大海拔落差山區(qū)高速公路瀝青路面病害及養(yǎng)護(hù)分析

周明興

摘要 文章依托黔西南州汕昆高速板江段瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程，對大海拔落差山區(qū)高速公路瀝青路面技術(shù)狀況、典型病害成因及養(yǎng)護(hù)策略進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，各指標(biāo)分布特征為PCI指數(shù)在高海拔處偏低，RDI指數(shù)在低海拔處偏低，SRI指數(shù)在海拔落差較大處偏低；在大海拔落差山區(qū)高速公路病害錯綜復(fù)雜，其典型病害為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍和抗滑不足；PCI指數(shù)小于92路段適用就地?zé)嵩偕夹g(shù)，抗滑不足路段適用超薄罩面技術(shù)。研究成果助力路面養(yǎng)護(hù)提質(zhì)增效，為類似地區(qū)養(yǎng)護(hù)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞 路面工程；技術(shù)狀況；典型病害；養(yǎng)護(hù)策略

中圖分類號 U418文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0138-03

0 引言

加強(qiáng)高速公路養(yǎng)護(hù)是建設(shè)節(jié)約型交通行業(yè)的必經(jīng)之路，只有切實重視和加強(qiáng)高速公路的養(yǎng)護(hù)，通過養(yǎng)護(hù)，延長高速公路的使用壽命，提高高速公路的效率，才能有效地減少對土地的占用和其他資源的消耗[1]。

1 路面技術(shù)狀況調(diào)查與分析

G78汕昆高速板江段歸貴州省高速集團(tuán)興義營運管理中心管轄，路線長127.984 km（K1467+650～K1595+634）于2009年4月17日正式動工，2011年12月31日建成通車，為雙向四車道，設(shè)計速度80 km/h。路面結(jié)構(gòu)為4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm AC-20+8 cmAC-25+36 cm水泥穩(wěn)定碎石+20 cm級配碎石。

2022年利用現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》對興義營運管理中心所轄汕昆高速進(jìn)行整體路況評價，檢測結(jié)果顯示路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面跳車指數(shù)（PBI）、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）等指標(biāo)合格率為100%，而路面損壞狀況指數(shù)（PCI）、路面車轍深度指數(shù)（RDI）、路面抗滑性能指數(shù)（SRI）等指標(biāo)存在不滿足規(guī)范要求的情況，其中汕昆高速瀝青路面PCI、RDI和SRI全線分布情況如圖1～3所示。

①汕昆高速板江段現(xiàn)階段路面使用性能整體一般，雖各指標(biāo)大部分處于優(yōu)良水平，但存在較多PCI<92的情況，且路面抗滑性能處于優(yōu)等水平的路段僅占總里程的18.68%。②全幅路面中PCI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的92.72%，其分布規(guī)律為超車道優(yōu)于行車道，且在高海拔處PCI指數(shù)偏低。③全幅路面中RDI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的96.1%，其分布規(guī)律為高海拔路段優(yōu)于低海拔路段。④全幅路面中SRI指數(shù)為優(yōu)的路段占檢測總里程的18.68%，其分布規(guī)律表現(xiàn)為上行路段明顯優(yōu)于下行路段，且在海拔落差較大處SRI指數(shù)明顯降低[2]。

2 路面典型病害成因分析

2.1 縱向裂縫

病害特征：裂縫發(fā)展為自上而下式，屬于疲勞類裂縫，主要分布在上坡段的輪跡帶上。且大部分裂縫已發(fā)展至中、后期，出現(xiàn)如松散、坑槽等水損害的病害特征。

病害成因：①該路段交通量大、重載多、上坡路段多，重載與上坡均會增大路面受到的剪切應(yīng)力，在剪切力的反復(fù)作用下，導(dǎo)致路面出現(xiàn)疲勞開裂。②該路段已開通11年，路表瀝青的老化導(dǎo)致極限拉伸應(yīng)變不斷減小，在車輛荷載剪切應(yīng)力作用下形成縱向裂縫。③在裂縫出現(xiàn)后未得到及時的處治，使得路表水浸入，動水壓力較大，使得裂縫迅速發(fā)展，從而出現(xiàn)水損害。

