瀝青公路路面常見病害分析與處治研究

萬金鵬

摘 要：公路路面病害的精準識別與分析，是道路運營管理的重要內(nèi)容，針對不同類型病害進行針對性處治，才能夠有效提升病害治理水平，為道路運行安全提供堅實保障。近些年來，隨著公路交通流量的不斷加大，病害分析技術(shù)也朝向多元化方向發(fā)展。文章在說明瀝青公路路面常見病害類型基礎(chǔ)上，說明幾種較為常見的病害識別方法，并提出路面病害處治體系，以此為運維養(yǎng)護工作開展提供參考，為提升公路交通運營水平起到應有促進作用。

關(guān)鍵詞：瀝青公路 路面病害 分析 處治

瀝青路面主要分布在農(nóng)村低等級公路中，養(yǎng)護作業(yè)所能夠投入的資金和人力物力較為有限，養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展也較為緩慢。近些年來，隨著道路交通承載力不斷增加，傳統(tǒng)季節(jié)性養(yǎng)護方式，已經(jīng)難以滿足養(yǎng)護作業(yè)要求，導致路面破損嚴重。在公路運維管理工作中，必須要實現(xiàn)對常見病害類型的精準分類，并采用科學方法實現(xiàn)對病害類型和發(fā)生程度的精準分析，制定有效的病害處治體系，及時采取相應措施進行處理，以此才能夠有效規(guī)避病害現(xiàn)象加劇，為道路行駛安全提供堅實保障。

1 瀝青公路路面常見病害類型

1.1 裂縫病害

裂縫是瀝青公路路面最為常見的病害，受瀝青路面材質(zhì)性能、施工技術(shù)、路面載荷等多方面因素影響，在長期運行過程中，必然會出現(xiàn)不同程度的裂縫現(xiàn)象。裂縫病害主要有三種類型：（1）橫向裂縫，主要是由于基礎(chǔ)承載力不足、沉降不均勻、車輛載荷過大等原因造成，呈現(xiàn)與道路中心線垂直特征。（2）縱向裂縫，主要是由于載荷過大、溫差過大、水分浸潤等因素造成，呈現(xiàn)與道路中心線平行特征。（3）網(wǎng)狀裂縫，又被稱為龜裂，主要是由于車輛重載和沖擊作用，瀝青材料受紫外線照射和氧化等作用造成，呈現(xiàn)不規(guī)則、塊狀分布特征。以裂縫寬度是否超出3mm、支縫數(shù)量多少為標準，可以將裂縫病害程度為重、輕兩個基本

1.2 松散類破壞

松散類破壞病害在瀝青路面邊緣部位較為常見，如有出現(xiàn)裂縫或坑槽又沒有進行及時處治情形下，也會出現(xiàn)不同程度的松散類破壞。松散類破壞主要有兩種形式，一是松散破壞，主要原因是由于長期的紫外線照射、水分及溫度作用，加上道路使用頻率過高、超載問題嚴重等因素影響，使得路面瀝青老化變硬、彈性不足，失去軸向拉力的抵抗能力，進而出現(xiàn)龜裂及變形等影響道路正常運行問題；二是坑槽類破壞，主要是由于車輛重載及摩擦力等因素導致，在冬季氣溫較低時，容易出現(xiàn)坑槽或龜裂現(xiàn)象，同時在夏季高溫作用下，路面軟化變形較為嚴重，也會導致坑槽病害發(fā)生。松散類破壞的嚴重程度，主要是依據(jù)發(fā)生面積大小，以及脫皮、麻面及露骨現(xiàn)象是否嚴重來判斷。

1.3 變形類破壞

變形類破壞同樣是瀝青路面較為常見的病害，在公路養(yǎng)護作業(yè)中，變形現(xiàn)象通?？梢苑譃槿N類型：一是車轍病害，由于車輛行駛路線長期固定，對特定部位產(chǎn)生持續(xù)性壓力和磨損作用，導致車轍現(xiàn)象較為嚴重。同時受天氣和氣候因素影響、路面維護不及時等因素影響，也會導致車轍病害發(fā)生。二是沉降病害，這類病害產(chǎn)生，主要是由于路基結(jié)構(gòu)較差，在長期受力作用下，出現(xiàn)塑性變形或沉降現(xiàn)象。同時在部分降雨量較大、排水不暢和重載車輛較多的路段，也會出現(xiàn)不同程度的沉降現(xiàn)象。三是波浪擁包病害，這類病害產(chǎn)生原因，主要在于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、材料選擇和配比不當、車輛荷載頻繁等因素。變形類破壞的嚴重程度，主要是依據(jù)沉降深度判定，如車轍槽深大于15mm、波浪擁包的波峰波谷高差大于10cm，即可認為變形較為嚴重。

