高等級公路瀝青路面沉陷原因分析及處治措施

楊科

（寧夏交投高速公路管理有限公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

不良地質(zhì)條件下高等級公路存在路面沉陷病害，不僅會降低路面行駛舒適度，而且會對行車安全構(gòu)成威脅。導(dǎo)致高等級公路瀝青路面沉陷的原因主要包括填筑工藝、填筑方法、填筑材料不合格等。最常規(guī)、最簡單處理方法是通過銑刨瀝青面層，重新加鋪瀝青混凝土，使路面平順，快速恢復(fù)瀝青路面平順行車功能。同時(shí)，日常養(yǎng)護(hù)巡查過程中，加大隱患排查力度，切實(shí)打造高速公路“安、快、暢、美”的出行環(huán)境。因此，本文針對高等級公路瀝青路面沉陷，探究了具體施工技術(shù)方案，從技術(shù)層面為真正降低瀝青路面沉陷病害發(fā)生率，對瀝青路面處治效果進(jìn)行分析，進(jìn)一步延長路面使用壽命，為安全出行提供有力支撐。

1 瀝青路面沉陷的危害及分類

1.1 瀝青路面沉陷的危害

路面沉陷為瀝青路面的典型病害，當(dāng)行車經(jīng)過沉陷部位時(shí)產(chǎn)生很大沖擊慣性，導(dǎo)致車輛“顛簸”，大幅降低公路舒適性與安全性，并弱化其使用性能，致使服務(wù)水平下降，嚴(yán)重時(shí)還會導(dǎo)致車輛偏移或者側(cè)翻，引發(fā)事故。所以，一旦路面發(fā)生沉陷病害，若無法第一時(shí)間維修，則應(yīng)先采取其他臨時(shí)措施，如：路側(cè)安裝提示牌提示行人前方路面沉陷，需減速慢行等。然后盡快采取措施，以免沉陷問題越來越嚴(yán)重，甚至破壞路基，加快對公路的損壞[1]，給公路養(yǎng)護(hù)運(yùn)營管理單位造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。

1.2 瀝青路面沉陷的分類

因路基、路面豎向變形而引發(fā)的路面沉陷病害，一般可分為三種情況：其一，填筑時(shí)由于施工人員施工方法不規(guī)范，未嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定施工，造成路基質(zhì)量存在瑕疵，再加上后期運(yùn)營階段，路面出現(xiàn)沉陷處治不及時(shí)，積水浸泡，擴(kuò)大沉陷。其二，修建時(shí)碾壓機(jī)械重量不夠或者碾壓次數(shù)不夠，再加上碾壓未到位，使得路基填料之間缺乏密實(shí)性，不能更好壓實(shí)，并且基于水的浸蝕作用下，經(jīng)行車引發(fā)變形，因而不均勻沉降。其三，填筑材料不滿足規(guī)范要求，甚至包括一些禁止填筑的材料用于路基填筑，基于自然因素與行車的綜合影響，繼而破壞路面。

2 瀝青路面沉陷產(chǎn)生原因分析

在高等級公路工程施工期間，由于碾壓環(huán)節(jié)未完全根據(jù)碾壓厚度、碾壓次數(shù)進(jìn)行，以及未選用合理壓路機(jī)機(jī)型進(jìn)行碾壓，再加上填筑材料不合格或過濕過干，碾壓環(huán)節(jié)會出現(xiàn)壓路機(jī)漏振偏振等問題，都是造成路面沉陷關(guān)鍵的原因[2]，具體原因如下。

2.1 未按規(guī)定施工、碾壓不到位

在半填半挖地段、原有路基加寬路段的施工，交界處未按規(guī)范要求挖成臺階，搭接處結(jié)合不良，使得在結(jié)合部產(chǎn)生裂縫和沉降。當(dāng)實(shí)施碾壓操作的時(shí)候碾輪沒有碾壓到位或者出現(xiàn)邊角漏壓現(xiàn)象以及攤鋪厚度過厚等，會造成搭茬位置碾壓不實(shí)，密實(shí)度不達(dá)標(biāo)，以上情況均會在后期運(yùn)營期間引發(fā)路基不均勻沉降病害，致使路面沉陷和變形[3]。

