高等級(jí)公路路面常見病害及養(yǎng)護(hù)措施研究

曹小波，王 暢，趙 忻，袁 超，王茂琿

（1.中國五冶集團(tuán)有限公司 四川 成都 610212；2.成都天府新區(qū)投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610213）

高等級(jí)公路對(duì)提高道路運(yùn)輸能力、增強(qiáng)運(yùn)輸安全性等有著重要的作用，但受到施工技術(shù)、管理水平等因素的影響，加之車流量的不斷增加，高等級(jí)公路路面難免發(fā)生沉陷、水損壞、車轍等病害，影響行車舒適度，并增加了路面養(yǎng)護(hù)工作的難度，所以要制定切實(shí)可行的養(yǎng)護(hù)措施，研究快速修補(bǔ)路面的方法，從而減少高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)成本，確保高等級(jí)公路的運(yùn)輸安全[1]。

1 高等級(jí)公路路面病害概述

1.1 高等級(jí)公路路面病害涵義

高等級(jí)公路路面病害類型包括松散、坑槽、車轍等，根據(jù)交通部下發(fā)的《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定[2]，各類高等級(jí)路面病害的定義如下。

坑槽：路面呈坑洼狀，面積超過30 cm2，平均深度超過1 cm。

車轍：車轍是車輛在路面行駛中產(chǎn)生的車輪痕跡，平均深度超過1 cm 的帶狀凹槽。

松散：鋪設(shè)路面的材料年代久遠(yuǎn)，材料粘結(jié)力失效，造成集料松動(dòng)，平均面積超過0.05 m2。

翻漿：路面或路基發(fā)生變形、路面下陷，深度超過1.5 cm。

沉陷：路面或路基變形或路面下陷，深度多超過1.5 cm。

泛油：多發(fā)生在夏季高溫時(shí)節(jié)，在陽光照射下路面瀝青軟化，在車輛經(jīng)過后，瀝青被擠出，在路面表層形成一層薄油層，并出現(xiàn)行車痕跡。

龜裂：龜裂是路面因干燥或熱脹冷縮造成的縫寬超過3 mm 及縫隙距離在10 cm 以內(nèi)、面積超過1 m2的不規(guī)則塊狀裂縫。

網(wǎng)裂：網(wǎng)裂是路面縫寬超過1 mm 及縫隙距離在40 cm 內(nèi)、面積超過1 m2的網(wǎng)狀裂縫。

1.2 高等級(jí)公路路面病害類型

1.2.1 結(jié)構(gòu)性病害

結(jié)構(gòu)性病害多是路面各層或某層承載能力下降造成，主要包括局部裂縫、車轍、橋頭跳車、剝落、松散及坑槽、刨光、波浪、擁包及泛油、修補(bǔ)不良、路面透水等類型[3]。在瀝青表面主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫，尤其是橫向裂縫。這種裂縫多貫穿路面整個(gè)寬度，裂縫長(zhǎng)度在5～50 m，最終造成整個(gè)路面的結(jié)構(gòu)層被破壞。

1.2.2 功能性病害

功能性病害多是道路維護(hù)不及時(shí)，造成路面平整度下降、車轍加深，影響車輛行駛的舒適度與安全性能，容易引發(fā)安全事故[4]。主要包括如下病害類型：①縱向裂縫。該類型病害的裂縫一般較長(zhǎng)，多以單條裂縫的形式出現(xiàn)，是由溫差及路基沉陷不均造成的[5]。②龜裂。龜裂是指在高等級(jí)公路修建期，路面未壓實(shí)或路基下陷等因素造成的小網(wǎng)格狀的裂縫。③塊裂。塊裂是指路面因年久失修在路面產(chǎn)生的形狀不規(guī)則的大塊網(wǎng)格狀裂縫。

2 高等級(jí)公路路面病害的常見原因

2.1 裂縫

裂縫包括橫向裂縫、縱向裂縫等。

2.1.1 橫向裂縫

造成路面橫向裂縫的原因有溫度變化、地基變形、疲勞裂縫及車輛行駛荷載等。

溫度變化引起的橫向裂縫：根據(jù)瀝青混凝土熱脹冷縮的性質(zhì)，其在高溫下應(yīng)力吸收能力良好。山區(qū)氣溫隨海拔高度的升高而降低，晝夜溫差大，會(huì)在瀝青層中造成溫度應(yīng)力，在溫度應(yīng)力的持續(xù)作用下，瀝青層因溫差變化而產(chǎn)生溫度疲勞裂縫[6]。

