國(guó)省干線軟基路段瀝青路面病害原因及處置方案研究

余倫明

（銅陵市公路管理服務(wù)中心直屬分中心，安徽 銅陵 244000）

0 引言

瀝青材料作為公路路面施工的重要材料，瀝青路面的力學(xué)性能良好，且具有經(jīng)久耐磨的特點(diǎn)，能夠提升行車的舒適性。另外，瀝青路面在防滲、抗滑、平整度等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，在國(guó)省干線公路中普遍使用。但隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，公路交通量持續(xù)增長(zhǎng)，且車輛重載運(yùn)輸給瀝青路面造成一定病害，特別在國(guó)省干線軟基路段造成的病害尤為突出。瀝青路面的常見(jiàn)病害包括車轍、開(kāi)裂、泛油、坑槽等，對(duì)車輛安全運(yùn)行會(huì)造成一定影響。基于此，加強(qiáng)對(duì)國(guó)省干線軟基路段瀝青路面病害處置工作的研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 國(guó)省干線公路瀝青路面病害的原因

1.1 施工因素導(dǎo)致的病害

在國(guó)省干線公路建設(shè)過(guò)程中，路基、路面的施工方案和技術(shù)處理是瀝青路面使用質(zhì)量的有效保障。在瀝青路面施工過(guò)程中，必須綜合考慮各方面的因素，確保相關(guān)問(wèn)題可以得到妥善的解決。然而，在實(shí)際施工作業(yè)過(guò)程中，還存在一些問(wèn)題未能落實(shí)到位，也是瀝青路面發(fā)生病害的主要原因[1]。第一，在瀝青原材料方面。一些施工單位在瀝青材料的配置過(guò)程中，對(duì)于各種原材料的比例控制不當(dāng)，或者材料規(guī)格、質(zhì)量等與實(shí)際路面情況不符，尤其是在具體施工中不能準(zhǔn)確把控瀝青的用量，都會(huì)影響瀝青路面的質(zhì)量，容易導(dǎo)致瀝青路面建成后出現(xiàn)坑槽、松散、裂縫等問(wèn)題，對(duì)路面整體質(zhì)量造成影響。第二，利用施工機(jī)械能夠提升瀝青路面的施工效率，但現(xiàn)階段在一些國(guó)省干線施工中，機(jī)械設(shè)備使用控制不規(guī)范，在使用中無(wú)法精確控制各關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。例如，瀝青路面施工需要對(duì)材料進(jìn)行加熱，而機(jī)械問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致對(duì)瀝青的加熱溫度不足，容易影響瀝青的質(zhì)量，使路面整體的強(qiáng)度受到影響，繼而出現(xiàn)瀝青路面松散的情況。第三，在軟基路段路面施工中，對(duì)基層軟基處理得不夠徹底，不僅會(huì)影響路基整體的穩(wěn)定性，在地下水位高且水量豐富的情況下，路基的穩(wěn)定性會(huì)進(jìn)一步受到影響。在后期公路通行過(guò)程中，因路基不均勻沉降、位移，瀝青路面容易出現(xiàn)裂縫、松散等病害，影響公路的行駛安全。例如，安徽銅陵G347（銅陵至無(wú)為段）K189+100—K191+000（陳瑤湖大堤段），由于該路段為軟基路段，公路建成通車后，路基兩側(cè)的地下水位較高、水量較豐富，再加上施工重載車輛通行影響，導(dǎo)致該路段車轍、裂縫等路面病害經(jīng)常反復(fù)發(fā)生，影響公路安全及有序通行。

1.2 車轍、擁包等病害

車轍、擁包是瀝青路面常見(jiàn)的病害類型。出現(xiàn)此類病害的原因包括[2]：

第一，在具體施工過(guò)程中，路面結(jié)合層的質(zhì)量不能滿足要求，未能達(dá)到預(yù)期的效果。路面結(jié)合層的穩(wěn)定性不足，或者黏結(jié)性差，都會(huì)導(dǎo)致瀝青路面結(jié)合層出現(xiàn)頂部推移的現(xiàn)象，隨著頂部推移難免會(huì)形成擁包，增加車轍形成的概率。

第二，路面變形的因素。受到主觀或客觀因素的影響，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)路面變形的情況。而主觀因素更多是體現(xiàn)在路面鋪設(shè)施工階段、瀝青材料、施工技術(shù)、施工機(jī)械等方面問(wèn)題。例如，高質(zhì)量的瀝青材料會(huì)與乳化瀝青反應(yīng)得到高質(zhì)量的油膜，提升路面整體的抗裂、抗腐蝕能力；而如果瀝青材料質(zhì)量不符合規(guī)范，則路面變形問(wèn)題發(fā)生的概率也會(huì)大大增加。