2.2 瀝青路面早期病害未及時(shí)處理

在路基施工期間，會留有涵洞或者小橋等結(jié)構(gòu)物，臺背填土屬于柔性結(jié)構(gòu)，橋涵橋臺屬于剛性結(jié)構(gòu)，臺背回填不密實(shí)，必定會影響其壓實(shí)度，沉降必定不均勻，所以臺背處常存有裂縫與不均勻沉降。在下雨時(shí)，大量雨水滲透到路基裂縫中，在長期侵蝕與沖刷過程中，如果沒有盡快妥善處理，將導(dǎo)致路基發(fā)生孔洞和塌陷病害，致使路面結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)空隙，基于車輛以及自重影響下，成為瀝青路面早期病害源頭[4]。

2.3 采用錯誤的回填方式

在高等級公路瀝青路面路基回填過程中，在路基與管線溝槽的回填過程中，本該采取分層回填方式，然而結(jié)合所處地理位置實(shí)際情況來看，為提高施工速度，方便施工，有些高填方或者溝壑地方一般不會分層開展回填作業(yè)，而采用傾填，未根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)開展施工，所以時(shí)常出現(xiàn)回填土厚度過大的現(xiàn)象，存在虛鋪過厚問題，導(dǎo)致壓路機(jī)不能壓透，壓實(shí)度不符合施工要求，進(jìn)而引發(fā)路面沉陷病害。

2.4 路堤填料控制不當(dāng)

在回填時(shí)選用了穩(wěn)定性較差的路基填料，如高液限黏土、黃土、膨脹土，或使用淤泥、腐質(zhì)含量較高的土質(zhì)填筑路堤，或采用不同土質(zhì)填筑路堤。因土的性質(zhì)不同或填筑的方法不當(dāng)，而產(chǎn)生沉陷；或者填筑時(shí)含水量過大，不是最佳含水量時(shí)，也會產(chǎn)生沉陷。根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG 3430—2020）可知，當(dāng)水處于最佳含水量時(shí)，根據(jù)擊實(shí)曲線能得到最大干密度，從而能得到最大壓實(shí)度，確保填料壓實(shí)。另外，尤其后期遇水會使路堤產(chǎn)生整段或局部變形。

2.5 軟土地基處理不到位

原地表為軟土、黃土等不良地質(zhì)時(shí)，需對其進(jìn)行處理，其處理方法有很多種，如：水泥粉體攪拌樁、超載預(yù)壓土、打水泥樁、挖除換填或砂樁等。不論采用哪種科學(xué)方法，如果不對過渡段進(jìn)行處理，或者處理不到位，后期都會產(chǎn)生不均勻沉降。

2.6 路基處于潮濕或者泡水狀態(tài)

一般情況下，路基兩側(cè)如果地勢較低，邊溝排水不能遠(yuǎn)接遠(yuǎn)送，造成雨天積水，長期浸泡路基，將造成填筑料含水量過高的情況。一旦地下水位下降，公路地基便會收縮下沉，多次重復(fù)變化，從而導(dǎo)致路面沉陷[5]。

3 具體案例分析

3.1 工程概況

以京藏高速公路為例，京藏高速公路起點(diǎn)北京，途經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、青海、終點(diǎn)西藏，是沿線區(qū)域車輛來往的主要通道。但隨著近幾年社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，該高速交通量出現(xiàn)了大幅增長，2018年惠農(nóng)至滾泉進(jìn)行了雙向八車道拓寬并投入使用，2019年滾泉至桃山進(jìn)行了雙向六車道修建并投入使用。運(yùn)營期間滾泉至桃山路段，部分路段的路面發(fā)生較嚴(yán)重沉陷病害，對高速行駛的車輛造成安全隱患，尤其在K1268+800（上、下行）、K1294+925—K1295+023（下行）段等更為嚴(yán)重，沉降量達(dá)到了12～15cm，影響面積達(dá)到100～300m2。為消除安全隱患，邀請相關(guān)路基專家及設(shè)計(jì)人員多次現(xiàn)場勘察，針對沉陷位置，結(jié)合影響深度、影響面積等，擬定處治措施，最后結(jié)合實(shí)際運(yùn)營情況，決定實(shí)施冷刨熱鋪?zhàn)鳂I(yè)，即采用瀝青混凝土找平填補(bǔ)，使其與原路面平整度大體一致，達(dá)到快速處理效果，減少交通影響，確保行車安全性與舒適度。

