高速公路路面常見病害成因與養(yǎng)護(hù)措施探析

陳泓旭，申蕊聞

（1.鄭州鄭少高速公路發(fā)展股份有限公司，河南 鄭州 450000；2.安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000）

高速公路作為社會(huì)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)性設(shè)施，牽扯人們的日常出行，也涉及不同地區(qū)間的經(jīng)濟(jì)文化往來。在近些年的高速公路發(fā)展中，國家政府建設(shè)了多條高速公路線路促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但并非所有的高速公路皆處于健康平穩(wěn)的狀態(tài)，許多老舊的高速公路因長期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，已呈現(xiàn)出不同程度的損壞現(xiàn)象，若不加以養(yǎng)護(hù)管理，會(huì)引起嚴(yán)重的交通事故，影響正常的出行，更不利于經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)。

1 高速公路常見路面病害表現(xiàn)

1.1 沉陷

沉陷是高速公路典型路面病害之一。由于在施工過程中路基并未完全密實(shí)或填筑土質(zhì)材料差，又在后續(xù)受到地下水與車輛荷載的因素不斷加以施加作用后，產(chǎn)生了不同程度的豎向變形，從而使得部分路面出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象[1]。據(jù)有關(guān)技術(shù)文件判定，沉陷分為輕重兩級(jí)，當(dāng)局部下沉路面深度大于10mm 即可判定出現(xiàn)了沉陷病害，大于25mm 的深度即可說明產(chǎn)生了重度沉陷危害。

1.2 松散

高速公路路面的松散危害大多產(chǎn)生在瀝青路面的投用初期，是指瀝青表面層與內(nèi)部集料粘合力不足，骨料與瀝青酥軟、松垮直至逐漸流失，而后造成路表呈現(xiàn)懸浮狀集料的形態(tài)，面層骨料脫皮，且在輪跡處松散情況最為嚴(yán)重。當(dāng)路面細(xì)骨料出現(xiàn)麻面、脫皮等現(xiàn)象時(shí)，則屬為輕狀松散，若路面的粗骨料出現(xiàn)坑洞、脫皮、露骨等現(xiàn)象時(shí)，即歸為重度松散。

1.3 裂縫

裂縫類路面病害在養(yǎng)護(hù)工作中較為常見，其對(duì)于高速公路路面的損傷不容忽視，并且影響行車交通安全，表現(xiàn)種類主要有以下三種：

（1）橫向裂縫。橫向裂縫的產(chǎn)生位置無明顯規(guī)律，不集中，縫寬不一，其朝向與行車方向近乎垂直，且周圍會(huì)產(chǎn)生少量支縫。若橫向裂縫未得到有效處理，會(huì)逐漸向路基延伸，形成更大的裂縫危害。

（2）縱向裂縫?？v向裂縫多發(fā)在路面接縫、路肩邊緣、緊急停車帶等位置，其大小、寬度不盡相同，朝向與行車方向近乎垂直，故稱為縱向裂縫[2]。縱向裂縫的路面危害會(huì)發(fā)生路基滑移，極大地增加了交通運(yùn)輸中的安全隱患。

（3）網(wǎng)狀裂縫。指形似蛛網(wǎng)般的細(xì)小裂縫，它是縱橫交錯(cuò)的疲勞裂縫。裂縫常成片出現(xiàn)，是由一系列多邊形小塊兒構(gòu)成的網(wǎng)狀開裂，并伴隨變形、松散等現(xiàn)象。

1.4 坑槽

坑槽是指在溫度及交通荷載的不斷影響下，瀝青膜與骨料的粘附力減弱產(chǎn)生空隙，路表水進(jìn)入瀝青表面層時(shí)，水停滯在瀝青與骨料之中，而后行車荷載與重載車輛和水形成水動(dòng)力，動(dòng)水壓力使得瀝青膜與骨料逐漸剝離，最終形成了坑槽[3]。

2 高速公路常見路面病害形成原因

2.1 沉陷病害的形成原因

2.1.1 基層不平穩(wěn)

