高速公路瀝青路面典型病害及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

喇文君

（京尚高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

高速公路主線路面結(jié)構(gòu)大致可分為復(fù)合式路面和瀝青路面，其中瀝青路面主要由瀝青膠結(jié)料、骨料、填料等原材料混合后施工得到。按照瀝青路面設(shè)計要求一般會控制一定的空隙結(jié)構(gòu)，瀝青路面在投入一定時間的運營后，難免會出現(xiàn)一定的病害問題，主要有車轍、裂縫、坑槽等。各病害產(chǎn)生的原因和影響因素也不一致，但均會影響路面行車的舒適性和穩(wěn)定性，同時降低瀝青路面的美觀度和平整度。因此，應(yīng)對病害路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，同時結(jié)合病害類型和程度選擇合理的養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行處理。目前，針對病害瀝青路面，常采用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)有裂縫封縫、表面封層、薄層罩面等，其應(yīng)用范圍和工程特性也存在差異[1]。本文為研究高速公路瀝青路面典型病害及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，圍繞瀝青路面病害類型、成因以及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行展開，并在具體工程中進(jìn)行應(yīng)用。

2 高速公路路面典型病害類型及成因

2.1 裂縫

高速公路瀝青路面常見的病害之一為裂縫。結(jié)合具體走向，裂縫病害可分為橫向裂縫和縱向裂縫，兩者之間的成因存在一定的差異。其中，橫向裂縫又稱為溫度裂縫，通常情況下在路面內(nèi)外溫差的變化下，會進(jìn)一步加劇裂縫的發(fā)展，實際公路情況下，面層內(nèi)的瀝青混凝土?xí)谕饨鐪囟扔绊懴轮饾u發(fā)生老化，導(dǎo)致其抗腐蝕性降低，進(jìn)而導(dǎo)致橫向裂縫的產(chǎn)生；高速公路瀝青路面中的縱向裂縫主要由面層施工不規(guī)范所導(dǎo)致，如面層碾壓不充分、不均勻，碾壓溫度沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，均會導(dǎo)致縱向裂縫的出現(xiàn)[2]。另外，路基改擴(kuò)建施工過程中，若沒應(yīng)用合理的施工方案，技術(shù)操作不到位，也會導(dǎo)致路面縱向裂縫的產(chǎn)生。高速公路瀝青路面裂縫實圖如圖1所示。

圖1 瀝青路面裂縫問題

2.2 車轍

瀝青路面在運營一段時間后常會出現(xiàn)車轍問題，主要為路面行車的車輪壓痕，車轍主要表現(xiàn)為至少10 mm深度的縱向帶狀凹槽。據(jù)統(tǒng)計，輕度車轍的深度往往在10～15 mm，雨天容易產(chǎn)生反光，而重度車轍的深度通常大于15 mm，車輛行駛在重度車轍上會產(chǎn)生顛簸感[3]。結(jié)合成因的不同，車轍類型可分為結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍、磨耗型車轍以及結(jié)構(gòu)型車轍4種，其中失穩(wěn)型車轍的交通安全風(fēng)險系數(shù)最大，主要是路面上的重載超載現(xiàn)象所導(dǎo)致，而結(jié)構(gòu)型車轍又稱為永久性車轍，其修復(fù)難度較高。高速公路瀝青路面車轍現(xiàn)象如圖2所示。

圖2 瀝青路面車轍現(xiàn)象

2.3 坑槽

坑槽病害主要是由路面骨料發(fā)生剝落而導(dǎo)致，表現(xiàn)形式為成片存在，屬于路面松散型病害，其實質(zhì)為路面水損害，當(dāng)積水滲透至地基內(nèi)部時，在行車荷載作用下路面會承受較大壓力，長期影響下則會引發(fā)路面坑槽（見圖3），坑槽特征如表1所示。

表1 坑槽特性統(tǒng)計表

圖3 瀝青路面坑槽現(xiàn)象

2.4 沉陷

路面沉陷（見圖4）主要是由路基路面產(chǎn)生豎向變形而導(dǎo)致，一般可分為均勻性沉陷和不均勻沉陷。當(dāng)路面交通荷載較大，且積水滲透至路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部時，極大可能會引發(fā)路面沉陷病害[4]。

圖4 瀝青路面沉陷現(xiàn)象

2.5 松散和泛油

瀝青面層內(nèi)的集料顆粒產(chǎn)生剝離時其現(xiàn)象可歸納為路面松散，表現(xiàn)為由內(nèi)部向外延伸（見圖5），其主要原理為混凝土內(nèi)的集料顆粒和瀝青膠結(jié)料之間的黏結(jié)力降低甚至喪失。從目測角度觀察到路面存在較多瀝青時，則可視為路面泛油現(xiàn)象，大部分發(fā)生于高溫地區(qū)或夏季環(huán)境，同樣是由于集料和瀝青之間的黏結(jié)性降低，影響瀝青混凝土的穩(wěn)定性。