3.2 施工準(zhǔn)備

第一，結(jié)合施工單位編制的施工方案，施工現(xiàn)場嚴(yán)格檢查人員到崗情況和材料、設(shè)備準(zhǔn)備情況。第二，針對施工現(xiàn)場全體施工人員，檢查施工單位技術(shù)交底情況，清晰了解每一道工序的要求與標(biāo)準(zhǔn)以及每個崗位的職責(zé)權(quán)利。第三，結(jié)合已經(jīng)獲批的交通導(dǎo)改組織方案，進(jìn)行公路車道封閉，高度重視作業(yè)人員安全，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場交通布控，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行作業(yè)區(qū)優(yōu)化。第四，路面封閉之后，以設(shè)計(jì)圖紙為要求，按設(shè)計(jì)圖紙找出發(fā)生病害的具體部位與處理面積[6]，使用白灰放出銑刨控制邊線，然后施工現(xiàn)場路面工程師進(jìn)行現(xiàn)場檢查，之后進(jìn)行銑刨作業(yè)及廢料運(yùn)輸。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)及備料

此次沉陷處治材料采用專業(yè)瀝青混合料商用拌和站，拌和站具有營業(yè)資質(zhì)，性能達(dá)到國家對安全、環(huán)保等的要求，并且拌和能力符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在面層攤鋪之前，已對所需瀝青混合料進(jìn)行了檢測，材料質(zhì)量、性能要求能達(dá)到設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范要求。瀝青混合料拌和過程中，嚴(yán)控瀝青加熱溫度，避免其溫度過高導(dǎo)致瀝青老化，溫度過低導(dǎo)致碾壓不密實(shí)。另外，瀝青混合料嚴(yán)格按照試驗(yàn)室所確定的試驗(yàn)配比進(jìn)行生產(chǎn),試驗(yàn)室人員對當(dāng)天施工段落進(jìn)行跟蹤檢測，及時(shí)反饋試驗(yàn)數(shù)據(jù)以指導(dǎo)生產(chǎn)和施工。

3.4 攤鋪準(zhǔn)備及瀝青混合料拌和運(yùn)輸

3.4.1 攤鋪準(zhǔn)備

混合料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場前，用水徹底洗刷基層雜物及浮塵，待干燥后噴灑黏層油。黏層瀝青采用快裂性PCR 乳化瀝青，乳化瀝青灑布量為0.3～0.6L/m2。灑布采用瀝青灑布車噴灑，并選擇適宜的噴頭，灑布速度和噴灑量保持穩(wěn)定。氣溫低于10℃、小雨天時(shí)不得噴灑黏層油，注意噴灑需均勻不得有漏灑或積液成片。噴灑不足的要補(bǔ)噴，噴灑過量處應(yīng)予刮除。噴灑黏層油后，嚴(yán)禁所有車輛（作業(yè)車輛除外）和行人通過，確保黏層不被污染。待乳化瀝青破乳、水分蒸發(fā)完成后，才能鋪筑瀝青混凝土層。

3.4.2 瀝青混合料拌和

為避免溫度過高造成瀝青老化，必須嚴(yán)格控制瀝青和集料的加熱溫度，由專人負(fù)責(zé)在拌和樓出料口檢測出料溫度，如出現(xiàn)炒焦或炒糊的瀝青混合料立即廢除清理。在拌和站覆蓋臺檢測瀝青混合料的出廠溫度，保證混合料溫度適宜、穩(wěn)定，并保證所有集料顆粒全部裹覆瀝青混合料，保證混合料拌和均勻，不得有花白料。

3.4.3 瀝青混合料運(yùn)輸

瀝青混合料使用雙軸自卸載汽車運(yùn)送，裝料以前應(yīng)當(dāng)對運(yùn)送車的車廂進(jìn)行清潔，避免雜質(zhì)存留。為避免瀝青和車廂板黏結(jié)，車廂底部與側(cè)面應(yīng)當(dāng)涂抹隔離劑，但是需要注意的是,隔離劑不可有毒有害，不可出現(xiàn)余液積聚情況。從拌和機(jī)向運(yùn)料車上放料時(shí)，時(shí)刻關(guān)注車廂混合料數(shù)量，隨時(shí)挪動汽車位置，以免放滿溢流到外面。運(yùn)料車應(yīng)用篷布覆蓋，用以防雨、保溫、防污染，運(yùn)輸車輛從裝入混合料起至開始攤鋪為止，運(yùn)料及等待時(shí)間不得超過1.5h。