1.4 其他類破壞

除上述主要病害類型外，在瀝青公路養(yǎng)護作業(yè)中，泛油和磨光也是較為常見的病害現(xiàn)象。泛油主要是由于前期施工或養(yǎng)護時瀝青中的含油量過高，在高溫作用下導致泛油；或是路面長期積水導致水分滲入面層過多，也會導致泛油病害發(fā)生。磨光則是指路面表層粗糙度不足，，摩擦力下降，對道路行駛安全產(chǎn)生影響，病害發(fā)生主要是由于車輪長期摩擦、瀝青高溫軟化、雨水或冰雪沖刷等原因?qū)е?。泛油病害會導致道路表面形成瀝青膜，磨光則會導致路面過于光滑，都會導致不同形式的道路交通安全問題。

2 瀝青公路路面病害的識別方法

2.1 傳統(tǒng)病害檢測技術(shù)

瀝青公路路面病害發(fā)生，對行車安全和公路運行壽命具有直接影響，在公路養(yǎng)護作業(yè)中，形成多種形式的病害檢測技術(shù)，利用合適的檢測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對病害類型和發(fā)生程度的精準識別，為制定具體處治措施提供參考依據(jù)[1]。傳統(tǒng)病害檢測技術(shù)主要包括如下幾種：一是聲波檢測法，利用特定頻率聲波在檢測對象中的傳播特征差異，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況的精準評估。二是彎沉檢測法，利用穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀或脈沖式動力彎沉儀對路面彎沉情況進行精準檢測。三是摩擦系數(shù)檢測法，通過縱向和橫向的抗滑摩擦系數(shù)檢測，評估道路抗滑性能。四是數(shù)字鉆孔成像檢測技術(shù)，通過多種技術(shù)的聯(lián)合應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對路基路面病害現(xiàn)象的精準檢測。傳統(tǒng)病害檢測基技術(shù)在常規(guī)性病害檢測中，具有良好應用效果，但是難以實現(xiàn)大規(guī)模、全面性的病害檢測，且工作效率較為低下，已經(jīng)難以適應當前公路養(yǎng)護作業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求。

2.2 路面裂縫目標檢測方法

基于YOLOv5網(wǎng)絡(luò)的路面裂縫檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)瀝青路面裂縫病害的精準評價，在當前路面病害分析中，也具有良好的應用效果?；诟倪MYOLOv5網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒛繕藱z測任務轉(zhuǎn)化為回歸問題，利用圖像網(wǎng)格劃分特征，實現(xiàn)對目標的精準檢測。在搭建檢測系統(tǒng)后，對裂縫二值圖像進行細化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對裂縫形狀和連通性的精準處理，并得出裂縫長度、寬度等具體參數(shù)的計算結(jié)果。利用所得到的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對道路安全性的精準評估，預判道路運行壽命，制定合適的維護計劃和時間表，有效降低整體養(yǎng)護成本。

2.3 機器視覺檢測分析

機器視覺檢測在瀝青路面坑槽病害檢測中具有良好的應用效果，利用無人機結(jié)合機器視覺分析技術(shù)，通過搭建病害三維模型，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍路面中坑槽病害的精準識別，以此有效提升公路養(yǎng)護作業(yè)效率。機器視覺檢測分析包括兩個環(huán)節(jié)，第一步是利用無人機采集坑槽病害圖片數(shù)據(jù)，并采用合適算法搭建病害三維模型。在模型搭建完成后，利用預處理將坑槽部位分隔并提取出來[2]。第二步是對路面坑槽損害因素進行計算，利用計算所得出的病害損害面積、體積及最大深度等，實現(xiàn)對所有部位坑槽病害情況的整體評價，為制定處治措施提供參考。利用機器視覺檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對整條道路或一次外業(yè)采集中所有坑槽病害情況的全面檢測，有效提升檢測結(jié)果精準性，改變傳統(tǒng)養(yǎng)護作業(yè)中病害分析不全面、不精準問題，推動養(yǎng)護作業(yè)效率不斷提升。