瀝青面層的厚度受到基層表面平整度的影響，若瀝青面層來的松鋪厚度不相同，則在行車的碾壓后可能會(huì)發(fā)生沉降。一般情況下，若基層平整度產(chǎn)生誤差，則可通過調(diào)整面層來矯正，但只限于誤差較小的平整度。當(dāng)出現(xiàn)誤差較大的平整度時(shí)，就不能施工整調(diào)面層，因此瀝青面層的厚度受到影響，再加上車輛荷載作用，會(huì)逐步產(chǎn)生沉降，最終導(dǎo)致瀝青面層沉陷。

2.1.2 載量超限

導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生沉陷的主要原因之一是車輛的載量超限。據(jù)測計(jì)，若將一載重10 噸的車輛增加5 噸，則其對(duì)路面結(jié)構(gòu)破壞的程度就擴(kuò)大了6 倍以上。

2.1.3 路基剛度不足

路基的剛度決定其承受荷載時(shí)抵抗變形的能力。如果路基的剛度不足，在車輛荷載不斷碾壓下極易發(fā)生沉降，路表將遭到損壞。若疏于養(yǎng)護(hù)管理，路面的破壞程度將進(jìn)一步擴(kuò)大，終會(huì)形成路面沉陷。

2.2 松散病害形成的原因

2.2.1 混合料在設(shè)計(jì)中的問題

首先，在瀝青混合料的設(shè)計(jì)進(jìn)程中，運(yùn)用粘合力較差的瀝青膠結(jié)料、采用酸性石料，或者運(yùn)用的礦料材質(zhì)較濕等因素是集料與瀝青膜之間粘接能力降低的誘因；再者，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)瀝青材料的量沒有掌握準(zhǔn)確，因此導(dǎo)致瀝青膜的覆蓋厚度無法達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)；最終，瀝青膜受外部水的不斷影響，混合料中的集料發(fā)生剝落，從而出現(xiàn)松散病害。

2.2.2 混合料在施工中的問題

在施工過程中，混合料的攪拌與混合料的運(yùn)輸問題是導(dǎo)致后期混合料松散的兩個(gè)主要原因。其一，在實(shí)施混合料的拌合進(jìn)程時(shí)，若混合料的攪拌出現(xiàn)不均勻的狀況，則會(huì)導(dǎo)致局部混合集料無法有效地粘接，或者在拌合進(jìn)程時(shí)溫度過高，這種情況的出現(xiàn)會(huì)影響密實(shí)度，導(dǎo)致瀝青的老化；其二，在混合料的運(yùn)輸過程中，若是混合料的保溫合理性欠佳、運(yùn)輸路程長，那么混凝土的自身溫度會(huì)降到標(biāo)準(zhǔn)值以下，最終會(huì)在施工結(jié)束以后出現(xiàn)松散的危害[4]。

2.3 裂縫病害形成的原因

2.3.1 橫向裂縫

地基的沉降、瀝青及混凝土的溫縮以及材料收縮是引起橫向裂縫的三個(gè)主要因素：

（1）沉降?；鶎右?yàn)榈鼗蛘呗坊c構(gòu)造物差異沉降而出現(xiàn)開裂狀況，進(jìn)而作用到瀝青面層，最后造成橫向裂縫。

（2）瀝青及混凝土的溫縮。瀝青混合料會(huì)隨著溫度的降低而逐漸變硬且脆，而后開始形變收縮，當(dāng)瀝青混凝土的抗拉性能低于收縮拉應(yīng)力時(shí)，路面則被拉裂，且向下擴(kuò)展，發(fā)生下窄上寬的橫向裂縫。

（3）材料的收縮。在基層成形過程中，基層材料的溫度驟降與基層材料的失水會(huì)產(chǎn)生收縮。面層底部承受該兩類收縮變形后，加之強(qiáng)度過大的拉力，面層的底部將裂開，最終伴隨著行車荷載的循環(huán)作用而導(dǎo)致高速公路路面形成裂縫。

2.3.2 縱向裂縫

縱向裂縫形成的原因主要有施工不到位、水破壞和鋪攤不達(dá)標(biāo)三個(gè)方面引起：

（1）施工不到位。并未充分密實(shí)縱向溝槽內(nèi)的回填土而造成了不均勻沉陷，最終發(fā)展為縱向開裂。

（2）水破壞。路表水及周圍用水設(shè)施的滲水，使得部分路面受水侵蝕后承載度減弱，再經(jīng)過動(dòng)靜荷載雙重的作用后，出現(xiàn)路基滑動(dòng)，從而產(chǎn)生裂縫。

