嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面病害防治措施研究

袁乾龍，蔣 鑫，龍 輝

（中國建筑第二工程局有限公司西南分公司，重慶 400023）

0 引言

瀝青路面具有施工周期短、表面平坦、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)勢，在公路建設(shè)中應(yīng)用廣泛。但是，瀝青路面易受環(huán)境因素影響，再加上長期行車荷載，易形成路面裂縫、坑槽、車轍等，從而降低公路使用壽命，增加公路建設(shè)成本。在嚴(yán)寒地區(qū)，如果瀝青路面凍害情況嚴(yán)重，不僅對公路行車安全造成影響，而且嚴(yán)重?fù)p害路面的耐久性，加速公路老化。因此，加強(qiáng)嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面病害防治研究具有重要的意義。通過深入探討嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面病害類型及成因，制定有針對性的防治措施，是嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)。

1 嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面病害調(diào)查與成因分析

1.1 道路概況

某線路是穿越青藏高原低溫區(qū)域的線路，該地區(qū)是全年低氣溫區(qū)，年平均氣溫不超過7.0℃，每年的凍結(jié)期高達(dá)7～8個月，而凍土區(qū)年最高氣溫不超過8.2℃。該道路是典型的嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面公路。全線氣溫狀況較為復(fù)雜，縱橫向氣溫變化幅度較大。調(diào)研路段全長17.35km，包括凍土區(qū)域及高含冰量分布區(qū)域，應(yīng)充分考慮嚴(yán)寒地區(qū)寒冷氣候及含冰量對道路病害的影響。

1.2 病害調(diào)查結(jié)果及統(tǒng)計

調(diào)研路段病害主要包括路面縱裂、橫向和網(wǎng)狀裂縫、車轍、坑槽等，其中，路面縱裂、橫向和網(wǎng)狀裂縫病害占比較大，坑槽次之，車轍病害占比較小。

1）路面縱裂 路基發(fā)生變形，或邊坡有積水、毀損的情況，往往會使瀝青路面產(chǎn)生縱向裂縫。嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面發(fā)生縱裂，通常是由于路基融沉而導(dǎo)致，并且路基高度越高，路面縱裂的發(fā)生率越高，而一旦形成連續(xù)性縱裂，則病害會快速發(fā)展。縱向裂縫寬度為2.0～8.0cm，一般大于橫向裂縫寬度。如在調(diào)研路段12.5km處，存在長約5.4m、寬約6cm的路面縱向裂縫，該裂縫距離道路半坡不到0.5m，主要是由于路基沉陷造成。在調(diào)研路段，該類路面縱裂出現(xiàn)較多，且多與路基高度有關(guān)。路面縱裂病害與路基高度關(guān)系如圖1所示。

圖1 路面縱裂病害與路基高度關(guān)系

2）橫向、網(wǎng)狀裂縫 橫向裂縫大多為橫向貫穿裂縫，貫穿于左右兩幅路面。貫穿裂縫寬度相對較大，通常在1.0～2.5cm；未貫穿裂縫寬度相對較小，一般在0.1～1.0cm。橫向裂縫會伴隨車轍、網(wǎng)裂等病害。路面橫裂如不能及時采取灌縫處理措施，則其裂縫長度與寬度會快速發(fā)展，并演化為其他類型病害。如在調(diào)研路段8.6km處，存在貫穿路基斷面的橫向裂縫，裂縫寬度為1.8cm，同時伴有面積約6m2的網(wǎng)狀裂縫。該公路常見網(wǎng)狀裂縫病害通常為單獨(dú)發(fā)生，裂縫面積在5～80m2，且裂縫細(xì)小，大部分并沒有出現(xiàn)松散或者變形的情況，并伴隨一定程度的橫向開裂。網(wǎng)狀裂縫受路基、邊坡病害的影響程度相對較低，通常由多條橫向裂縫聯(lián)合發(fā)展而來。

3）坑槽 通過對該路段坑槽病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，道路行車荷載量增大，坑槽發(fā)生率隨之升高。同時，如果路面瀝青混凝土壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，路段坑槽發(fā)生率升高。

4）車轍 公路沿線車轍病害發(fā)生較少，僅占調(diào)研路段病害的6%。道路線形如有較大縱坡路段時容易出現(xiàn)車轍病害，路面發(fā)生較為嚴(yán)重沉陷時也可能引發(fā)該類病害。與車轍病害伴生的通常包括壅包、橫裂等。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，調(diào)研路段共有4處較為嚴(yán)重的車轍病害，并伴有嚴(yán)重的壅包病害。車轍病害主要位于縱坡、路側(cè)積水及路面沉陷處，主要是由于路面沉陷造成車輛通行不便，車輛需要頻繁啟動制動，從而造成病害的產(chǎn)生。

1.3 路面病害成因分析

1）氣溫 該調(diào)研公路為典型的嚴(yán)寒地區(qū)公路，全年凍結(jié)天數(shù)達(dá)到300d。同時，該地區(qū)氣溫年較差和日較差非常大，年較差可達(dá)到29.42℃，日較差可達(dá)到16.76℃。這些因素會嚴(yán)重影響瀝青混合料的抗疲勞性，導(dǎo)致材料開裂。因此，嚴(yán)寒地區(qū)極端低溫不僅導(dǎo)致瀝青路面病害，而且溫度年較差和日較差大也對其造成嚴(yán)重影響。

