高速公路瀝青路面病害分析與處治對策

張萬隆

（河北雙盛交通勘察設計有限公司，河北 滄州 061000）

1 引言

高速公路作為現(xiàn)代化交通工具中不可或缺的一種，它的建設對社會經濟發(fā)展和人民生活水平的提高具有重要的推動作用。然而，隨著高速公路使用年限的增長，其路面病害的發(fā)生率不斷上升，給公路的使用壽命和行車安全帶來威脅。因此，對高速公路瀝青路面病害的分析和處治具有重要的理論和實踐意義。本文旨在分析高速公路瀝青路面病害的發(fā)生原因和種類，提出相應的處治對策，為高速公路路面的建設、設計等提供參考依據。

2 瀝青路面常見病害及原因分析

2.1 變形類病害

變形類病害由車輛荷載、路面結構設計不當、材料老化等因素共同作用下引起，主要有車轍和沉陷兩種類型。

2.1.1 車轍

車轍作為瀝青路面中特有的病害類型，其本質上即車輛輪跡在縱向上形成的下凹現(xiàn)象[1]。根據車轍病害形成的原因劃分，車轍可分為結構型車轍、流動型車轍、壓密型車轍和磨耗型車轍4 種，如圖1 所示。（1）結構型車轍是因行車荷載超出路面結構所能承受的能力而造成公路的各結構層產生永久變形，一般車轍寬度較大，在車轍兩側無凸起現(xiàn)象，車轍斷面成“V”形。（2）流動型車轍是在高溫和車輛荷載反復作用下，瀝青路面發(fā)生永久變形或塑性流動變形，最終形成車轍。流動型車轍橫斷面呈“W”形，車胎輪跡處瀝青路面下陷，兩側路面上凸，在彎道處存在外壓現(xiàn)象。（3）壓密型車轍是瀝青混合料鋪筑期間，碾壓不密實，導致瀝青路面壓實度、密實度不達標。高速公路開通使用后，在車輛荷載的作用下形成，屬于一種非正常車轍。（4）在寒冷區(qū)域，地面易結冰打滑，為確保行駛安全，會給車輛輪胎加裝防滑鏈等，造成瀝青路面抗磨耗層磨損，進而形成車轍，即磨耗型車轍。在我國，此類車轍相對較輕，并不多見。

圖1 車轍類型

根據以往相關研究表面，瀝青面層厚度越大，越易形成車轍。對車轍范圍瀝青路面開展鉆芯取樣研究表明，車轍范圍瀝青混合料內部瀝青發(fā)生了移動，導致上面層瀝青混合料含油量升高，而下面層瀝青混合料則離析較嚴重。

2.1.2 沉陷

路面沉陷主要由路基不穩(wěn)定沉降引起，根本原因為路基壓實度不合格，進而導致路基抗壓承載力較弱。部分區(qū)域路基填筑時，大型碾壓設備難以壓實到位，壓實效果較差，造成開通運營后出現(xiàn)較大沉降而發(fā)生沉陷。橋頭跳車則是典型的由路面沉陷引發(fā)的現(xiàn)象。

2.2 松散類病害

松散類病害究其原因是路面材料出現(xiàn)了松散或失穩(wěn)，主要表現(xiàn)為瀝青路面的凹陷、坑槽等病害形態(tài)[2]。水滲入瀝青和集料結合部位后，會破壞集料與瀝青膜二者的結合，造成瀝青混合料黏結力降低甚至喪失，從而引發(fā)松散類病害。根據松散類病害形態(tài)特征劃分，主要由松散及坑槽兩種類型。

2.2.1 松散

松散病害本質上是瀝青和集料二者發(fā)生脫離的現(xiàn)象，一般發(fā)生于瀝青路面表面或局部，其中以車輛行駛輪跡處最為嚴重。瀝青路面產生松散病害的主要原因是原材料質量不合格或瀝青混合料的配合比不合理，導致瀝青混合料黏結力不足，隨著瀝青不斷老化，易出現(xiàn)松散。