圖5 瀝青路面松散現(xiàn)象

3 工程實踐

3.1 工程概況

某高速公路建設(shè)項目路基寬度為26.5 m，路面原設(shè)計為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)形式，公路全線共計74.05 km，設(shè)計行車速度為100 km/h，橋隧比設(shè)計為64.9%。該高速公路面層結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為4 cm AC-13CSBS改性瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20CSBS改性瀝青混凝土中面層+10 cm ATB-30下面層+54 cm水泥穩(wěn)定碎石基層，且各面層間設(shè)計有墊層。該高速公路設(shè)計運營年限為28 a，自投入通車到現(xiàn)在已運營數(shù)10年。通過對公路全線勘察發(fā)現(xiàn)，多處路段存在病害問題，其中包括車轍、裂縫、坑槽等。為提高公路使用性能，決定針對公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究分析，以改善路面病害問題。

3.2 瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

3.2.1 裂縫封縫

針對瀝青路面裂縫問題常用到的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)為裂縫封縫，主要分為裂縫填縫和裂縫密封兩種。其中裂縫填縫主要是先進(jìn)行開槽并徹底清理，待槽內(nèi)干燥后采用適當(dāng)?shù)奶羁p料進(jìn)行封縫處理，該技術(shù)主要適用于活動性裂縫。而裂縫密封無須進(jìn)行開槽處理，可直接利用熱壓空氣對裂縫進(jìn)行清理，再使用適當(dāng)?shù)拿芊鈩┻M(jìn)行封縫，該技術(shù)主要適用于非活動性裂縫問題。綜上所述，裂縫封縫主要使用于裂縫病害，防止積水滲透并侵蝕路面結(jié)構(gòu)，避免裂縫進(jìn)一步發(fā)育。

3.2.2 表面封層

1）霧封層

霧封層技術(shù)主要是采用專門設(shè)備將乳化瀝青均勻灑布于病害路面上，一般在施工后的3～5 h后即可開放交通，可減少對公路運營的影響。霧封層中施工材料為乳化瀝青，有時可摻加一定的再生劑，可對老化瀝青進(jìn)行修復(fù)處理。霧封層技術(shù)不僅可提高路面防水性能，對路面裂縫進(jìn)行填補(bǔ)，還可以提高路面集料和瀝青之間的黏結(jié)效果。

2）稀漿封層

稀漿封層主要施工原材料為集料、乳化瀝青、填料以及相應(yīng)添加劑等，通過均勻混合而成，將稀漿瀝青混合料均勻攤鋪至舊路面上，可在原路面上形成一層牢固、密封且耐磨的封層結(jié)構(gòu)。結(jié)合瀝青混合料配比的不同，稀漿封層一般能分為粗封層、中封層以及細(xì)封層3種。針對輕微病害可選用細(xì)封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)，而針對病害程度不同則需相應(yīng)選用中封層和粗封層。稀漿封層技術(shù)能有效提升瀝青路面防水性能和平整度，但不適用于嚴(yán)重病害路面養(yǎng)護(hù)處理。

3）微表處

一般情況下，微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)場、城市等高級道路養(yǎng)護(hù)，其施工工藝和原材料設(shè)計與稀漿封層類似，可有效改善瀝青路面老化和松散等問題，以延長公路使用壽命，同時其養(yǎng)護(hù)效果和質(zhì)量相比于稀漿封層較高，應(yīng)用范圍也較為廣泛。

3.2.3 薄層罩面

薄層罩面主要施工原材料為瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，將瀝青膠結(jié)料、礦粉以及纖維穩(wěn)定劑通過均勻混合制得，再采用專門的設(shè)備進(jìn)行攤鋪碾壓施工，可有效改善瀝青路面的平整度、防水性和抗滑性能，提升路面行車安全性和舒適性。薄層罩面結(jié)合施工工藝的差異共可分為熱薄層罩面、溫薄層罩面以及冷薄層罩面3種。其中，熱薄層罩面是先預(yù)熱罩面材料，可有效提升路面抗滑性能，但具備一定污染性，且成本較高；冷薄層罩面無須進(jìn)行加熱處理，其應(yīng)用范圍較廣，且具備施工快捷、環(huán)保等優(yōu)點；溫薄層罩面是將處理溫度處于熱罩面和冷罩面之間，同時兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點。

4 結(jié)語

本文為研究高速公路瀝青路面典型病害及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，改善瀝青路面病害問題，對高速公路瀝青路面典型病害類型以及成因進(jìn)行闡述，并提出幾種瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，即裂縫封縫、表面封層以及薄層罩面。本文研究結(jié)果得到，在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合病害類型以及嚴(yán)重程度選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對路面病害問題進(jìn)行有效修復(fù)，同時起到延長公路使用壽命的作用。