高速公路YLLMZX-1 病害治理工程與養(yǎng)護(hù)方法研究

陳明明，劉瑞猛

（河南省鶴新高速公路有限公司， 河南 鄭州 450000）

2021 年河南高速公路YLLMZX-1 工程起訖樁號(hào)為K746 km+25 m～K794km+638 m， 全長(zhǎng)48.38km，于2007 年10 月建成通車， 截至2021 年運(yùn)營已13 年。隨著通車年限的不斷增長(zhǎng)， 高速公路局部路面老化問題， 造成該路段路面性能下降， 部分路面、 橋頭搭板位置出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象， 橋頭跳車嚴(yán)重， 影響公路正常使用， 需要進(jìn)行病害問題處治。 為保證施工質(zhì)量和施工工期， 對(duì)高速公路常見病害進(jìn)行研究是十分有必要的， 本文針對(duì)高速公路常見病害成因及養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

1 高速公路YLLMZX-1 常見病害分析

根據(jù)2020 年第一車、 第二車抽提試驗(yàn)結(jié)果，瀝青三大指標(biāo)中針入度為28.9（0.1 mm），軟化點(diǎn)為63.1 ℃， 延度為1.1 cm， 數(shù)據(jù)分析YLLMZX-1 高速公路瀝青路面存在老化現(xiàn)象。 該路段已運(yùn)營13 年，根據(jù)瀝青老化規(guī)律判斷， 此路段在后續(xù)營運(yùn)過程中路面病害將進(jìn)一步加劇。 對(duì)路面病害誘因、 缺陷、變形等因素進(jìn)行分析， 這些因素會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)力傳遞形式發(fā)生變化， 進(jìn)而對(duì)路面結(jié)構(gòu)的其他基層產(chǎn)生不利的影響。

1.1 車轍病害

眾所周知， 高速公路上通行車輛較多且速度較快， 因此， 路面所承受的荷載也比較大， 長(zhǎng)時(shí)間的荷載作用會(huì)直接導(dǎo)致路面產(chǎn)生永久性的凹槽， 也就是車轍。 YLLMZX-1 工程位于交通樞紐路段， 日常車流量非常大， 其中大卡車載重車輛占有很大比例。 大卡車載重車輛對(duì)路面長(zhǎng)時(shí)間的碾壓會(huì)造成路面凹槽現(xiàn)象， 這類凹槽大部分為帶狀凹槽， 當(dāng)小型車輛行駛在有凹槽的路面上時(shí)很容易造成車輛風(fēng)險(xiǎn)， 并且車轍的內(nèi)部還容易出現(xiàn)積水和灰塵等問題， 這些問題對(duì)于車輛的安全出行來說都十分不利。

1.2 坑槽病害

高速公路路面上的坑槽病害主要表現(xiàn)為不規(guī)則坑槽、 路面沉陷， 這種病害的發(fā)生主要與車輛事故有很大關(guān)系。 當(dāng)車輛發(fā)生側(cè)翻、 碰撞以后， 外作用力會(huì)直接作用于路面， 從而形成路面坑槽。 而路面坑槽的存在則會(huì)進(jìn)一步造成路面積水問題的發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懙铰坊鶅?nèi)部結(jié)構(gòu)。 當(dāng)有車輛行駛過坑槽路面的時(shí)候會(huì)發(fā)生顛簸， 坑槽路面嚴(yán)重的情況下會(huì)還會(huì)造成跳車問題， 嚴(yán)重影響高速公路車輛的安全駕駛。

1.3 沉陷病害

沉陷問題在高速公路中是較為典型的病害之一。 由于施工過程中路基沒有完全密實(shí)或者填筑土質(zhì)材料比較差， 這樣的路面再受到后續(xù)的車輛荷載等因素的影響， 交通荷載較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)不同程度的豎向變形， 最終造成路面發(fā)生沉陷。 一般沉陷問題可以分為兩種： 一是當(dāng)局部的路面下沉深度＞10 mm 的時(shí)候， 可判定為輕度的沉陷危害； 二是當(dāng)局部的路面下沉深度＞25 mm 的時(shí)候， 可判定為發(fā)生了重度的沉陷危害[1]。

1.4 松散病害

高速公路的松散病害主要產(chǎn)生于路面投放使用的初期階段， 是指瀝青表面層和內(nèi)部的集料之間粘合力不足而造成的， 后續(xù)表現(xiàn)為路表呈現(xiàn)懸浮狀集料的形態(tài)。

