公路瀝青路面病害及養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究

斯那取宗

（德欽縣交通運(yùn)輸局，云南 迪慶藏族自治州 674500）

0 引言

如今，我國國民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸都在飛快發(fā)展，由于交通量不斷增加，尤其是大噸位運(yùn)載車輛的急劇增加，導(dǎo)致部分路段的瀝青路面產(chǎn)生病害，如開裂、松散、坑槽及沉陷，導(dǎo)致路面平整度與抗滑性能等指標(biāo)出現(xiàn)大幅下降。因此，有必要針對瀝青路面病害深入研究，探討相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)處理技術(shù)。

1 公路瀝青路面病害產(chǎn)生的原因

1.1 瀝青路面損壞的影響因素

1.1.1 外因

盡管瀝青路面病害有很多類型，但就病害產(chǎn)生的外部原因而言，主要包括下列幾點(diǎn)：一是水損壞；二是超載和超限運(yùn)輸；三是施工質(zhì)量存在差異，如原材料質(zhì)量控制不到位，導(dǎo)致路面強(qiáng)度與耐久性受到很大影響；四是氣溫影響，包含兩個(gè)方面，一方面為低溫條件下路面結(jié)構(gòu)層間的黏結(jié)力被破壞，使混合料產(chǎn)生裂縫，另一方面，高溫條件下路面受持續(xù)交通荷載產(chǎn)生不同程度的變形，尤其是急轉(zhuǎn)彎與坡道處[1]。

1.1.2 內(nèi)因

（1）設(shè)計(jì)方面

第一，路面強(qiáng)度未達(dá)到要求。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員對路面厚度與交通量的考慮不足，使成型后的路面強(qiáng)度未能達(dá)到要求，進(jìn)而導(dǎo)致強(qiáng)度設(shè)計(jì)無法適應(yīng)運(yùn)行要求。

第二，路面排水能力不足。路面設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員沒有對當(dāng)?shù)厮募皻夂驐l件予以充分考慮，使路面上的積水發(fā)生下滲，降低路面內(nèi)層強(qiáng)度與承載力。

（2）施工方面

第一，路基施工質(zhì)量不合格，如在路基填筑時(shí)施工人員未能按照規(guī)范進(jìn)行操作，再如部分位置壓實(shí)度不足或有軟弱夾層存在。

第二，基層質(zhì)量不合格，如混合料拌和不均勻，使基層結(jié)構(gòu)受力不均，受到反復(fù)且持續(xù)的行車荷載作用后，導(dǎo)致破壞[2]。

第三，面層混合料級配與層厚未能達(dá)到要求，混合料配合比設(shè)計(jì)不合理對成型后路面結(jié)構(gòu)綜合性能造成影響。

第四，面層施工所用材料質(zhì)量不合格，如瀝青與其混合料的質(zhì)量較差，導(dǎo)致使用這種材料完成施工的面層，其抗開裂性能未能達(dá)到要求。

（3）運(yùn)營方面

第一，超載與超限運(yùn)營部分超載車輛在路面上通行，使路面在自身使用年限范圍內(nèi)超出自身可以承受的載荷，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)不同程度的損壞。

第二，相關(guān)人員對路面病害的檢查與修復(fù)不及時(shí)，導(dǎo)致路面上的病害快速擴(kuò)大，路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生連續(xù)破壞的現(xiàn)象。

（4）環(huán)境方面

首先，水文條件，如降雨會(huì)給路基造成不利影響，路面上的積水經(jīng)裂縫發(fā)生下滲，導(dǎo)致路基等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，造成路面開裂等病害[3]。

其次，溫度條件，晝夜與季節(jié)性溫度變化會(huì)使路面產(chǎn)生一定收縮應(yīng)力，導(dǎo)致路面上產(chǎn)生溫度或疲勞裂縫，而且這些裂縫會(huì)由于行車荷載的增加而不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致路面損壞。

1.2 瀝青路面病害產(chǎn)生原因

1.2.1 橫向裂縫

橫向裂縫的產(chǎn)生并非由行車荷載造成的，而主要是因?yàn)榈蜏厥湛s。

1.2.2 縱向裂縫

縱向裂縫一般是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量不滿足要求或路基產(chǎn)生不均勻沉降引起的。其中，由路基產(chǎn)生不均勻沉降造成的裂縫一般為間歇性的，而由施工方法不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫大多為長直的，且沿中線分布。