2.2.2 坑槽

坑槽即瀝青路面上出現(xiàn)的凹陷和坑洞，其屬于龜裂、松散等病害進一步發(fā)展的結果。當路面出現(xiàn)龜裂、松散等病害時，水會從病害處滲入路面，并在基層表面停留。在車輛荷載的反復作用下，水會沖刷基層細料并逐漸形成泥漿，使瀝青面層和基層脫離。泥漿在車輛荷載擠壓下，通過面層裂縫或混合料內部空隙被擠至路面表面，導致瀝青面層產生網狀裂紋，部分小塊碎裂面層或基層材料被車輪帶走，逐漸形成坑槽，并不斷擴大。此外，機械損傷和油污染也是坑槽形成的主要原因之一。

2.3 裂縫類病害

裂縫病害通常包括橫向裂縫、縱向裂縫及不規(guī)則裂縫，其作為瀝青路面最普遍、最早出現(xiàn)的一種病害，伴隨道路整個壽命周期，并隨時間延長而逐步加重[3]。裂縫早期不會對路面形成損害，但隨著雨水沿裂縫滲入路面結構，路面強度會隨之降低，進而破壞瀝青路面結構。

2.3.1 橫向裂縫

橫向裂縫通常呈現(xiàn)為瀝青路面上近似于橫向的線性裂縫，裂縫深度一般位于路面結構層下方。橫向裂縫主要是瀝青路面的伸縮變形能力不足，受氣溫變化等因素的影響導致路面溫度伸縮不一致，沿路面橫向方向發(fā)生位移、張拉和擠壓，從而引起路面出現(xiàn)裂縫。

2.3.2 縱向裂縫

縱向裂縫是瀝青路面中最為普遍的裂縫類型之一，形態(tài)和分布特點與橫向裂縫存在較大差異，其主要沿路面縱向方向分布，形成一定數(shù)量的狹長裂縫?？v向裂縫的產生原因主要包括兩方面：一是瀝青面層攤鋪過程中，分幅接縫處理不當，加之車輛荷載和自然環(huán)境的影響，逐步產生裂縫；二是路基壓實度不足或路基邊緣因水害而出現(xiàn)不均勻沉陷，尤其以高填方路段最為普遍。

2.3.3 不規(guī)則裂縫

不規(guī)則裂縫形態(tài)較復雜且不規(guī)則，一般呈現(xiàn)為波浪狀或蛇形狀，裂縫深度和長度極為不均勻，甚至可能在不同部位出現(xiàn)不同形態(tài)。產生不規(guī)則裂縫的原因多種多樣，可能由瀝青路面和基層之間的失穩(wěn)引起，亦可能由基層松動或被水侵蝕所引起。

2.4 其他病害

2.4.1 凍脹與翻漿

在寒冷的冬季，因氣候問題較低，道路基層內水分發(fā)生凝固結冰，進而導致路面脹裂；氣候溫度上升后，冰發(fā)生融化，進而對基層產生軟化而形成泥漿，在車輛荷載碾壓下，泥漿被擠出路面，最終形成翻漿。

2.4.2 泛油

泛油是路面發(fā)生瀝青偏移的一種病害，通常出現(xiàn)在行車道，呈間斷線或者黑色連續(xù)線。當瀝青混合料中瀝青含量較高，或瀝青材料較稀時，在高溫條件下，受車輪碾壓會導致瀝青混合料中瀝青被擠出，進而產生泛油現(xiàn)象。

2.4.3 磨光

路面磨光是指瀝青路面長期受行車和氣象條件的影響，表層的瀝青磨損嚴重，導致路面的表面粗糙度降低，甚至出現(xiàn)光滑、波浪等現(xiàn)象。磨光會改變?yōu)r青路面的紋理和表面形貌，大幅度降低路面的抗滑性能。在高等級路面中，磨光病害較為常見，其最大危害為降低行車安全，特別是在雨天路面有積水的情形下。