當(dāng)路面出現(xiàn)脫皮或者麻面的情況時(shí)， 說明為輕狀的松散； 而當(dāng)路面的粗骨料出現(xiàn)了坑洞、 脫皮或者露骨等現(xiàn)象時(shí)， 則說明為重度的松散， 需要加以重視， 否則會(huì)影響到高速公路的正常使用， 也會(huì)對(duì)交通安全產(chǎn)生不利的影響。

1.5 裂縫病害

裂縫是高速公路病害中比較常見的病害之一，對(duì)于路面的損傷不容忽視， 裂縫病害能直接影響到公路的正常使用和車輛的駕駛安全。

根據(jù)2020 年第一車、 第二車抽提試驗(yàn)結(jié)果顯示， YLLMZX-1 路面裂縫主要有3 種情況： 一是橫向裂縫， 這種裂縫的產(chǎn)生位置是沒有規(guī)律的， 寬窄不一， 長(zhǎng)短也不盡相同， 裂縫朝向基本與行車方向垂直， 周邊也會(huì)產(chǎn)生細(xì)碎的一些裂縫， 這種橫向的裂縫問題如果不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)， 則會(huì)導(dǎo)致裂縫逐漸延伸， 造成路面更大的裂縫危害[2]； 二是縱向裂縫，縱向裂縫主要發(fā)生在路面接縫位置或者路肩邊緣等位置， 大小和寬度各不相同， 縱向裂縫的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)滑移問題， 對(duì)于交通安全有著不利影響； 三是網(wǎng)狀裂縫， 這種裂縫主要指的是猶如蜘蛛網(wǎng)一般的細(xì)小裂縫， 裂縫大部分是以成片形式出現(xiàn)， 并伴隨路面松動(dòng)和變形的問題發(fā)生， 增加了高速公路的車輛通行風(fēng)險(xiǎn)。

2 高速公路YLLMZX-1 路面常見病害的成因

2.1 車流量過載

近年來， 我國汽車數(shù)量不斷增加， 高速公路也因此承載著較大的荷載， 尤其是節(jié)假日中高速公路的車流量明顯增高， 導(dǎo)致高速公路路面出現(xiàn)過載的問題。 高速公路YLLMZX-1 路面車流量過載會(huì)影響到高速公路路面狀態(tài)， 導(dǎo)致路面發(fā)生裂縫或者車轍等病害問題。 例如， 車輛在高速公路上因車禍問題而造成的路面摩擦或者是路面破碎性的坑槽等問題。 車流量過載不僅會(huì)造成高速公路路面的結(jié)構(gòu)問題， 也是造成交通事故的重要因素之一， 需要加以重視。

2.2 材料老化

高速公路路面發(fā)生病害問題與公路材料老化之間也有著必然的聯(lián)系。 高速公路YLLMZX-1 運(yùn)營已達(dá)13 年之久， 路面暴露在自然環(huán)境條件下， 受到不同溫度、 濕度等的環(huán)境影響， 公路材料必然會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象。 加上在路面施工中對(duì)于材料選擇的不合理等問題， 也會(huì)導(dǎo)致后期使用時(shí)發(fā)生路面老化的情況[3]。 原材料的老化使得路面抗裂能力下降，車輛的行駛進(jìn)一步造成路面橫向裂縫問題的發(fā)生。

2.3 路基剛度不足

高速公路基本都是以瀝青路面為主， 瀝青的厚度會(huì)直接影響到高速公路路表面的平整度。 如果瀝青面層的松鋪厚度不相同， 那么在車輛的行駛中就會(huì)發(fā)生路面沉降的問題， 這種誤差幅度比較大的時(shí)候則會(huì)進(jìn)一步加重路面的沉陷問題。 同時(shí)， 路基的剛度決定了路面的抗變形能力。 如果路基剛度不足的話， 在車輛荷載不斷碾壓路面的過程中極易造成路表的損壞。 若是對(duì)養(yǎng)護(hù)工作再有所疏忽， 則會(huì)導(dǎo)致路面的破壞程度進(jìn)一步加重， 最終造成嚴(yán)重的路面沉陷問題。

2.4 排水能力差

高速公路在建設(shè)時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的排水系統(tǒng)，主要作用于降水期間的路面積水及時(shí)排出， 避免雨水滲透給路基造成不良影響。 高速公路路面排水能力差會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的使用壽命下降[4]。 如果高速公路設(shè)計(jì)中對(duì)路面排水設(shè)計(jì)不規(guī)范， 那么就會(huì)導(dǎo)致高速公路排水性差， 路面因雨水的浸泡穩(wěn)定性下降， 最終出現(xiàn)路面松散問題， 發(fā)生車轍和凹槽等公路病害。 高速公路與普通公路有著明顯的不同， 一是高速公路行駛車輛更多， 二是路面車輛的速度更快。 高速公路路面產(chǎn)生的積水如不能第一時(shí)間清理， 不僅會(huì)影響路面的質(zhì)量， 更會(huì)影響到車輛的行駛安全， 積水問題很容易造成車輛發(fā)生側(cè)翻和打滑等行車風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 環(huán)境溫差大