第三，路面基層的強(qiáng)度問(wèn)題。由于實(shí)際施工未能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，或者不符合國(guó)省干線的施工規(guī)范，影響路面的承載能力，其自身的抗壓能力也有所不足，容易出現(xiàn)擁包、車轍等病害。

第四，在國(guó)省干線路面施工過(guò)程中，往往會(huì)受到外界天氣、降水等因素的干擾。如果施工單位未能夠采取妥善的防范措施，就會(huì)路面受到外界因素干擾較為嚴(yán)重，增加其出現(xiàn)各類病害的概率，影響路面的整體質(zhì)量。

1.3 路面裂縫

當(dāng)前，國(guó)省干線瀝青路面裂縫主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、反射裂縫、網(wǎng)狀裂縫等幾種方式。不同類型裂縫形成的原因也有所不同，分情況分析，才能為裂縫控制提供保障。

1.3.1 橫向裂縫

一般來(lái)說(shuō)，路面橫向裂縫與溫度有關(guān)，溫度過(guò)高或過(guò)低，都容易引起瀝青路面的橫向裂縫。由于氣候溫度變化，瀝青路面容易出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，內(nèi)部應(yīng)力不斷增加，使路面裂縫產(chǎn)生的概率增加。另外，如果瀝青路面長(zhǎng)期受到溫度影響，內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力反復(fù)變化，則容易出現(xiàn)應(yīng)力疲勞，是橫向裂縫出現(xiàn)的又一原因。

1.3.2 縱向裂縫

由于地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性差，容易導(dǎo)致瀝青路面發(fā)生縱向裂縫。尤其是軟基路段，在使用過(guò)程中路基由于受到車輛荷載等多重作用，容易發(fā)生路基不均勻沉降，則路基的穩(wěn)定性受到影響，瀝青路面發(fā)生縱向裂縫的概率提升。特別是超載超限等重載貨車通行，更容易造成路面縱向沉降裂縫發(fā)生。

1.3.3 反射裂縫

一些瀝青路面在鋪設(shè)過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)原有路面做好相關(guān)清理、處理工作，直接在水泥路面或原有瀝青路面上加鋪，原有瀝青路面與新鋪路面之間的銜接問(wèn)題等，都會(huì)導(dǎo)致反射裂縫，影響瀝青路面的整體質(zhì)量。

1.3.4 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫也是瀝青路面常見(jiàn)的病害之一，主要由于施工材料質(zhì)量無(wú)法滿足國(guó)省干線公路的施工標(biāo)準(zhǔn)。在瀝青公路鋪設(shè)過(guò)程中，所使用的原材料種類較多，這些施工材料的質(zhì)量直接關(guān)系到路面的質(zhì)量。如果基層材料的質(zhì)量不足，很難保證公路路面的質(zhì)量滿足國(guó)省干線的標(biāo)準(zhǔn)。建成通車后，容易出現(xiàn)路面承載力不均勻的問(wèn)題。車輛在碾壓路面過(guò)程中會(huì)施加壓力，而不同區(qū)域路面的承載力不同，導(dǎo)致其所承受的壓力不同，繼而路面質(zhì)量較差的區(qū)域最先出現(xiàn)裂縫，呈現(xiàn)網(wǎng)狀。當(dāng)然，除了材料質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的網(wǎng)狀裂縫以外，非荷載力問(wèn)題引起的網(wǎng)狀裂縫也時(shí)有發(fā)生。例如，如果溫度過(guò)低，會(huì)增加瀝青路面的硬度，一旦有重型貨車經(jīng)過(guò)，則硬度較大路面的脆性提升，更容易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫[3]。

2 國(guó)省干線公路瀝青路面病害的處置方法

瀝青路面是當(dāng)前公路路面的常見(jiàn)形式，在交通荷載、高溫環(huán)境等作用下，會(huì)出現(xiàn)路面老化的問(wèn)題，且瀝青路面老化屬于不可逆過(guò)程，導(dǎo)致路面的荷載能力下降，逐漸會(huì)出現(xiàn)裂縫、啃邊、擁包等病害問(wèn)題，對(duì)公路行車安全造成威脅。隨著公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程的有效實(shí)施，對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)工程環(huán)保節(jié)能均提出較高的要求。對(duì)于不同類型的瀝青路面病害，應(yīng)該采取有針對(duì)性的處置方法。在具體實(shí)施中，可以根據(jù)裂縫寬度、病害面積等，選擇不同的處置方法。

