高速公路路面常見病害成因及養(yǎng)護(hù)治理技術(shù)

王鵬

（中交建筑集團(tuán)有限公司，北京 100022）

1 引言

目前，我國道路車流量逐年增加，車輛重載化趨勢(shì)愈發(fā)明顯，人們對(duì)高速公路的質(zhì)量提出了更高的要求。 但部分高速公路瀝青路面可能受內(nèi)、外部因素的影響，出現(xiàn)了各式各樣的病害，難以保障車輛的安全通行。 在此背景下，亟須明確高速公路瀝青路面的病害類型，探尋原因，采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)治理技術(shù)。

2 工程概況

南寧二環(huán)高速公路作為南寧市第二條環(huán)城高速公路的重要組成部分， 后期通車后交通量必定繁重， 有可能受車輛荷載、降雨侵蝕等多項(xiàng)因素的作用，從而路面出現(xiàn)裂縫、坑槽、沉陷等多種病害。 出于對(duì)道路質(zhì)量和交通安全的考慮，施工單位針對(duì)將來可能會(huì)發(fā)生的病害原因進(jìn)行調(diào)查與分析， 并在施工過程中采取處治措施，達(dá)到加強(qiáng)高速公路行車舒適性的效果。

3 高速公路路面病害的類型和成因

3.1 路面開裂病害

3.1.1 龜裂或網(wǎng)裂

如果高速公路路面的不規(guī)則裂縫未被及時(shí)處治， 會(huì)導(dǎo)致病害程度加重，逐步發(fā)展為龜裂或網(wǎng)裂。

關(guān)鍵成因如下：（1）路面的厚度不達(dá)標(biāo)或路面結(jié)構(gòu)形式不合理，成型路面的強(qiáng)度難以滿足使用要求，在反復(fù)的車輛荷載作用下逐步開裂。 （2）高速公路瀝青路面的施工方法不合理，例如， 瀝青混合料的配合比缺乏可行性， 性能未達(dá)到設(shè)計(jì)要求；瀝青混合料的拌和溫度未得到控制，不利于施工；瀝青與礦料的黏結(jié)不穩(wěn)定；攤鋪后未做充分的碾壓，瀝青混合料偏松散；基層的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，對(duì)上方路面結(jié)構(gòu)造成不利影響。 （3）瀝青路面微小裂縫處治不及時(shí)，雨水經(jīng)由裂縫向下滲透，對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕作用；車輛行駛至裂縫部位時(shí)，因輪胎的泵吸作用而大量吸出聚積在基層的灰漿，隨作用次數(shù)的增加，基層呈破碎狀和松散狀，上方的瀝青路面結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損，引起龜裂或網(wǎng)裂病害。

3.1.2 縱向裂縫

縱向裂縫的分布特點(diǎn)在于與路中線呈近似平行的位置關(guān)系，同時(shí)裂縫的寬度與長(zhǎng)度不一。

關(guān)鍵成因如下：（1）地基和填土在橫向缺乏均勻性，部分路表水向下滲入后聚積在地基中， 路面受此影響而產(chǎn)生縱向裂縫，通常此時(shí)的裂縫具有短而細(xì)的特點(diǎn)。 （2）路基填挖交界部位未開挖臺(tái)階，不利于路基的穩(wěn)定性，道路使用時(shí)路基發(fā)生側(cè)向位移，路面基層受損，路面縱縫隨之產(chǎn)生。 （3）路基局部壓實(shí)度偏低，在車輛荷載作用下發(fā)生不均勻沉降，沉降對(duì)路面穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，衍生出縱向裂縫。

3.1.3 橫向裂縫

橫向裂縫的分布特點(diǎn)在于與路面中心線呈近似垂直的位置關(guān)系，寬度存在差異，嚴(yán)重時(shí)貫穿路幅。

關(guān)鍵成因如下：（1）填土路堤縱向存在不均勻沉降，或?yàn)r青面層在車輛超載行駛時(shí)受到的拉應(yīng)力遠(yuǎn)超出其承受極限，引起橫向裂縫。 （2）瀝青混合料的溫度應(yīng)力迅速增加，應(yīng)力松弛速度較慢，存在強(qiáng)烈的拉應(yīng)變或收縮拉應(yīng)力，若此部分作用力超過混合料可承受的極限，將出現(xiàn)橫向裂縫。 （3）剛性路面的接縫或半剛性基層的裂縫未及時(shí)得到處治時(shí)， 將進(jìn)一步向路面延伸，迫使路面產(chǎn)生反射裂縫。