高速公路一年四季都處于一個(gè)溫度不斷變化的環(huán)境中， 不僅四季溫度變化大， 而且晝夜溫差比較明顯， 這些因素都會(huì)導(dǎo)致YLLMZX-1 路面材料的粘結(jié)性受到影響， 從而造成路面的穩(wěn)定性下降[5]。 溫度差對(duì)于高速公路的破壞主要是對(duì)材料性能上的影響， 路面的支撐力會(huì)因此下降， 從而引起路面的病害問題。

3 高速公路路面常見病害養(yǎng)護(hù)的方法

根據(jù)2020 年檢測(cè)結(jié)果， YLLMZX-1 路面整體技術(shù)狀況雖然良好， 但是局部路段出現(xiàn)老化、 縱橫向裂縫等路面病害， 且多處路面病害有加速發(fā)展的趨勢(shì)， 逐漸由輕度病害、 中度病害向重度病害發(fā)展。 根據(jù)路面存在的老化現(xiàn)象， 再考慮到該路段已運(yùn)營13 年， 根據(jù)瀝青老化規(guī)律判斷， 此路段在后續(xù)營運(yùn)過程中瀝青老化程度會(huì)進(jìn)一步加劇， 屆時(shí)將會(huì)嚴(yán)重影響到路面的質(zhì)量， 需迅速采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

3.1 常規(guī)性養(yǎng)護(hù)

3.1.1 局部填充法

對(duì)YLLMZX-1路面養(yǎng)護(hù)采取局部填充法。 這種方法有著比較強(qiáng)的適應(yīng)能力， 能有效地修補(bǔ)YLLMZX-1 路面表層上出現(xiàn)的各種裂縫、 脫粒、 疲勞網(wǎng)裂、 滲水、 車轍（面層引起的2～3 cm） 、 貧油等問題。 主要養(yǎng)護(hù)方法是： 先對(duì)裂縫雜物進(jìn)行清理， 將乳化瀝青或者熱油直接灌入到清理干凈的縫隙中去， 待瀝青固化后則能實(shí)現(xiàn)有效的裂縫修復(fù)。如果遇到了比較大的裂縫問題， 則需要先填充特定的混合料； 再對(duì)局部加以實(shí)施震動(dòng)技術(shù)， 按照冷卻修補(bǔ)的方法原理進(jìn)行平整壓實(shí)； 最后使用烙鐵封口， 均勻撒砂， 這種操作方法適合應(yīng)用于裂縫較大的路面修復(fù)[6]。

3.1.2 罩面法

罩面法也是高速公路常見病害養(yǎng)護(hù)中的重要方式之一。 通過這項(xiàng)技術(shù)能有效地解決YLLMZX-1路面淺顯車轍、 裂縫等問題。 罩面法的應(yīng)用技術(shù)主要有薄層罩面和超薄磨耗罩面。 在使用罩面法對(duì)YLLMZX-1 路面病害進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過程中， 需要注意對(duì)粘結(jié)層和防水層進(jìn)行特別養(yǎng)護(hù)， 防止路面病害的二次發(fā)生。 該技術(shù)的應(yīng)用既能有效處理路面的裂縫和變形病害， 也能夠有效提升YLLMZX-1 路面整體的平整度和防滑性能， 對(duì)于提升高速公路的使用效果有著重要意義。

3.1.3 鋪撒技術(shù)

鋪撒技術(shù)的養(yǎng)護(hù)方法主要用于修復(fù)高速公路YLLMZX-1 路面排水性能不足的問題。 在YLLMZX-1 路面養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)了該路面排水性能較差以后， 大面積地使用鋪撒技術(shù)進(jìn)行修復(fù)， 此技術(shù)有助于強(qiáng)化YLLMZX-1 路面的排水性能， 更加能提升YLLMZX-1 路面的防滑效果， 減少車輛在降水時(shí)發(fā)生的打滑問題[7]。 該技術(shù)能有效地提高對(duì)路面的保護(hù)作用， 減少不良駕駛對(duì)于路面本身造成的破壞性。 在使用鋪撒技術(shù)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意選擇性能較高的聚合物， 以便于強(qiáng)化路面排水速度， 防止雨水滲入到路基內(nèi)， 對(duì)路面排水性能不足起到一定的預(yù)防作用。

