破壞現(xiàn)象。

(1)表面層產(chǎn)生坑洞：降雨過(guò)程中，雨水進(jìn)入并滯留在表面層瀝青混凝土的孔隙中； 在大量快速行駛車(chē)輛作用下，一次次產(chǎn)生水壓力使瀝青從碎石表面剝落下來(lái)，使局部瀝青混凝土松散，碎石被車(chē)輪甩出，路面產(chǎn)生坑洞。

(2)表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑洞：降水過(guò)程中，水滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)， 在大量快速行駛車(chē)輛的作用下， 使此兩層內(nèi)瀝青混凝土中部分碎石上的瀝青剝落，導(dǎo)致表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，變形和向外側(cè)推擠產(chǎn)生坑洞。

(3)降水透過(guò)瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在大量快速行駛車(chē)輛的作用下， 水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料，形成灰漿，被行駛的車(chē)輛擠壓到路面上產(chǎn)生坑洞。

圖5 坑槽

3.3 瀝青路面松散產(chǎn)生的原因

(1)常溫季節(jié)，由于瀝青混合料運(yùn)輸中途時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，未加保溫，或工地堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，瀝青混合料溫度低于攤鋪和碾壓所要求的溫度。

(2)瀝青混合料拌制過(guò)火，瀝青結(jié)合料失去粘結(jié)力。

(3)瀝青混合料的集料潮濕或含泥量大，使礦料與瀝青粘結(jié)不牢，或冒雨攤鋪，瀝青粘結(jié)力下降造成松散。

(4)瀝青混合料油石比偏低，細(xì)料少，人工攤鋪摟平時(shí)粗料集中，表面不均勻，造成松散。

(5)低溫季節(jié)施工，路面成型較慢或成型不好，在行車(chē)作用下，嵌縫料脫落，輕則掉渣，重則松散。

3.4 瀝青路面沉陷產(chǎn)生的原因

(1)大面積沉陷是由土基或填方路基的不均勻沉降或局部滑移引起的，小面積沉陷是由于基層強(qiáng)度不夠，在行車(chē)荷載和自然因素等作用下形成的。

(2)剛性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物與柔性路堤連接處，在行車(chē)荷載的反復(fù)作用下， 填土自身固結(jié)變形及填土地基在填土自重作用下產(chǎn)生的沉降。

3.5 瀝青路面車(chē)轍產(chǎn)生的原因

(1)瀝青混合料熱穩(wěn)定性不足。礦料級(jí)配不好，細(xì)集料偏多，集料未成形嵌鎖結(jié)構(gòu)以及瀝青用量偏高等。

(2)由于雨水滲透侵蝕基層表面的粉料，使其軟化進(jìn)而形成車(chē)轍。

(3)瀝青面層的壓實(shí)度不夠，在行車(chē)荷載的作用下輪跡處被進(jìn)一步壓密而出現(xiàn)下陷也是形成車(chē)轍的原因。

4 高速公路路面病害處治技術(shù)

4.1 高速公路病害處治作業(yè)安全布控方案

病害處治布控作業(yè)按短期養(yǎng)護(hù)布控作業(yè)， 實(shí)施根據(jù)護(hù)欄損壞處樁號(hào)， 在緊急停車(chē)帶內(nèi)行駛至距警告區(qū)上游50～100m 處(現(xiàn)場(chǎng)布控采用5～10m)，開(kāi)啟警報(bào)器導(dǎo)向燈；安全員戴安全帽攜帶指揮旗迅速下車(chē)進(jìn)入緊急停車(chē)帶，引導(dǎo)通行車(chē)輛減速改道； 作業(yè)車(chē)輛繼續(xù)前進(jìn)至警告區(qū)停車(chē)，施工人員進(jìn)入緊急停車(chē)帶放置第一塊標(biāo)志；第一塊標(biāo)志放好后，安全員迅速移動(dòng)至作業(yè)車(chē)處，隨標(biāo)志車(chē)行駛至第二塊標(biāo)志上游50～100m 處下車(chē) (現(xiàn)場(chǎng)布控采用5～10m)，繼續(xù)引導(dǎo)通行車(chē)輛減速改道，同時(shí)，施工人員放置第二塊標(biāo)志，依次類(lèi)推，直至擺好警告區(qū)內(nèi)所有標(biāo)志；警告區(qū)標(biāo)志擺放完畢后， 施工人員應(yīng)立即從緊急停車(chē)帶向主車(chē)道上開(kāi)始擺放隔離設(shè)施， 安全員同時(shí)撤至隔離區(qū)內(nèi)引導(dǎo)車(chē)輛減速改道行駛。施工人員與此同時(shí)，尾隨作業(yè)車(chē)輛完成過(guò)渡區(qū)、緩沖區(qū)和工作區(qū)，直至整個(gè)施工區(qū)域封閉設(shè)施的擺放。

4.2 瀝青路面裂縫病害的處治

(1)瀝青路面龜裂與網(wǎng)裂縫的處治

因?yàn)r青性能不好，或路面設(shè)計(jì)使用年限較長(zhǎng)、油層老化等原因出現(xiàn)大面積裂縫，此時(shí)若基層強(qiáng)度尚好時(shí)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以采用以下方法：