2.2 橫向裂縫

病害特征：橫向裂縫發(fā)展為自上而下式，雖貫穿行車道與超車道，但行車道比超車道嚴(yán)重，且大多未貫穿整個路幅，屬于溫縮裂縫，其主要分布在大樁號處（靠近云南地區(qū)）。且有很多新出現(xiàn)的橫向裂縫，需盡快進(jìn)行處治。

病害成因：①在靠近云南方向，地處云貴高原，海拔在1 200 m以上，冬季氣溫低、晝夜溫差大。當(dāng)收縮引力超過材料本身的極限拉應(yīng)力時，便產(chǎn)生溫縮裂縫。②在溫度反復(fù)升降過程中產(chǎn)生溫度疲勞，使瀝青路面的勁度模量升高，應(yīng)力松弛性能下降，當(dāng)超過路面材料的抗拉強(qiáng)度（應(yīng)變）時，產(chǎn)生開裂。

2.3 車轍

病害特征：車轍形式主要為失穩(wěn)型，伴隨著推移、擁包等病害，主要發(fā)生在小樁號的橋面上，上下行病害分布情況相似。

病害成因：①靠近廣西方向海拔較低，夏季氣溫較高，且近兩年高溫極端天氣增多。②橋面溫度場受到橋梁下部溫度場的影響，導(dǎo)致其溫度比普通路面溫度高。③重載較多，瀝青混合料在高溫狀態(tài)下，受到車輛荷載的反復(fù)擠壓，路面容易產(chǎn)生剪切變形，向兩側(cè)隆起。

2.4 抗滑不足

病害特征：主要發(fā)生在長下坡路段的行車道上。

病害成因：該路段重載較多，在下坡路段與路面的摩擦力較大，在摩擦力的長期作用下，導(dǎo)致路面構(gòu)造被磨光，摩擦系數(shù)降低，從而出現(xiàn)抗滑不足病害。

3 瀝青路面養(yǎng)護(hù)策略

3.1 養(yǎng)護(hù)需求

根據(jù)上述對汕昆高速板江段交通量、路面技術(shù)狀況、路面典型病害等的分析總結(jié)，現(xiàn)階段汕昆高速板江段路面結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好，且交通量主要以客車為主，現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)劃期內(nèi)運營需求，但存在部分路段抗滑性能不足的情況，現(xiàn)存SRI＜75的路面長度累計235.63 km車道；嚴(yán)重的車轍和推移擁包病害主要分布于橋面行車道，車轍深度最大超過10 cm，而且存在“常修常壞”的現(xiàn)象，成為路面“頑疾”，目前該類橋面累計長度2.1 km車道；存在局部路段病害發(fā)展程度較高，橫縫、縱縫發(fā)展貫穿上面層，同時伴有松散、坑槽和沉陷病害，應(yīng)進(jìn)行深層處治，共計2.3 km車道。從路段的重要性、材料性能劣化、路面技術(shù)狀況指標(biāo)及發(fā)展趨勢看，汕昆高速養(yǎng)護(hù)最為迫切。

3.2 養(yǎng)護(hù)對策

目前汕昆高速板江段通車11年，各項路況指標(biāo)優(yōu)良，因此整體以功能性修復(fù)養(yǎng)護(hù)為主。該研究針對不同的典型病害開展了針對性的養(yǎng)護(hù)處治方案分析。

（1）路況指標(biāo)超標(biāo)路段處治方案。針對車道PCI＜

92 mm、RQI＜90 mm、RD＞9 mm路段進(jìn)行專項處治，結(jié)合路面分層材料性能評估結(jié)果與病害發(fā)展深度，需處治上或上、中面層?；诖耍岢鲆韵绿幹畏桨福?/p>

方案一：采用就地?zé)嵩偕? cm上面層方案。

方案二：銑刨上面層，回鋪4 cm改性瀝青SMA-13+改性乳化瀝青黏層。

方案比選：方案一針對具備實施就地?zé)嵩偕鷹l件的路段采用再生方案，能夠100%循環(huán)利用舊料，更符合當(dāng)前“碳達(dá)峰、碳中和”宏觀政策要求，就地?zé)嵩偕^程中加熱可以促使下層病害修復(fù)，且養(yǎng)護(hù)費用較銑刨重鋪SMA-13混合料更低，因此推薦采用方案一。