3.1.4 再生路面

再生路面技術(shù)的應(yīng)用是高速公路路面養(yǎng)護(hù)中較為常見， 并且使用頻率最高的技術(shù)方式。 再生路面的技術(shù)使用中主要是對(duì)路面上的瀝青混凝土進(jìn)行回收， 再利用回收的瀝青混凝土做病害修復(fù)。 就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量檢查驗(yàn)收參照J(rèn)TG F 40-2004《 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 和JTG/T 5521-2019《 公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》 。 瀝青路面就地?zé)嵩偕┕み^程中的工程質(zhì)量控制應(yīng)滿足的要求見表1。

表1 就地?zé)嵩偕旌狭鲜┕み^程中的工程質(zhì)量控制

由表1 可知， 工程質(zhì)量控制一方面能促使路面結(jié)構(gòu)得以完善， 另一方面也具有環(huán)保節(jié)約的優(yōu)勢(shì)，因此， 在高速公路養(yǎng)護(hù)工作中十分常見， 也得到普遍的推廣。 值得注意的是低溫施工應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)加熱時(shí)間， 提高攤鋪溫度及碾壓溫度。 當(dāng)氣溫低于10 ℃時(shí)， 不宜進(jìn)行就地?zé)嵩偕こ痰氖┕ぁ?當(dāng)路面出現(xiàn)變形類病害嚴(yán)重的情況時(shí)， 熱再生機(jī)翻松可能達(dá)不到要求， 直接熱再生后路面容易損壞。 根據(jù)再生設(shè)備的不同， 鑒于YLLMZX-1 路面變形深度為3～5 cm，路面再生前應(yīng)考慮先銑刨掉一部分原路面材料， 以確保再生施工時(shí)熱再生機(jī)能翻松到變形路面最低處一定的厚度。 YLLMZX-1 路面就地?zé)嵩偕蟠鬁p少路面養(yǎng)護(hù)施工時(shí)間， 在施工時(shí)間、 施工材料、 資源等方面都得到了最大范圍的節(jié)約。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

高速公路YLLMZX-1 路面的病害并不能完全依靠后期修復(fù)來完全解決， 更加應(yīng)當(dāng)重視起預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)措施來降低路面病害發(fā)生的可能性， 從而提升路面使用效果。 首先， 高速公路管理單位應(yīng)當(dāng)定期對(duì)路面進(jìn)行巡視， 做到能及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些潛在的病害問題， 病害問題一經(jīng)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決； 其次， 高速公路管理單位應(yīng)當(dāng)每個(gè)季度組織進(jìn)行一次路面養(yǎng)護(hù)工作， 提升路面性能， 保持路面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； 最后，高速公路管理單位還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)高速公路行駛車輛的流量及速度的監(jiān)督管理工作， 通過有效地監(jiān)管工作降低路面壓力， 給予路面一定的保護(hù)[8]。 此外，高速公路管理單位還應(yīng)當(dāng)定期采用評(píng)價(jià)的方式對(duì)路面狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估， 實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目的。 不同壓路機(jī)類型在不同環(huán)節(jié)的工作參數(shù)（碾壓溫度、 行駛速度） 見表2。

表2 不同壓路機(jī)類型在不同環(huán)節(jié)的工作參數(shù)

由表2 可知， 高速公路養(yǎng)護(hù)措施對(duì)于高速公路及路面病害控制有著重要的作用[9]。 由于路面養(yǎng)護(hù)再生施工需要對(duì)路面進(jìn)行加熱， 加熱路面溫度具有內(nèi)部溫度較高且溫度下降慢的特點(diǎn)， 為保證施工質(zhì)量及行車安全， 在道路開放交通時(shí)， 路表溫度不宜高于50 ℃。 如無急需通車的特殊路段， 對(duì)前日施工養(yǎng)護(hù)路面做到次日開放交通， 以此充分保證了養(yǎng)護(hù)路面無人為造成早期車轍、 推擠破壞等問題。 作為相關(guān)施工單位還需格外重視預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作， 爭(zhēng)取將路面病害扼殺在搖籃中， 真正的提高養(yǎng)護(hù)效果。

4 結(jié)束語

高速公路是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要組成部分，更是我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展中的重要一環(huán)。 因此， 作為高速公路的管理單位一定要正確地認(rèn)識(shí)到高速公路路面養(yǎng)護(hù)的重要性。 對(duì)于高速公路的路面養(yǎng)護(hù)來說， 這是一項(xiàng)繁瑣且長(zhǎng)期的工作， 監(jiān)管部門和施工單位還需共同協(xié)調(diào)合作對(duì)高速公路路面加以養(yǎng)護(hù)，確保能采取有效措施提升路面結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性， 為我國高速公路的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。