2.1 開(kāi)槽灌縫

在路面裂縫的寬度較窄且屬于輕型病害的路面修復(fù)過(guò)程中，可以選擇開(kāi)槽灌縫的方法。具體來(lái)說(shuō)，開(kāi)槽灌縫法適用于寬度小于1cm 的裂縫，保證瀝青路面上無(wú)支縫或支縫較少。采用開(kāi)槽灌縫進(jìn)行瀝青路面病害的處置過(guò)程中，應(yīng)該考慮天氣氣候的影響。雨天會(huì)對(duì)灌縫作業(yè)的質(zhì)量造成較大影響，因此，一般應(yīng)該避開(kāi)雨季，避免雨水進(jìn)入裂縫，或者對(duì)灌縫材料的質(zhì)量造成影響。通常來(lái)說(shuō)，可以選擇4、5、10月對(duì)裂縫進(jìn)行集中灌縫處理。當(dāng)然，也需要結(jié)合日常養(yǎng)護(hù)巡查的結(jié)果，對(duì)于裂縫較為密集的路段，開(kāi)展相應(yīng)的集中灌縫處理。對(duì)于這種輕型裂縫問(wèn)題，開(kāi)槽灌縫所使用的材料包括填縫膠、填充料[4]。

2.2 挖槽回填

對(duì)于寬度超過(guò)1cm 的裂縫，并且瀝青路面裂縫結(jié)構(gòu)中存在很多支縫，開(kāi)槽灌縫的方法已經(jīng)無(wú)法滿足病害處置的需求。對(duì)于路面上出現(xiàn)的嚴(yán)重病害問(wèn)題，宜采用挖槽回填的方法。一般在雨季來(lái)臨之前進(jìn)行，選擇瀝青混凝土或低標(biāo)號(hào)水泥混凝土進(jìn)行回填處理。其中，瀝青混凝土回填材料需要根據(jù)挖槽位置混凝土的具體類型，通常要求最大粒徑應(yīng)該小于13mm，保證回填材料的質(zhì)量是提升病害處置質(zhì)量的前提。對(duì)于病害面積小、程度低的情況，人工攤鋪更為方便；而對(duì)于面積較大的病害問(wèn)題，需要利用機(jī)器攤鋪。無(wú)論哪一種攤鋪方式，都必須控制攤鋪的平整度，同時(shí)做好新舊路面之間的銜接，嚴(yán)格控制機(jī)器攤鋪的速度。如果攤鋪中發(fā)現(xiàn)混合料存在離析的情況，則需要立即進(jìn)行人工處理。為了滿足路面壓實(shí)度的要求，在新瀝青混合料攤鋪完成后，需要對(duì)新舊路面結(jié)合位置開(kāi)展有效的壓實(shí)處理，經(jīng)過(guò)初步壓實(shí)、復(fù)壓以及終壓三個(gè)階段的工作，確保整體壓實(shí)度不小于97%。采用機(jī)器進(jìn)行碾壓操作時(shí)，需要嚴(yán)格控制碾壓溫度、碾壓速度，同時(shí)壓路機(jī)應(yīng)該保持直線勻速行駛，在碾壓中不能進(jìn)行滯留、轉(zhuǎn)彎、后退等操作，避免對(duì)路面造成損傷。G347銅陵至無(wú)為陳瑤湖K189—K191 段采用的是C25 低標(biāo)號(hào)水泥混凝土灌填方案。首先對(duì)裂縫槽進(jìn)行挖槽處理，挖槽寬度比裂縫寬度一邊各寬0.5cm，深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際裂縫的深度，在1.5～2.5cm 之間。挖槽并清理后，直接采用C25 低標(biāo)號(hào)水泥混凝土灌填。灌填的關(guān)鍵要分層振搗密實(shí)到位，必要時(shí)加鋪雙層土工格室補(bǔ)強(qiáng)?；靥钪猎访嫠€(wěn)層同一標(biāo)高后，再進(jìn)行瀝青面層整體處理效果更好[5]。

2.3 路面冷銑刨

對(duì)于小裂縫一般無(wú)須采用路面冷銑刨修補(bǔ)技術(shù)，考慮到成本、病害修補(bǔ)效果等因素，對(duì)于存在車轍、沉陷、坑槽等分布較為密集的瀝青路面路段，通過(guò)路面冷銑刨技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)可以恢復(fù)路面，保證公路正常通車。在該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，所需材料包括廢舊混合料、乳化瀝青、瀝青、填料、集料。對(duì)于原有路面回收的瀝青混合料，如果將其摻入新拌制的瀝青混合料，則拌入前應(yīng)該將回收瀝青混合料完全破碎處理，同時(shí)通過(guò)抽提篩分過(guò)程，對(duì)回收瀝青混合料的級(jí)配比例、含油量等進(jìn)行確定。借助于相關(guān)試驗(yàn)，確定可以摻入的回收瀝青混合料最大比例，如果摻入量過(guò)大，則會(huì)增加壓實(shí)難度。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)