（2）抗滑不足路段處治方案。針對高速路面抗滑不足路段（百米SRI＜75）處治，考慮抗滑不足路段所在位置，針對性提出處治方案：

方案一：對原路面抗滑不足路段進(jìn)行必要預(yù)處理后，實施8 mm冷拌超薄層罩面。

方案二：銑刨原路面上面層，回鋪4～4.5 cm改性SMA-13，黏層采用改性乳化瀝青黏層。

方案三：采用就地?zé)嵩偕? cm上面層方案。

方案四：銑刨原路面15 mm上面層，實施15 mm熱拌UTM超薄罩面。

方案比選：方案一采用單一粒徑冷拌薄層，成型厚度8 mm左右，可直接單車道罩面，但是工后平整度和行車舒適差，而且使用壽命相對較短；方案二采用傳統(tǒng)的銑回鋪工藝能更好地恢復(fù)原路面抗滑性能，處治徹底，抗滑保持效果好，但單純處治抗滑問題成本相對較高；方案三采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)，雖然能100%循環(huán)利用舊料，但是原路面混合料級配偏細(xì)，且集料耐磨耗性能不足，再生路面抗滑性能衰減相對快；方案四UTM超薄罩面采用高黏彈瀝青和優(yōu)質(zhì)集料，厚度僅15 mm，符合路面養(yǎng)護(hù)綠色發(fā)展要求，路面經(jīng)久耐磨，養(yǎng)護(hù)成本相對較低，因此，推薦方案四。

（3）橋面車轍、破損嚴(yán)重路段處治方案。針對橋面車轍、破損嚴(yán)重路段處治，提出單層銑刨重鋪、雙層銑刨兩種方案。

方案一：銑刨原橋面上、下面層，橋面板設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

方案二：銑刨原橋面上面層，回鋪4 cm改性SMA-13，黏層采用改性乳化瀝青黏層。

方案三：銑刨原橋面上面層4 cm，回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面。

方案比選：方案一采用雙層處治的方式可對車轍、破損等路面病害進(jìn)行徹底處治，施工工藝成熟簡單，工程應(yīng)用廣泛，對橋面處治效果較好，但是成本較高；方案二僅對表面層進(jìn)行處治，施工速度快，節(jié)約集料和瀝青，工程造價相對較低，但效果相對不佳；方案三進(jìn)行單層銑刨重鋪，3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面，橋面下面層材料經(jīng)過多年碾壓已經(jīng)致密，有很大利用價值，超黏彈改性瀝青薄層罩面采用超黏彈改性瀝青和優(yōu)質(zhì)集料，配合特殊級配，具有優(yōu)異的抗高溫變形能力，而且實施成本相對較低，因此，推薦采用方案三。

（4）裂縫密集路段處治方案。

方案一：銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20，黏層采用改性乳化瀝青，若存在反射裂縫，則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

方案二：銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm高模量EME-14，黏層采用改性乳化瀝青，若存在反射裂縫，則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

方案比選：方案一施工工藝成熟簡單，工程應(yīng)用較為廣泛，具有較好的抗車轍性能。方案二高模量混合料施工后孔隙率小，減少了壓密車轍的產(chǎn)生，抗車轍性能優(yōu)于AC-20，但價格明顯高于AC-20，施工材料要求高，質(zhì)量控制難度相對較大，同時考慮專項處治工程規(guī)模小，進(jìn)一步加大了方案二施工難度，因此推薦采用方案一。

4 結(jié)論

（1）汕昆高速板江段現(xiàn)階段路面使用性能整體一般，其各指標(biāo)分布特征為PCI指數(shù)在高海拔處偏低，RDI指數(shù)在低海拔處偏低，SRI指數(shù)在海拔落差加大處偏低。

（2）在汕昆高速板江段典型病害主要為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、抗滑不足，其中縱向裂縫主要為上坡路段的疲勞裂縫，橫向裂縫主要為高海拔地區(qū)大溫差形成的溫縮裂縫，車轍主要為低海拔地區(qū)的高溫天氣導(dǎo)致的，抗滑不足主要為下坡路段經(jīng)重載車輛長期摩擦導(dǎo)致路面磨光。

（3）PCI指數(shù)小于92的路面處治推薦采用就地?zé)嵩偕? cm上面層，抗滑不足路段推薦采用15 mm UTM超薄罩面，橋面車轍推薦采用銑刨原橋面上面層4 cm，回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面，裂縫密集路段推薦采用銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

參考文獻(xiàn)

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