1.2.3 塊狀裂縫

塊狀裂縫的產(chǎn)生是因?yàn)槊鎸硬牧嫌幸欢ㄒ?guī)律性的收縮開裂，該病害的產(chǎn)生主要和瀝青材料退化有關(guān)，路面結(jié)構(gòu)柔性與剛度基本可以達(dá)到要求[4]。

1.2.4 龜裂

龜裂產(chǎn)生原因包括以下幾點(diǎn)：

第一，路面結(jié)構(gòu)層沒有經(jīng)過仔細(xì)的計(jì)算，導(dǎo)致設(shè)計(jì)厚度或強(qiáng)度未能達(dá)到要求，在這種情況下受到行車荷載作用后，路面將很快產(chǎn)生龜裂。

第二，路面強(qiáng)度不斷降低，彎沉與回彈模量都在不斷增大，在汽車載重持續(xù)增大與交通量持續(xù)增長的情況下，路面已經(jīng)無法滿足要求。

第三，基層材料中微小顆粒物實(shí)際含量達(dá)到6%以上，甚至達(dá)到10%左右，導(dǎo)致水從面層中通過進(jìn)入基層結(jié)構(gòu)后，受行車荷載作用，基層表面產(chǎn)生空隙，進(jìn)而引起唧泥，最終使路面產(chǎn)生一定程度的龜裂。

1.2.5 車轍

因?yàn)r青有一定彈塑性，所以其抵抗變形發(fā)生的能力主要由瀝青黏結(jié)力與礦料嵌擠力有關(guān)。若混合料配合比或其生產(chǎn)質(zhì)量較差，則在高溫條件下會(huì)使瀝青穩(wěn)定性變差，此時(shí)受行車荷載作用后很快就會(huì)產(chǎn)生車轍。近幾年，伴隨大功率壓路機(jī)不斷投入使用和基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度持續(xù)提高，基層與土層出現(xiàn)的永久變形逐漸變得不顯著，所以現(xiàn)在普遍認(rèn)為車轍主要產(chǎn)生于面層，車轍的產(chǎn)生主要和混合料熱穩(wěn)定性較差有關(guān)，既有成段出現(xiàn)的，也有局部出現(xiàn)的。通過對車轍病害的細(xì)致調(diào)查與分析可知，在有成段車轍現(xiàn)象的路段，其混合料設(shè)計(jì)大都欠合理，而在局部出現(xiàn)車轍現(xiàn)象的段落，其產(chǎn)生原因?yàn)樯a(chǎn)質(zhì)量較差[5]。

1.2.6 波浪擁包

波浪擁包產(chǎn)生原因和一般性車轍基本相同，主要產(chǎn)生于下坡、急轉(zhuǎn)彎和頻繁啟停處。

1.2.7 沉陷

沉陷的成因包括：地基處理不到位，產(chǎn)生不均勻沉陷；基層壓實(shí)度不足。該病害大多產(chǎn)生于高填方段、橋頭及地基容易發(fā)生變形的部位。

1.2.8 泛油

泛油的成因包括：瀝青含量過高，當(dāng)氣溫較高時(shí)，瀝青受活載作用被剝離，導(dǎo)致油層直接外露；瀝青質(zhì)量較差，如軟化點(diǎn)較低時(shí)，也有可能引起泛油。

1.2.9 松散

松散的成因有很多，具體包含以下幾點(diǎn)：

第一，油石比較低，導(dǎo)致瀝青和集料之間的黏性較差。

第二，施工過程中混合料溫度過低，加之壓路機(jī)多次碾壓，使面層混合料未能達(dá)到充分黏結(jié)，受活載作用后導(dǎo)致面層松垮。

第三，粉塵含量較大，黏合處被粉塵大面積覆蓋，不能正常黏合，導(dǎo)致粉塵含量增大的原因?yàn)楣橇系暮嗔窟^大[6]。

第四，瀝青發(fā)生老化，導(dǎo)致喪失應(yīng)有黏結(jié)力。

第五，基層強(qiáng)度不足，導(dǎo)致表層松散。

第六，使用了酸性集料，和瀝青之間的黏附性較差。

第七，混合料含水量過大，導(dǎo)致瀝青自身黏附性較差。

1.2.10 坑槽

面層上部分位置集料損失，受行車荷載持續(xù)作用后導(dǎo)致坑洞或坑槽。

2 公路瀝青路面病害養(yǎng)護(hù)處理

2.1 裂縫處理

2.1.1 開槽灌縫

開槽灌縫是借助開槽機(jī)鑿除寬度在1.0～1.5cm范圍內(nèi)，深度在1.5～2.0cm 范圍內(nèi)的縫槽，并將縫槽清理干凈，然后用灌封機(jī)沿裂縫走向灌入密封膠，直到縫槽飽滿。采用該方法進(jìn)行裂縫處理時(shí)，應(yīng)注意以下工藝要點(diǎn)：