2）太陽輻射 該公路位于青藏高原高海拔區(qū)，太陽年輻射量在7 000MJ/m2以上，日照時間長，約3 000h/年。調(diào)研路段年日照率超過60%。太陽輻射對路面結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生影響，尤其是晝夜溫差較大，夜間出現(xiàn)凍結(jié)而白天受到太陽輻射又發(fā)生融化，頻繁的凍融嚴(yán)重影響瀝青路面的使用壽命。此外，紫外線照射強(qiáng)烈會加速瀝青混合料的老化，削弱其穩(wěn)定性和材料的抗溫度疲勞性能，從而產(chǎn)生路面病害。

3）降水量 嚴(yán)寒地區(qū)受低溫和凍融的循環(huán)作用，降水量越大，越易造成瀝青混合料內(nèi)部的凍結(jié)聚冰，從而削弱其抗凍性能，引發(fā)瀝青路面脹凍病害。

4）材料 材料性能是影響瀝青路面病害發(fā)生的關(guān)鍵因素。嚴(yán)寒地區(qū)在瀝青材料設(shè)計選擇中，對材料的低溫性能具有較高要求。此外，嚴(yán)寒地區(qū)瀝青混合料的溫度收縮更嚴(yán)重，需要承受的附加應(yīng)力隨之增加，因此需要具備更高的抗變形能力。

5）路基穩(wěn)定性 嚴(yán)寒地區(qū)溫度變化產(chǎn)生的路面凍融作用會導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降，從而發(fā)生裂縫、沉陷等病害。

6）行車荷載 行車荷載與路面耐久性具有負(fù)效應(yīng)。該公路是當(dāng)?shù)刂剌d交通路線，交通行車荷載量較大，很大程度上降低了公路路面的耐久性，加速了瀝青路面病害。

2 嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面防治措施

2.1 道路施工建設(shè)中的防治措施

1）在嚴(yán)寒地區(qū)瀝青路面施工中，應(yīng)考慮到施工溫度低，瀝青混合料降溫速度快。因此，為降低寒冷溫度對材料的影響，在路面鋪設(shè)時，要對石料、瀝青進(jìn)行加熱，并保證出料溫度在160～170℃。在瀝青混合料運(yùn)輸過程中，要采用保溫效果較好的運(yùn)輸車，將車頂部及兩側(cè)做好保溫防護(hù)，確保材料到場溫度在150℃以上。

2）攤鋪施工前，需保證黏性油灑布蒸發(fā)1h，混合料攤鋪溫度在145℃以上；機(jī)械設(shè)備攤鋪與人工方式相結(jié)合，人工施工松鋪程度要求微厚；攤鋪準(zhǔn)備中先用熨平板進(jìn)行預(yù)熱，使溫度達(dá)到100℃時，施工過程中各攤鋪設(shè)備需密合嚴(yán)實(shí)，避免引起攤鋪不平整。

3）碾壓3遍，初壓采用鋼輪壓路機(jī)，噸位為13～16t；復(fù)壓采用膠輪壓路機(jī)，噸位為26～30t；終壓采用鋼輪壓路機(jī)。根據(jù)道路施工實(shí)際情況進(jìn)行組合碾壓施工。

4）對施工路面進(jìn)行壓實(shí)度、抗?jié)B、抗滑等性能檢測，路面壓實(shí)度應(yīng)滿足二級、三級道路相對實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度不小于96%的要求，本路段地區(qū)路面壓實(shí)度應(yīng)當(dāng)保持在97%以上；路面抗?jié)B要求滲水系數(shù)相較于普通地區(qū)更低，不應(yīng)超過15mL/min，以保證嚴(yán)寒地區(qū)路面具有較高的穩(wěn)定性；路面抗滑要求降低路面構(gòu)造深度，為0.6～1.0mm。

2.2 瀝青路面病害維修處治措施

1）路面裂縫的維修處治 需要及時采用瀝青灌縫方式，避免裂縫加速擴(kuò)大或水分滲入。路面網(wǎng)裂可采用冷補(bǔ)法處治，在低溫環(huán)境中，冷補(bǔ)料配置可采用乳化瀝青混凝土，補(bǔ)縫施工順序?yàn)榍胁邸謇聿鄣住⒂汀畛溲a(bǔ)料→壓實(shí)。

2）路面坑槽的維修處治 施工人員應(yīng)先根據(jù)坑槽周邊裂縫情況進(jìn)行規(guī)則切割，然后刨除其中瀝青混合料，并吹干底部瀝青面；將施工瀝青黏性油均勻地涂刷在坑槽底部及周邊，加熱冷補(bǔ)料后進(jìn)行坑槽填補(bǔ)，并在乳化瀝青混凝土破乳前壓實(shí)。為避免瀝青路面發(fā)生松散脫粒問題，施工人員可以將松散部分挖掘后進(jìn)行面層和基層的重做。同時，施工人員在冷補(bǔ)料施工基礎(chǔ)上，可以運(yùn)用就地?zé)嵩偕扪a(bǔ)術(shù)，對路面進(jìn)行現(xiàn)加熱、噴灑乳化瀝青或耙松、整平及碾壓等，以防止材料加熱溫度不夠而造成的路面松散問題。

3）路面車轍的維修處治 采用道路加熱方式，使用熱的改性瀝青填平車轍，并做好壓實(shí)處理。

3 結(jié)語

嚴(yán)寒地區(qū)公路受惡劣環(huán)境條件影響，瀝青路面較易發(fā)生縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、車轍、坑槽等病害，嚴(yán)重影響公路行車安全。因此，在嚴(yán)寒地區(qū)公路施工中，施工人員需要考慮低溫環(huán)境影響，從道路施工階段即注重瀝青路面病害的防治，確保路面的安全性和穩(wěn)定性，從而降低瀝青路面病害的產(chǎn)生。