反射裂縫：若路面使用半剛性基層材料，則成型后存在明顯的裂縫，其裂縫間距多在15～30 m 之間[7]。在車輛行駛負(fù)荷下，尤其是車輛超重時(shí)，半剛性底層就會(huì)產(chǎn)生大的拉應(yīng)力，造成基層開裂；在負(fù)荷反復(fù)作用下，裂縫就會(huì)逐步擴(kuò)展到瀝青層，使裂縫貫穿半幅路面或整個(gè)范圍。一般情況下，該裂縫呈規(guī)律的等距分布。

2.1.2 縱向裂縫

造成路面縱向裂縫的因素有路基填筑材料、施工質(zhì)量及車輛行駛的穩(wěn)定性等。

2.1.3 不規(guī)則裂縫

隨著通車時(shí)間的增加，路面會(huì)或多或少地在局部出現(xiàn)網(wǎng)裂及龜裂等不規(guī)則裂縫，并伴隨著槽狀或盆狀沉降，究其原因，主要如下：①素土層遇水后，路面承載力下降，并在拉伸作用下造成礦料疲勞破壞，從而出現(xiàn)不規(guī)則裂縫；②若施工質(zhì)量差，混合料攪拌不均，混合料含水量、壓實(shí)度及厚度不均，造成路面整體不均勻，在車輛荷載碾壓下，路面薄弱處就會(huì)出現(xiàn)槽狀或盆狀不規(guī)則裂縫。

2.2 水損壞

水損壞是路面早期常見的、同時(shí)也是破壞力最大的病害，主要包括網(wǎng)裂、翻漿及坑槽等，多發(fā)生在排水不暢的路段，挖開路面會(huì)看到積水或泥漿，水損壞不會(huì)造成路面全部被破壞，僅會(huì)在局部產(chǎn)生坑槽，尤其是行車量大的路段，主要原因是瀝青及混合料的離析產(chǎn)生的礦料集中，使局部地區(qū)的空隙過大，造成路面滲水并破壞路面。

2.3 沉陷

路面局部沉陷是路基壓實(shí)度欠缺，造成路面的橫向或縱向產(chǎn)生不均勻沉陷，并且路基壓實(shí)度低還會(huì)造成路基強(qiáng)度變低，路面因承載力下降而出現(xiàn)早期損壞。尤其是填挖結(jié)合部或高填方路段，由于碾壓機(jī)不能到達(dá)壓實(shí)位置，因此填方路段不能壓實(shí)，在后期出現(xiàn)沉陷。此外，橋頭沉陷也是路面常見的一種病害，尤其是橋涵洞填土壓實(shí)度不夠，造成橋頭跳車頻繁發(fā)生，原因是路面沉降量和橋梁基礎(chǔ)沉降量存在明顯差異。

2.4 車轍病害

車轍是路面在重車碾壓下形成的縱向帶狀凹槽，產(chǎn)生原因包括：①路面結(jié)構(gòu)層不合理導(dǎo)致各層受力不均；②不能很好地傳遞荷載應(yīng)力，造成應(yīng)力集中而出現(xiàn)變形；③路面厚度薄，導(dǎo)致荷載力不能承受而變形；④瀝青等礦料質(zhì)量不佳，不能耐受高溫導(dǎo)致路面失穩(wěn)。

3 高等級(jí)公路路面病害修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

3.1 裂縫的修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

3.1.1 普通瀝青灌縫

對(duì)于縫寬6 mm 內(nèi)的裂縫，應(yīng)用空氣壓縮機(jī)吹干凈塵土。對(duì)6 mm 以上的裂縫，要清理干凈縫隙內(nèi)的雜物并剔除松動(dòng)的縫隙，并用空氣壓縮機(jī)吹干凈塵土。然后在現(xiàn)場(chǎng)加熱瀝青，溫度為150 ℃左右，并用鐵壺或?qū)Ｓ萌萜靼褳r青灌入縫隙內(nèi)，澆灌2～3 遍。該法操作簡(jiǎn)單，所需設(shè)備及人員少，費(fèi)用低，效率高，不足之處是瀝青和縫隙粘結(jié)度不高，使用周期僅1 年，且夏季溫度高，有被車輛粘走溢出瀝青的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.2 溶劑型改良瀝青灌縫

該方法適用裂縫數(shù)量較多的情況，改良瀝青是在瀝青中加入SBR 等改良劑。使用方法為先清理干凈裂縫內(nèi)的雜物及塵土，然后在容器內(nèi)裝入改良瀝青，用氣泵灌入裂縫內(nèi)，重復(fù)2～3 次，直到灌縫材料和路面等高，在灌縫表面撒上細(xì)砂并抹平。