3.2 坑槽病害

坑槽的面積約為0.04 m2，深度普遍超過2 cm，屬于瀝青路面的常見病害。

關(guān)鍵成因如下：（1）表面層坑洞。 降雨進(jìn)入瀝青路面表層的混合料孔隙中，對(duì)道路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕作用；車輛快速行駛，產(chǎn)生的水壓力破壞混合料的穩(wěn)定性， 部分瀝青從碎石表面剝落，長(zhǎng)此以往，混合料發(fā)生松散，碎石隨著車輪的運(yùn)轉(zhuǎn)被甩出，隨著碎石散失量的增加，路面逐步產(chǎn)生坑洞。 （2）表面層和中面層的坑洞。 雨水滲入深度大，到達(dá)瀝青路面的表面層和中面層，侵蝕面層結(jié)構(gòu)；車輛行駛時(shí)對(duì)瀝青混合料產(chǎn)生作用力，使兩層的部分碎石從瀝青上剝落，由于材料分布的異常，出現(xiàn)不規(guī)則裂縫，后續(xù)反復(fù)受到車輛的荷載作用，出現(xiàn)向外側(cè)推擠以及變形現(xiàn)象，最終在表面層和中面層出現(xiàn)坑洞。 （3）降水大量聚積在半剛性基層頂面，車輛行駛時(shí)對(duì)水產(chǎn)生較強(qiáng)的壓力，基層的混合料由于外力作用，由密實(shí)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮顟B(tài)，基層表層的細(xì)料被沖刷，與水結(jié)合后產(chǎn)生灰漿并向上擠壓，觀察此時(shí)的路面發(fā)現(xiàn)其存在明顯的坑洞。

3.3 松散病害

高速公路瀝青路面松散病害的關(guān)鍵成因如下：（1）瀝青混合料運(yùn)輸時(shí)缺乏保溫措施，到場(chǎng)混合料的溫度未達(dá)到要求，或運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后未及時(shí)投入使用，混合料的溫度下降，不滿足攤鋪和碾壓的溫度要求，施工后出現(xiàn)質(zhì)量問題。 （2）瀝青混合料過度拌和，黏結(jié)力降低。 （3）瀝青混合料的含泥量高或集料偏潮濕，不利于礦料與瀝青的穩(wěn)定黏結(jié)，混合料松散；或在降雨天氣攤鋪，降雨削弱瀝青的黏結(jié)力，也會(huì)引起松散。 （4）瀝青混合料的細(xì)料偏少，油石比偏低，攤鋪過程中粗集料大量聚集至某特定的區(qū)域，路面材料分布不均，引起局部松散。 （5）瀝青路面施工活動(dòng)發(fā)生在低溫環(huán)境中，路面成型效果差，嵌縫料在車輛荷載作用下脫落，嚴(yán)重時(shí)引起大范圍的松散病害。

3.4 沉陷病害

高速公路瀝青路面沉陷病害的關(guān)鍵成因如下：（1）基層強(qiáng)度不足，難以承受自然因素作用和車輛荷載作用，引起小面積沉陷； 填方路基或土基發(fā)生不均勻沉降， 引起大面積沉陷[1]。（2）在行車荷載的反復(fù)作用下，剛性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)與柔性路堤連接部位失穩(wěn)下沉，同時(shí)存在填土自重作用，加劇下沉病害。

3.5 車轍病害

高速公路瀝青路面車轍病害的關(guān)鍵成因如下：（1）瀝青混合料的細(xì)集料偏多，未形成穩(wěn)定的嵌鎖結(jié)構(gòu)或拌和時(shí)過量摻入瀝青，均會(huì)影響瀝青混合料的熱穩(wěn)定性，成型路面的車轍病害發(fā)生率高。 （2）雨水滲入基層表面而侵蝕粉料，迫使基層表面發(fā)生軟化，車輛行駛時(shí)產(chǎn)生明顯的車轍。 （3）瀝青面層施工時(shí)未充分壓實(shí)，路面在車輛荷載作用下發(fā)生下陷，顯現(xiàn)出車轍[2]。

4 高速公路路面病害養(yǎng)護(hù)治理技術(shù)

4.1 病害治理現(xiàn)場(chǎng)的安全布控

按短期養(yǎng)護(hù)布控病害治理現(xiàn)場(chǎng)， 在緊急停車帶內(nèi)行駛至距警告區(qū)上游50～100 m 處開啟警報(bào)器導(dǎo)向燈；作業(yè)車輛駛至警告區(qū)后停車，布置第一塊標(biāo)志，車輛繼續(xù)行駛，到達(dá)第二塊標(biāo)志上游50～100 m 時(shí)由安全員下車布控，引導(dǎo)過往車輛減速并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交通條件進(jìn)行改道行駛， 這期間將第二塊標(biāo)志放置到位。 按前述提及的方法有序作業(yè)，直至警告區(qū)內(nèi)各標(biāo)志均布設(shè)結(jié)束為止。 在確認(rèn)各標(biāo)志均無誤后，在主車道擺放隔離設(shè)施，用于分隔病害治理現(xiàn)場(chǎng)和周邊道路；安全員撤至隔離區(qū)，為過往車輛提供交通引導(dǎo)，使其減速、改道行駛。 同時(shí)，隨車輛布置過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)等區(qū)域的封閉設(shè)施。

4.2 裂縫病害的治理

4.2.1 龜裂與網(wǎng)裂的治理

若基層強(qiáng)度達(dá)標(biāo)， 可按照如下方法進(jìn)行病害治理：（1）規(guī)范施工乳化瀝青稀漿封層，厚度以3～6 mm 為宜。 （2）先鋪貼土工布，再噴灑瀝青，最后加鋪上封層。 （3）改性瀝青的薄層罩面。 （4）單層瀝青的微表處治或改性瀝青的薄層罩面也是龜裂與網(wǎng)裂病害治理的有效方法。