（3）攤鋪未達(dá)標(biāo)。若對(duì)舊路基進(jìn)行加寬改造時(shí)，路幅的鋪設(shè)和填充未達(dá)標(biāo)，且未及時(shí)處理土質(zhì)問題，則將造成縱向裂縫。

2.3.3 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫大多由高速公路的基層強(qiáng)度不足與疲勞開裂等因素誘發(fā)。

（1）基層強(qiáng)度不足。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性欠缺，鋪攤時(shí)混合料沒有壓實(shí)，使得路面基層強(qiáng)度不足，形成網(wǎng)裂。

（2）疲勞開裂。因高速公路路面受溫度變化及行車荷載等因素的作用，使得瀝青逐年老化，最終路基產(chǎn)生疲勞開裂，這也是網(wǎng)狀裂縫出現(xiàn)的主要因素。

2.4 坑槽病害形成的原因

出現(xiàn)坑槽病害主要原因有以下四個(gè)方面：

（1）在車輛行駛中會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，滴落的汽油會(huì)對(duì)高速公路路面造成侵蝕，從而毀壞路面，逐步發(fā)展為坑槽。

（2）高速公路路面的日常養(yǎng)護(hù)不到位，檢查不及時(shí)，當(dāng)路面出現(xiàn)病變時(shí)，如網(wǎng)裂、松散與脫皮后，未將路面及時(shí)修復(fù)養(yǎng)護(hù)。

（3）高速公路路面在進(jìn)行罩面之前，未能將其原固有的各方面病害修復(fù)完畢。

（4）瀝青膜的覆蓋厚度不足，后期受到車輛及雨水等因素作用后，混合料的性能逐漸惡化，先是出現(xiàn)松散與裂縫危害，終而擴(kuò)大為坑槽。

3 高速公路路面病害的養(yǎng)護(hù)技術(shù)

3.1 常規(guī)性養(yǎng)護(hù)

3.1.1 局部填充法

局部填充法的養(yǎng)護(hù)技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，可以有效地修補(bǔ)路面出現(xiàn)的各種裂縫問題。其技術(shù)原理為待裂縫雜物清理完全后，將乳化瀝青或熱油直接灌入待填補(bǔ)的裂縫內(nèi)，在乳化瀝青結(jié)固后即能有效地修復(fù)裂縫問題。倘若遇到較大的裂縫時(shí)，要先填充特定的混合料，在局部填充技術(shù)實(shí)施中配合震動(dòng)技術(shù)，再依照冷補(bǔ)法技術(shù)原則對(duì)其壓實(shí)至平整狀態(tài)，完成壓實(shí)后用烙鐵封口，均勻撒砂，這一系列技術(shù)操作適用于較寬的裂縫修復(fù)工作。

3.1.2 罩面法

罩面法是修復(fù)高速公路路面病害常用的技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)可以有效地解決表層處較輕淺的車轍與裂縫等病害，提高路面的平整度。罩面法的主要常用技術(shù)有薄層罩面和超薄磨耗罩面，其實(shí)際操作原理是先銑刨產(chǎn)生車轍病害的路面，預(yù)先修復(fù)完畢已破損的面層，然后在面層上均勻地覆蓋一層厚度不超過7cm 的瀝青層[5]，在修補(bǔ)時(shí)，要對(duì)粘結(jié)層與防水層特別養(yǎng)護(hù)，這樣是為了防止路面病害反復(fù)發(fā)生。此項(xiàng)技術(shù)能夠處理高速公路路面裂縫及變形類病害，還能夠有效地提升路面的平整度及防滑性能，延長高速公路的服務(wù)年限。

3.1.3 撒鋪法

撒鋪法技術(shù)的運(yùn)用是為了進(jìn)一步增強(qiáng)高速公路路面的防水與抗滑性能，達(dá)到對(duì)路面的有效性養(yǎng)護(hù)。其原理是將聚合物改性瀝青與連續(xù)級(jí)配且具有防水性能的骨料，采用撒鋪的形式攤鋪于高速公路路面面層之上，終而構(gòu)成透水性能強(qiáng)、排水通暢、防滑功能良好的表面層[4]，以此來使路面結(jié)構(gòu)更為平整，減少交通事故的發(fā)生。