①乳化瀝青的稀漿封層，封層厚度宜為3～6mm。

②加鋪瀝青混合料上封層， 或先鋪設(shè)土工合成材料后噴灑瀝青，再在其上加鋪瀝青混合料上封層。

③改性瀝青的薄層罩面。

④單層瀝青的微表處治。

(2)瀝青路面的縱縫與橫縫的處治

①裂縫寬度在5mm 以?xún)?nèi)： 用空氣壓縮機(jī)壓縮空氣對(duì)著裂縫處從一端向另一端往返吹幾次， 直至無(wú)雜物出現(xiàn)為止，并將吹出的雜物清掃干凈；然后將乳化瀝青從縫的一端開(kāi)始灌注， 當(dāng)縫中即將有乳化瀝青溢出時(shí)再往前移動(dòng)， 如此徐徐前進(jìn)， 直至將整個(gè)裂縫充滿(mǎn)乳化瀝青為止， 最后將篩好的石屑或細(xì)砂撒到裂縫中， 即可開(kāi)放交通。

②縫寬在5mm 以上：用切縫機(jī)沿裂縫破損的邊緣切成規(guī)則形狀，除去瀝青路面；如果基層出現(xiàn)裂縫，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行清理后采用灌注水泥漿或水泥砂漿等方法處理；用熱拌瀝青混合料填入切割的斷面，分層壓實(shí)，并保持與兩側(cè)路面平順連接。

4.3 瀝青路面坑槽病害的處治

瀝青路面坑槽病害處治方法分為兩種： 熱拌材料修補(bǔ)法與瀝青冷料修補(bǔ)法。

(1)熱拌材料修補(bǔ)法

①按“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則，用直尺劃出修補(bǔ)坑洞的輪廓線(xiàn)，開(kāi)槽應(yīng)挖到穩(wěn)定部分，槽壁垂直，松動(dòng)材料要清理干凈， 挖出的坑洞要規(guī)整， 應(yīng)為長(zhǎng)方形或正方形。

②填補(bǔ)用的混合料級(jí)配類(lèi)型原則上應(yīng)與原路面結(jié)構(gòu)、層次一致。 在填入混合料前，必須用電吹風(fēng)或壓縮空氣將坑槽內(nèi)的浮灰或零散粒料清理干凈。

③在干凈的的槽底、槽壁上薄刷一層粘結(jié)瀝青，隨即將拌合好的瀝青混合料填入槽內(nèi)，如坑槽深度很深，應(yīng)分層填料分層碾壓，粗細(xì)混合料應(yīng)攤鋪均勻，坑槽邊緣填入細(xì)料，填入的混合料留有虛方量，一般為坑槽容積的15%～20%。

④符合填料標(biāo)準(zhǔn)后， 將坑槽邊緣周?chē)膹U料清理干凈并回收，用壓路機(jī)靜壓，先壓縫處1～2 遍，后壓中心，最后用振動(dòng)壓路機(jī)壓3～5 遍， 先壓橫向后壓縱向來(lái)保證修補(bǔ)處的密實(shí)度和平整度。

(2)冷料修補(bǔ)法

冷料修補(bǔ)的挖槽方式方法一致， 槽底清理干凈涂上粘層油，填上常溫混合料，松鋪系數(shù)為1.1～1.3；振動(dòng)壓實(shí)后即可開(kāi)放交通。

4.4 瀝青路面松散病害的處治

(1)對(duì)大面積松散路段，可在氣溫較高時(shí)，把松散的部位清理干凈，噴布瀝青后撒石屑或粗砂，用輕型壓路機(jī)壓實(shí)。

(2)對(duì)于黏結(jié)料老化造成的松散，應(yīng)將松散全部挖除，然后重做面層。

4.5 瀝青路面沉陷病害的處治

(1)若路面局部沉陷并伴有裂縫，可在沉陷處刷粘層瀝青，再用瀝青混合料填補(bǔ)壓實(shí)整平即可。

(2)路基沉陷導(dǎo)致路面形成坑槽，應(yīng)按坑槽修補(bǔ)的方法自治。

(3)因基層結(jié)構(gòu)遭到破壞而引起的沉陷，應(yīng)先處治好基層，再重做面層。

(4)采用注漿加固。

4.6 瀝青路面車(chē)轍病害的處治

(1)因車(chē)輛行駛推移而產(chǎn)生的縱向車(chē)轍，應(yīng)將車(chē)轍處銑刨清除，然后重鋪瀝青面層。

(2)路面受到橫向推擠形成的橫向車(chē)轍，可將凸出部分消除，在波谷涂刷粘層瀝青并填補(bǔ)瀝青混合料找平、壓實(shí)。

(3)由于基層強(qiáng)度不足、水穩(wěn)定性不好，應(yīng)對(duì)基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)后重新鋪筑新面層。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)寧武高速公路路面病害處治的原因分析與處治要點(diǎn)的總結(jié)， 筆者做好高速公路路面病害處治工作必須貫徹“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的方針，必須采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，這是路面病害治理的質(zhì)量保證。

建立路面病害的資料檔案及時(shí)分析病害原因， 努力推行并建立合理、高效的路面機(jī)械化養(yǎng)護(hù)方式，不斷提高機(jī)械的配備率和機(jī)械作業(yè)的占有率， 是保證路面養(yǎng)護(hù)的速度與標(biāo)準(zhǔn)。

建設(shè)一支高速公路現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)管理隊(duì)伍，變靜態(tài)養(yǎng)護(hù)為動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)，達(dá)到路面處治的高質(zhì)量、高效率、高機(jī)動(dòng)性。