對(duì)于存在網(wǎng)狀裂紋、坑槽的路段，同時(shí)瀝青表層深度在4cm 內(nèi)，可以選擇現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)。常見(jiàn)的瀝青再生技術(shù)包括[6]：第一，廠拌熱再生技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是將舊路面中原有的瀝青材料集中運(yùn)輸?shù)郊庸S，通過(guò)加工處理形成可以再次使用的瀝青材料。根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)需求確定瀝青的加工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)配比方式進(jìn)行優(yōu)化可以制成不同等級(jí)的瀝青材料，滿足公路路面的養(yǎng)護(hù)需求。同時(shí)，在廠拌熱再生技術(shù)制備過(guò)程中，需要將制作材料、新瀝青以及混合劑按照一定的比例進(jìn)行混合，三者比例不同，所制備出來(lái)的瀝青材料的性能也有所差別。在高速公路路基修補(bǔ)路段中，可以采用廠拌熱再生技術(shù)，具體鋪設(shè)方式與新鋪路面施工相同，按照下、中、上逐層鋪設(shè)，依據(jù)相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成施工。廠拌熱再生技術(shù)操作靈活，且施工難度相對(duì)較小，在實(shí)際工程項(xiàng)目中具有較高的實(shí)用價(jià)值。第二，現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)。在高速公路路面修復(fù)施工中，常常用到現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、效率高，能夠快速修復(fù)并恢復(fù)交通，減少對(duì)正常交通運(yùn)輸?shù)挠绊?。但該方式僅能夠?qū)β访姹韺拥臑r青進(jìn)行處理，對(duì)路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的修復(fù)效果不夠明顯，同時(shí)加熱過(guò)程中控制溫度難度較大，需要根據(jù)實(shí)際情況做出選擇。具體操作為：首先，在需要修復(fù)的路面位置，使用加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，目的是軟化瀝青材料；其次，清除周圍的廢棄物；最后，使用瀝青處理劑、新材料的混合物，在待修復(fù)的路面上進(jìn)行攤鋪。第三，廠拌冷再生技術(shù)。與廠拌熱再生技術(shù)相比，廠拌冷再生技術(shù)同樣需要對(duì)瀝青路面進(jìn)行挖掘，將挖掘的瀝青材料運(yùn)輸?shù)桨韬蛷S，對(duì)瀝青材料進(jìn)行分離、篩選，并根據(jù)材料的配合比、瀝青的老化程度等，制定科學(xué)的瀝青拌和配比方案，制成新的瀝青材料。不同的是，廠拌冷再生技術(shù)是在常溫狀態(tài)下進(jìn)行瀝青材料的攪拌，路面鋪設(shè)也需要在常溫狀態(tài)下施工。該技術(shù)能夠全面使用原材料，并充分發(fā)揮瀝青材料的性能，在抗皺抗裂方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，能夠減緩瀝青路面再次出現(xiàn)老化的速度。

2.5 人工小型設(shè)備坑槽維修

國(guó)省干線公路出現(xiàn)局部小面積網(wǎng)狀裂紋、坑槽問(wèn)題，在維修處置中可以選擇人工小型設(shè)備處理。該方法處理靈活，可選擇避開(kāi)雨季的4～5月、9～10月進(jìn)行集中處置。但對(duì)于影響車輛行駛安全的坑槽、網(wǎng)狀裂縫問(wèn)題，需要進(jìn)行及時(shí)維修。該方法所用到的材料包括乳化瀝青、熱拌瀝青、細(xì)砂、石屑等。同時(shí)，保證冷補(bǔ)料在級(jí)配等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面與原有路面級(jí)配一致，保證處置質(zhì)量。所采用的設(shè)備包括小型運(yùn)輸機(jī)械、切割機(jī)、風(fēng)鎬、小型壓實(shí)機(jī)械等。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可知，在我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)飛速發(fā)展的過(guò)程中，國(guó)省干線公路為貫通區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。瀝青路面是國(guó)省干線公路路面的主要類型，做好瀝青路面的養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要。受到施工工期、運(yùn)行荷載、自然環(huán)境、人為因素等影響，國(guó)省干線公路瀝青路面容易出現(xiàn)裂縫、坑槽、啃邊等病害，影響公路整體運(yùn)行的安全性。因此，必須建立完善的公路養(yǎng)護(hù)管理體制，同時(shí)針對(duì)瀝青路面病害的具體類型，選擇合適的病害處置方法。當(dāng)然，處置瀝青路面病害應(yīng)該以預(yù)防為主，堅(jiān)持防治結(jié)合的原則，同時(shí)隨著AI 全自動(dòng)智能巡檢的應(yīng)用，路面病害識(shí)別處理的速度更快、效率更高，進(jìn)一步提升了國(guó)省干線公路的路面質(zhì)量，創(chuàng)造了一個(gè)舒適、安全的行車環(huán)境。