4.2.2 縱縫與橫縫的治理

根據(jù)裂縫寬度采取合適的治理措施：（1）縫寬＜5 mm：用空氣壓縮機(jī)將裂縫中的雜物清理干凈， 從一端開始向另一端推進(jìn)，再往返多次清理，保證裂縫內(nèi)無雜物；從縫的一端灌注乳化瀝青， 逐步向另一端延伸， 將乳化瀝青全面填充至裂縫內(nèi)；向裂縫中填入過篩處理后的細(xì)砂或石屑；安排質(zhì)量檢查，若無誤可開放交通。 （2）縫寬＞5 mm：檢查病害部位，確定縱縫或橫縫的分布情況，用切割機(jī)沿縫破損邊緣做切割處理，將縫邊緣修整至規(guī)則狀態(tài)；向修整部位分層填筑、壓實(shí)熱拌瀝青混合料，直至填充材料與兩側(cè)路面平順銜接為止。 對(duì)于基層的裂縫，按照先清理裂縫再灌注填充的方法進(jìn)行施工，填充材料選擇水泥砂漿或水泥漿。

4.3 坑槽病害的治理

4.3.1 熱拌材料修補(bǔ)法

1）根據(jù)坑槽病害的分布特點(diǎn)用直尺劃出坑洞的輪廓線，適度開槽直至到達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層為止。 成型槽壁需保持垂直與穩(wěn)定，病害區(qū)域的各類松散料均需清理干凈，最終形成長(zhǎng)方形或正方形的規(guī)整坑洞。

2）向坑槽注入壓縮空氣，用于清理粉塵及其他雜物，或用電吹風(fēng)清理，隨后選取與原路面結(jié)構(gòu)材料級(jí)配一致的混合料填補(bǔ)。

3）向清理后的槽壁和槽底均勻涂刷黏結(jié)瀝青，再向槽內(nèi)填入瀝青混合料[3]。填筑深度較大時(shí)，劃分為多層，依次進(jìn)行各層的填筑和碾壓。 粗細(xì)混合料需均勻攤鋪到位，將坑槽容積的15%～20%作為填入混合料的虛方量控制標(biāo)準(zhǔn)， 同時(shí)要求坑槽邊緣填入細(xì)料。

4）經(jīng)過瀝青混合料的填筑后，清理坑槽邊緣的廢料，用壓路機(jī)碾壓。 首先進(jìn)行靜壓， 對(duì)壓縫部位做1～2 遍的碾壓處理后，轉(zhuǎn)向中心位置繼續(xù)碾壓；隨后用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行振壓，先橫向后縱向，碾壓3～5 遍。

4.3.2 冷料修補(bǔ)法

施工思路與熱拌的挖槽方式基本一致， 即修整瀝青路面的坑槽，清理槽底的雜物；均勻涂刷黏層油，按1.1～1.3 的松鋪系數(shù)填筑常溫混合料；填筑后安排壓實(shí)，待修補(bǔ)部位平整且密實(shí)后，開放交通。

4.4 松散病害的治理

瀝青路面存在大面積松散病害時(shí)， 檢查并確定病害的影響范圍，將松散部位清理干凈，先噴瀝青后撒石屑，用輕型壓路機(jī)碾壓至密實(shí)狀態(tài)。 瀝青路面松散由于黏結(jié)料老化所致時(shí)，完全挖除松散部位，按原路面結(jié)構(gòu)要求重新施作面層。

4.5 沉陷病害的治理

路面局部沉陷且有裂縫時(shí)，按如下步驟進(jìn)行病害治理：清理沉陷部位的雜物→均勻涂刷黏層瀝青→填充瀝青混合料并壓實(shí)。 路面坑槽由路基沉陷所致時(shí)，按坑槽修補(bǔ)的方法治理。路面坑槽由基層結(jié)構(gòu)受損所致時(shí)，首先治理基層，再按原路面面層結(jié)構(gòu)的施工要求重新施作面層。

4.6 車轍病害的治理

（1）縱向車轍：銑刨車轍，清理雜物，重新攤鋪瀝青面層。（2）橫向車轍：清理凸出部位，向波谷涂刷黏層瀝青，最后填筑與壓實(shí)瀝青混合料。 （3）車轍病害與基層混合料的水穩(wěn)定性差、強(qiáng)度不足有關(guān)時(shí)，先補(bǔ)強(qiáng)，后鋪筑。

5 結(jié)語

綜上所述， 高速公路瀝青路面的病害形式包含裂縫、坑槽、車轍等，各類病害對(duì)路面的完整性和力學(xué)性能產(chǎn)生影響，出于對(duì)公路質(zhì)量和車輛通行安全的考慮， 必須采取養(yǎng)護(hù)治理技術(shù)。 經(jīng)過本文的分析，提出瀝青路面的常見病害類型、成因及治理技術(shù)，以提高高速公路的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。