3.5 現(xiàn)場攤鋪

提前計(jì)算好拌和站至作業(yè)現(xiàn)場所需路程及所有必要時(shí)間，混合料裝入運(yùn)輸車后應(yīng)當(dāng)馬上遮蓋運(yùn)送到作業(yè)現(xiàn)場，在無特殊原因的情況下不可中途停留，以確?；旌狭腺|(zhì)量性能和攤鋪溫度滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場，駕乘者一定要聽從現(xiàn)場指揮人員的指令，不可注意力不集中或者離開駕駛室。卸料車排隊(duì)?wèi)?yīng)順序駕駛、持續(xù)作業(yè)，盡可能降低攤鋪機(jī)停機(jī)等候的可能性。混合料溫度低于130℃或已經(jīng)結(jié)成團(tuán)塊、污染淋雨時(shí)不得鋪筑。

使用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪機(jī)在裝入混凝土料之前應(yīng)當(dāng)使用恰當(dāng)數(shù)量的植物油對內(nèi)腔進(jìn)行涂抹，避免料黏結(jié)。放下熨平板，調(diào)整熨平板傾角，提前大約0.5～1h 預(yù)熱熨平板，熨平板溫度不低于100℃。攤鋪時(shí)由質(zhì)檢人員隨時(shí)檢查厚度、橫坡度、平整度等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常馬上調(diào)整。攤鋪機(jī)的螺旋布料器兩側(cè)應(yīng)保持有不少于送料器2/3 高度的混合料，以避免攤鋪過程中混合料離析。由于超粒徑料或其他原因造成的局部坑槽，由隨機(jī)工人及時(shí)進(jìn)行人工找補(bǔ)。攤鋪溫度正常施工時(shí)應(yīng)不低于上述規(guī)定的攤鋪溫度。

瀝青混合料攤鋪后立即進(jìn)行碾壓，碾壓時(shí)控制好混合料的碾壓溫度、碾壓速度，以達(dá)到最好的壓實(shí)效果。壓實(shí)程序分初壓、復(fù)壓和終壓三道工序。

如圖1所示，在碾壓過程中，每完成一遍重疊碾壓，壓路機(jī)向攤鋪機(jī)靠近一些。變更碾壓道時(shí)，在碾壓區(qū)內(nèi)較冷的一端進(jìn)行。碾壓中，確保壓路機(jī)滾輪濕潤，以免黏附瀝青混合料。壓路機(jī)不在新鋪混合料上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭、左右移動位置或突然剎車，不從碾壓完畢的路段進(jìn)出。碾壓后的路面在冷卻前，任何機(jī)械不在路面上停放，并防止新鋪路面被污染。

圖1 攤鋪現(xiàn)場

3.6 接縫處理

為保證攤鋪路面與原有路面接縫順暢，防止后期車輛行駛過快引起不平順發(fā)生，施工縫一定要認(rèn)真處理，確保密實(shí)、平直。接縫都使用平接方式。橫向接縫使用小體積雙鋼輪壓路機(jī)實(shí)施碾壓作業(yè)。作業(yè)過程中，一定要勤測量，首先使用三米直尺測量接頭位置混凝土平直程度，將與要求不一致的部位用線標(biāo)記；其次以切割機(jī)進(jìn)行切割；最后，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前在接縫位置涂抹同樣標(biāo)號的熱瀝青，方便黏合。碾壓操作順著橫向接縫進(jìn)行，每一次作業(yè)均向新鋪面層延伸20～25cm 左右，一直到機(jī)器全部置于新鋪面層，才能順著中線方向繼續(xù)碾壓作業(yè)，直到新鋪層全部碾壓到位后再進(jìn)行豎向碾壓作業(yè)。

3.7 交通管制（養(yǎng)護(hù)）

碾壓成型后，注意嚴(yán)禁污染路面。碾壓完畢后，壓路機(jī)停放于攤鋪路面端頭，用車?yán)x高速。嚴(yán)禁施工車輛、機(jī)具在其上行駛停放。當(dāng)面層完全冷卻時(shí)再進(jìn)行標(biāo)線，之后進(jìn)行各種參數(shù)試驗(yàn)檢測，完成各種檢測后方可開放交通。

4 結(jié)語

綜上所述，如果瀝青路面發(fā)生沉陷病害，必定影響車輛正常行駛，嚴(yán)重時(shí)還會引發(fā)交通事故。此次京藏高速公路滾泉至桃山段沉陷處治因養(yǎng)護(hù)資金有限同時(shí)為減少交通影響，而采取了簡易處治措施，即重鋪瀝青混凝路面，因此不能徹底解決路面沉陷，只是短期消除路面沉陷。若后期養(yǎng)護(hù)資金充足，必將深入調(diào)查，結(jié)合瀝青路面具體狀沉陷“對癥下藥”，合理制定多樣化技術(shù)處治措施與管理措施，將管養(yǎng)路段沉陷完全治理好。