3.1.4 路面再生法

路面再生法是處理高速公路路面病害中使用頻率最高的技術(shù)，它適用于病害種類繁多以及服務(wù)年限久的高速公路，并且具有環(huán)保節(jié)約的技術(shù)優(yōu)勢，因此使用率較高。路面再生法可根據(jù)溫度不同劃分為路面冷再生技術(shù)和路面熱再生技術(shù)。其中，熱再生可以分為廠拌和現(xiàn)場兩種形式。廠拌再生法是指將舊的瀝青路面材料進(jìn)行翻挖回收，然后加工廠將回收材料做破碎處理，再將其與一些特定材料按照標(biāo)準(zhǔn)比例在拌合機(jī)中攪拌，形成新混合料，最終進(jìn)行路面的再生技術(shù)工作。當(dāng)今，廠拌再生法在現(xiàn)代高速公路養(yǎng)護(hù)中比較常見，因?yàn)槠渫度氤杀据^少且使用材料可保質(zhì)保量，但其也存在一些弊端，如施工的周期較長，運(yùn)輸成本高等；路面冷再生技術(shù)被稱作綠色工程，因?yàn)槠淠茏畲笙薅鹊毓?jié)省原材料，降低環(huán)境污染系數(shù)，保護(hù)環(huán)境，對(duì)交通影響度小，并且質(zhì)檢合格率高，能徹底修復(fù)原面層的裂縫、車轍、擁包和松散等高速公路路面病害。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

為了高速公路交通運(yùn)輸工作的健康發(fā)展，要對(duì)其路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，并且將“預(yù)防”放在養(yǎng)護(hù)重心，降低路面病害發(fā)生的概率，避免反復(fù)返工修復(fù)作業(yè)，節(jié)省大量財(cái)力與物力。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在高速公路路面病害預(yù)防中有著突顯的作用，因此，有關(guān)部門要逐步加強(qiáng)日常檢查與養(yǎng)護(hù)工作，來達(dá)到養(yǎng)護(hù)工作的有效進(jìn)行。以下提出三個(gè)預(yù)防性措施：

定期巡視評(píng)估。相關(guān)監(jiān)管部門要對(duì)高速公路路面進(jìn)行定期巡視，建立科學(xué)系統(tǒng)的巡視、檢測、評(píng)估體系，檢查是否出現(xiàn)路面微小病變、評(píng)估路面病害程度，判斷路面實(shí)際狀態(tài)。當(dāng)病害產(chǎn)生時(shí)，及時(shí)地提供針對(duì)性養(yǎng)護(hù)措施，最大程度地避免路面病害嚴(yán)重?cái)U(kuò)展，將病害消除在萌芽階段。

建立健全考核制度。對(duì)公路要進(jìn)行季度性養(yǎng)護(hù)，對(duì)員工也要進(jìn)行季度性考核。建立健全考核制度，并且對(duì)員工安排相關(guān)技能培訓(xùn)，可細(xì)化養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)的問題、明確養(yǎng)護(hù)步驟。考核制度的建立可以調(diào)動(dòng)員工的工作積極性，提升養(yǎng)護(hù)工作的效率。

把控養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。瀝青混合料是高速公路路面的核心，一定要加強(qiáng)采購的材料質(zhì)量，嚴(yán)格制定施工標(biāo)準(zhǔn)，避免劣品、次品混入施工材料，保障原材料的質(zhì)量，強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)后的審核工作，將路面病害從源頭上切斷。

4 結(jié)束語

高速公路在建設(shè)城市交通系統(tǒng)中扮演著重要的角色，是經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的重要一環(huán)。鑒于此，我們必須要認(rèn)識(shí)到高速公路路面養(yǎng)護(hù)工作是一個(gè)長期且繁瑣的過程。因此，相關(guān)監(jiān)管部門與施工單位要聯(lián)動(dòng)開展預(yù)防性工作，不斷提升公路養(yǎng)護(hù)工作的標(biāo)準(zhǔn)，從預(yù)養(yǎng)護(hù)出發(fā)，建立健全有關(guān)管理制度與施工標(biāo)準(zhǔn)，制定系統(tǒng)的可行性解決方案，提出針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，從而促進(jìn)我國高速公路事業(yè)建設(shè)的平穩(wěn)健康發(fā)展。