為了避免路面裂縫的出現(xiàn)，要做好路面養(yǎng)護(hù)：①在路線設(shè)計(jì)時(shí)要避免路線經(jīng)過洼地，若無法避開，要采取措施避免表層水流到路基上，并在路邊設(shè)置排水溝避免裂縫出現(xiàn)。②雨水容易滲入坡面路基，導(dǎo)致路基承載力下降。要在路基上側(cè)的坡面設(shè)計(jì)邊溝，截?cái)嗔飨蚵坊乃?，并設(shè)置盲溝，避免雨水涌入土層順流到路基下的地基中，并在合適位置建設(shè)涵洞，把水引到下坡位置排走。③若路基壓實(shí)度不夠，降雨時(shí)就會(huì)造成路基邊緣下沉，產(chǎn)生裂縫，所以施工時(shí)要著重做好路基邊緣的碾壓。④為了避免裂縫在結(jié)構(gòu)層的貫通，可在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置過渡層或鋪設(shè)應(yīng)力吸收層，從而緩解路面病害的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 水損害的修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

3.2.1 路面坑槽的修補(bǔ)方法

路面坑槽的修補(bǔ)方法如下：①本著圓洞方補(bǔ)的原則，測(cè)定坑槽的范圍及深度，并劃出和路面平行或垂直的修補(bǔ)輪廓線，將槽底及槽壁清理干凈。②在槽底及槽壁上涂上粘結(jié)瀝青，填充瀝青混合料。填充材料要盡量和原路面所用材料一致，根據(jù)實(shí)際情況采取熱拌法或冷拌法等，填充材料有乳化瀝青混合料或袋裝瀝青預(yù)拌乳化混合料等。③用平板夯壓實(shí)，填補(bǔ)部分要高出原路面2～4 mm，在后期經(jīng)車輛碾壓后即與路面持平。

3.2.2 麻面的修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

對(duì)于路面的輕微麻面，若路面瀝青層不貧油，在高溫時(shí)節(jié)撒上適量嵌縫料，將其填充到石料空隙中即可；對(duì)于大面積的麻面，要噴灑高黏度的瀝青，并撒上適當(dāng)?shù)那犊p料，使中間的麻面部門的嵌縫料更厚一些，路面接口處薄一些，然后碾壓成形。若路面瀝青量少，要先把路面松動(dòng)的礦料收集到一起，待氣溫升高到15 ℃以上時(shí)，噴灑適量的瀝青，并均勻撒上適當(dāng)?shù)拇稚盎蚴?，最后用壓路機(jī)壓平。

另外，應(yīng)根據(jù)水損壞的內(nèi)外因采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，做好路面防水排水，以把水損壞造成的損失降到最低。具體措施如下：①從表面將水封住，從表面排走水；②從路面中層封水，從表層排走水；③將路基表面封住，避免水從瀝青層出來浸泡基層；④若水滲入基層，要建設(shè)排水式基層。

3.3 沉陷的修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

第一，從源頭上消除沉陷。地基沉陷多是路面在自身及長(zhǎng)期的負(fù)荷下產(chǎn)生的沉降，是地基內(nèi)部各土層承載的作用力不同而發(fā)生的固結(jié)變形，所以要采取措施處理地基，避免地基下沉[8]。第二，避免橋頭填充物的固結(jié)變形。橋頭填充物的作業(yè)面小，使用壓路機(jī)不能正常碾壓，所以橋頭填充物的壓實(shí)度往往不夠并產(chǎn)生沉降。在施工時(shí)要在橋梁涵洞的臺(tái)背處填充石灰或水泥等礦料，并采取橋頭搭板的方式避免橋頭跳車[9]。

3.4 車轍的修補(bǔ)方法與養(yǎng)護(hù)措施

車轍的產(chǎn)生和瀝青的高溫抗剪切強(qiáng)度有直接的關(guān)系，所以要盡量選擇溫度性能良好的瀝青，從而提高瀝青的穩(wěn)定度，同時(shí)使用黏稠度較高的瀝青，以提高瀝青的抗變形能力[10]。對(duì)連續(xù)長(zhǎng)度小于30 m、深度8 mm 以下的車轍，可采取路面烘烤或耙松的方式，適當(dāng)添加新料并壓實(shí)。若車轍長(zhǎng)度超過30 m、深度超過8 mm，則采取路面上層或中上層銑刨的方式，并重新攤鋪路面。對(duì)深度超過8 cm 的車轍，可采取中上層銑刨的方式，并重新攤鋪路面。針對(duì)路面施工質(zhì)量差造成的車轍，在重新攤鋪路面前要先處理好路面，先將路面壓實(shí)，再重新攤鋪。

4 結(jié)論

高等級(jí)公路路面病害的原因是多方面的，與設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)等存在的不足相關(guān)，針對(duì)當(dāng)前高等級(jí)公路路面病害早期化的現(xiàn)狀，我們要優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)化施工管理、提高施工質(zhì)量，并縮短維護(hù)周期，做好后期維護(hù)工作，提高路面使用性能，從而延長(zhǎng)高等級(jí)公路使用壽命。