3 瀝青路面病害的處治對策

為從根源上處治瀝青路面常見病害問題，結合多年工作實踐經驗，從問題根源出發(fā)，針對具體問題進行具體分析。以下針對幾種最常見病害的處治措施進行介紹。

3.1 車轍病害的處治對策

在日常巡視期間，一旦發(fā)現(xiàn)車轍病害，應及時進行處治。車轍病害的產生主要是由瀝青面層過度磨損及基層不穩(wěn)定造成，處治步驟一般為：先采用銑刨機等設備將車轍病害區(qū)域的舊瀝青翻松、清理，噴灑0.3～0.5 kg/m3黏層油，再選擇與原路面結構相同的瀝青混合料進行攤鋪、壓實，在平整度、壓實度符合要求后，病害處理結束。對于基層不穩(wěn)定造成的車轍，應先清除不穩(wěn)定基層后再進行面層的重新鋪設[4]。

3.2 裂縫病害的處治對策

對裂縫類病害處治，首先應做好相關準備工作，包括處治材料、機械設備準備等。其中，材料主要為填充料、裂縫貼等，機械設備主要包括灌縫機、石屑撒布裝置、高壓熱空氣吹烤噴槍以及壓路機等。具體操作步驟如下：（1）選縫。以橫向裂縫為例，應選擇無沉陷、無啃邊及無網裂的裂縫，對不滿足此條件且寬度大于5 mm 的裂縫，則需采取挖補方式進行處治。（2）開槽、清縫。清除裂縫內雜物、灰塵，確保界面干凈、黏結牢靠。（3）烘干、灌縫。采用噴槍將槽口進行加熱，將加熱好的瀝青或者乳化瀝青灌入裂縫內，再撒布一層碎石屑，并對其掃勻壓實。對輕微裂縫，可選擇裂縫貼進行處治，經壓實后可快速修補。

3.3 坑槽病害的處治對策

對于路面上出現(xiàn)的坑槽病害，需展開實地勘察與技術分析，根據病害程度選擇不同方法進行處理[5]。對于僅路面面層存在部分坑槽而基層完好的病害，可遵照“圓洞方補”的原則進行處理。具體處治步驟：（1）將坑槽周邊進行切割處理，并將坑槽清理干凈，露出堅實且穩(wěn)定的底層，保持干燥狀態(tài)；（2）均勻灑布黏層油，以加強槽底及槽壁的黏結力；（3）攤鋪新瀝青路面，瀝青混合料應與原路面材料一致，并做好槽邊密封處理。對于坑槽較深的病害，需將破壞的基層部分挖除、修補后，再攤鋪瀝青混合料并進行灌縫處理。在低溫潮濕季節(jié)，可以采用乳化瀝青結合料修補路面；在寒冷季節(jié)，可以采用舊路面廢棄材料進行臨時填補，待氣候好轉后再按相關要求進行修補處治。

3.4 沉陷病害的處治對策

路面輕微下沉且無破損，深度小于20 mm 時，可不進行處理。路面下沉嚴重，深度大于20 mm，但路基與基層密實穩(wěn)定，僅需修補面層，并根據路面的損壞狀況選擇針對性的處治措施。若瀝青路面下沉后，未出現(xiàn)損壞或僅出現(xiàn)少量輕微裂縫，可在下沉部位噴灑黏層瀝青，再采用瀝青混合料將下沉部分進行填補，隨后進行壓實、平整。若瀝青路面破損嚴重，礦料已出現(xiàn)松動、脫落并形成坑槽的，應選擇挖補方法進行面層修復處治。對于因路基或基層遭破壞而引發(fā)的路面沉陷病害，應先處理基層后，再重新攤鋪瀝青面層。

4 結語

綜上所述，高速公路作為我國交通運輸?shù)闹匾M成部分，其路面病害的發(fā)生和處治一直是公路維護和管理的重要議題。基于此，文章對高速公路瀝青路面的常見病害展開了深入的分析，提出了針對性的處治對策，并提出了相應的對策和建議，對我國高速公路瀝青路面病害的分析和處治具有重要的理論和實踐意義。