第一，做好交通臨時(shí)封閉，并嚴(yán)格按照養(yǎng)護(hù)作業(yè)流程進(jìn)行各類安保措施的設(shè)置。

第二，對施工所用開槽機(jī)和灌縫機(jī)進(jìn)行檢查，以保證滿足施工質(zhì)量具體要求。

第三，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的尺寸進(jìn)行開槽，期間對開槽深度予以嚴(yán)格控制，以裂縫寬度為依據(jù)，隨時(shí)對開槽尺寸進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求[7]。

第四，利用氣泵槍對縫槽中的碎渣與灰塵進(jìn)行清理。

第五，借助灌縫機(jī)將預(yù)先制備完成的密封膠均勻且飽滿地灌注到縫槽中。

第六，在注入的密封膠達(dá)到冷卻狀態(tài)后，將路面清掃干凈，并撤除所有安全措施，正式開放路段的交通。

2.1.2 貼縫

貼縫是指在裂縫內(nèi)注入修復(fù)劑，使裂縫完全密封，其施工工藝方法與要點(diǎn)為：

第一，臨時(shí)封閉施工路段的交通，并嚴(yán)格按照養(yǎng)護(hù)作業(yè)流程進(jìn)行各類安保措施的設(shè)置。

第二，用鐵鉤等工具對裂縫進(jìn)行清理。

第三，利用氣泵槍將裂縫中存在的垃圾雜物清理干凈。

第四，借助大型注射器將預(yù)先準(zhǔn)備好的養(yǎng)護(hù)劑注入到裂縫當(dāng)中。

第五，撒入適量砂連續(xù)養(yǎng)護(hù)2h 時(shí)間，然后將臨時(shí)設(shè)置安全措施撤除，正式開放路段的交通[8]。

2.2 龜裂與塊狀裂縫處理

首先，若龜裂與塊狀裂縫的產(chǎn)生是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)層厚度未能達(dá)到要求，則應(yīng)先對面層進(jìn)行銑刨，然后再進(jìn)行新面層加鋪，對于面積不大的龜裂與塊狀裂縫，可采用封層法或薄層罩面法進(jìn)行處理。

其次，若龜裂是因?yàn)榛鶎釉蛞鸬?，則可采用注漿或全部挖除后換填的方法來處理，在確?；鶎咏Y(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定后再鋪筑新面層。

最后，加強(qiáng)路面運(yùn)營養(yǎng)護(hù)，早期產(chǎn)生的細(xì)微裂縫與輕度龜裂，均可通過灌縫處理，以此防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。

2.3 車轍與波浪擁包處理

對于車轍與波浪擁包病害，主要采用銑刨磨耗層的方法來處理，并對面層集料級配予以適當(dāng)調(diào)整或添加適量抗車轍劑。通過各類添加劑的適量摻加，能提高混合料自身抵抗車轍發(fā)生的能力，從而提高混合料形成后的溫度穩(wěn)定性。除此之外，對于容易產(chǎn)生車轍與波浪擁包病害的路口及橋梁兩端，可將瀝青方案變更成鋼筋混凝土路面，從根本上杜絕車轍與波浪擁包病害。

2.4 沉陷處理

第一，對于不均勻沉陷病害，若基礎(chǔ)層保持穩(wěn)定，沒有損壞，則只對面層進(jìn)行修復(fù)即可，當(dāng)沉陷面積相對較大時(shí)，需重新鋪筑整個(gè)面層。

第二，當(dāng)局部路基存在孔槽或其他方面的問題時(shí)，需利用碎石等適宜的材料進(jìn)行回填，并將其壓實(shí)，然后再進(jìn)行新結(jié)構(gòu)層的施工。

第三，在橋涵引道部位由于填土未能壓實(shí)產(chǎn)生的沉陷，需重新施作路基處理層，并做好壓實(shí)處理。將基層處理完畢并檢查無誤后，開始路面結(jié)構(gòu)層施工。

第四，當(dāng)路段范圍內(nèi)分布含水量與孔隙比相對較大的軟土?xí)r，宜采用換填的方法進(jìn)行處理，對于換填材料，可選擇礫石、碎石、土或砂土等。

第五，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況在必要的情況下通過鉆孔注漿進(jìn)行加固處理。

2.5 泛油處理

當(dāng)泛油較輕時(shí)，可在氣溫相對較高的時(shí)間段先撒上一層粒徑在3～5mm 范圍內(nèi)的石屑或粗砂，然后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓；當(dāng)泛油較嚴(yán)重時(shí)，需在氣溫相對較高的時(shí)間段先撒上一層粒徑在5～10mm 范圍內(nèi)的碎石，然后同樣用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，在碎石達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，繼續(xù)撒布一層粒徑在3～5mm 范圍內(nèi)的石屑或粗砂，接著再用壓路機(jī)將其碾壓密實(shí)。

2.6 松散處理

第一，對于低溫條件下面層產(chǎn)生的松散，當(dāng)氣溫上升時(shí)，對封層充分施作，均勻撒布一層石屑或粗砂，同時(shí)用輕型壓路機(jī)將其壓實(shí)。該方法的質(zhì)量效果難以從工序上得到保證，所以只能在技術(shù)等級較低的公路中使用。

第二，對于因其他原因產(chǎn)生的松散，如基層松軟變形導(dǎo)致的松散以及由于使用酸性骨料或?yàn)r青發(fā)生老化產(chǎn)生的松散，可通過挖補(bǔ)工藝予以處理，即挖除所有松散的混合料，如果基層強(qiáng)度較低，則應(yīng)先對基層進(jìn)行處理，然后再重新進(jìn)行面層施工。

第三，借助就地?zé)嵩偕椒ㄟM(jìn)行修補(bǔ)，其具體操作方法為：先在待處理病害表面熱拌并均勻噴灑一層乳化瀝青，然后進(jìn)行整形碾壓，促使老化后混合料實(shí)現(xiàn)熱再生。采用這種方法進(jìn)行處理的優(yōu)勢在于能消除弱接縫方面的問題。

2.7 坑槽處理

坑槽處理方式主要有三種：冷料冷補(bǔ)、熱料熱補(bǔ)與熱料冷補(bǔ)。不同方法有不同的優(yōu)劣勢，在實(shí)際工程中要根據(jù)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)要求確定適宜的處理方法。

首先，對于冷料冷補(bǔ)，其主要用于緊急維修，具體操作方法為：先將坑槽中存在的雜物垃圾全部清除，然后將調(diào)配完成的冷料全部注入坑槽中，并將其攪拌均勻，確?？硬壑欣淞媳３殖渥?，但不可從坑槽中冒出。完成以上操作后，用壓路機(jī)將路面壓實(shí)，對于深度較大的坑槽，應(yīng)采用分層的方法進(jìn)行填補(bǔ)與壓實(shí)。若修補(bǔ)后壓實(shí)度無法達(dá)到要求，則在投入使用后將導(dǎo)致路面下沉，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)填補(bǔ)冷料，并壓實(shí)。因此，在實(shí)際操作過程中為防止下沉，建議將坑槽填補(bǔ)至比周圍路面略高5～10mm。該方法的操作時(shí)間較短，一般只需要10min 左右的時(shí)間即可正式投入使用。

其次，伴隨養(yǎng)護(hù)機(jī)械快速發(fā)展與完善，熱修復(fù)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，其質(zhì)量雖然高于冷補(bǔ)，但所需時(shí)間較長，所以成本偏高。該技術(shù)需借助專門的設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)，不僅初始投資較高，而且每次修復(fù)使用的材料的單價(jià)也很高，但修復(fù)效果良好，很多坑槽在修復(fù)一年后仍可保持完好。

最后，熱料冷補(bǔ)方法主要適用于對雨季受損路面實(shí)施搶修，其原理為暫時(shí)利用冷補(bǔ)料在公路沿線范圍內(nèi)對坑槽進(jìn)行填充，然后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，在雨停之后借助熱修補(bǔ)設(shè)備實(shí)施修補(bǔ)。

3 結(jié)語

綜上所述，瀝青路面是當(dāng)前最常用的路面類型，具有施工方便和綜合性能良好等優(yōu)勢，但由于受到內(nèi)、外部因素的影響，導(dǎo)致使用一段時(shí)間后的瀝青路面可能產(chǎn)生一些病害，輕則影響路面外觀，重則影響到路面通行舒適度與安全性。因此，在實(shí)際的公路養(yǎng)護(hù)工作中必須針對不同類型的路面病害，采取有效的技術(shù)措施加以處理。