2.4 三維探地雷達識別

三維探地雷達識別技術(shù)是基于電磁波在低下結(jié)構(gòu)物傳播過程中，不同材料反射和折射的波相、振幅差異，實現(xiàn)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況的精準判斷。在瀝青公路路面隱性病害識別中，具有良好的應用效果。三維探地雷達識別系統(tǒng)主要由探地雷達主機、探地雷達天線、雷達數(shù)據(jù)采集軟件、雷達數(shù)據(jù)處理軟件等部分組成。以某瀝青公路路段為例，初步判定路面存在基層松散和層間結(jié)合不良等問題，無法滿足道路安全穩(wěn)定運行要求。采用三維探地雷達識別技術(shù)對病害發(fā)生情況進行評估，先是要搭建正常路面結(jié)構(gòu)雷達特征圖譜，再根據(jù)雷達系統(tǒng)所測定的數(shù)據(jù)，分析深度、含水率、尺寸等層間結(jié)合和基層松散類病害雷達特征圖譜的影響。在進行對比分析后發(fā)現(xiàn)，層間結(jié)合不良病害發(fā)生部位，圖譜成明暗交錯扭曲狀，且有兩黑一白或兩白一黑相夾特征[3]?；鶎铀缮㈩惒『D譜則呈現(xiàn)明暗交錯的彎曲層狀破碎特征。兩種病害發(fā)生越深，圖譜就約模糊；含水量越高，病害發(fā)生部位的反射強度就越高；病害尺寸越大，在圖譜上顯示的面積就越大。根據(jù)這些特征，能夠?qū)崿F(xiàn)對病害發(fā)生部位及程度的精準判斷。

3 瀝青公路路面病害的處治體系構(gòu)建

3.1 精準評估路面結(jié)構(gòu)破損情況

當前我國公路建設(shè)中，瀝青路面主要有瀝青貫入式路面、瀝青碎石路面、瀝青表面路面三種形式，不同結(jié)構(gòu)類型的施工工藝、運行特征、承受載荷能力也有較大差異。同時受周邊地質(zhì)環(huán)境、氣候、車流量等多種因素影響，路面結(jié)構(gòu)破損情況也存在較大偏差。傳統(tǒng)養(yǎng)護作業(yè)方式中，主要是采用季節(jié)性養(yǎng)護方式進行病害處治，病害治理效果較差，成本浪費嚴重，已經(jīng)難以適應當前公路交通運行要求[4]。因此在養(yǎng)護管理工作中，必須要以新型理念為指引，采用合理方法實現(xiàn)對路面結(jié)構(gòu)破損情況的精準評估。利用合理的檢測方式，結(jié)合數(shù)據(jù)分析手段，對病害發(fā)生情況進行動態(tài)預測，在病害發(fā)生較輕的前期階段，提前采取針對性的處治措施，以此才能夠有效規(guī)避病害加劇，為道路交通安全穩(wěn)定運行提供堅實保障。

3.2 針對具體病害采取處治措施

3.2.1 裂縫病害的處治

當前公路養(yǎng)護作業(yè)中，通常是采用灌縫工藝進行裂縫病害治理，利用合適規(guī)格的密封膠對裂縫部位進行灌縫處理，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、低成本的病害處治。在灌縫工藝應用中，首先要根據(jù)裂縫病害發(fā)生程度，選擇具有良好流動性、回復彈性、良好高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性的道路密封膠。施工環(huán)境溫度應當保持10～25℃之間為宜，避免溫度過低或過高對材料性能產(chǎn)生影響，施工后路面耐久性不足。在施工作業(yè)前，應當做好機械、人員、材料物資等方面準備。灌縫施工工藝主要包括如下流程：（1）擴縫處理，使用專用瀝青路面擴縫機，沿裂縫走向進行擴充，處理后的裂縫寬度保持在1～1.5cm之間，深度保持在1.5～2.0cm之間。（2）吹縫，擴縫完成后及時使用小型吹風機進行吹掃，或使用工具將大塊雜物清除，確?？p隙兩側(cè)30cm范圍內(nèi)清潔，避免對灌縫質(zhì)量產(chǎn)生影響。（3）預熱烘干，使用乙炔噴槍進行處理，確?？p隙內(nèi)達到干燥狀態(tài)為止，確保膠體與裂縫內(nèi)壁充分黏合。（4）灌縫，將膠體均勻灌入裂縫，并由專門人員處理管道，確保膠體能夠完全灌滿裂縫又不能流淌至裂縫外部位置。（5）養(yǎng)護，在填充飽滿后，靜待溫度降低，在膠體上撒上適量細砂，避免輪胎粘附新膠而對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3.2.2 坑槽病害的處治

根據(jù)不同地區(qū)瀝青路面運行環(huán)境特征和病害發(fā)生情況，坑槽病害可以采用三種方式進行處治：一是填料式修補，是針對病害發(fā)生不嚴重、降雨量較大季節(jié)的路面養(yǎng)護作業(yè)，采用的臨時性修補措施，將坑槽清理到位后，填入密級配熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料等合適的填充材料，并使用帶有振動裝置的壓路機或平板機進行壓實，通過處理消除坑槽現(xiàn)象，確保道路交通穩(wěn)定運行。二是挖填式修補，在小修保養(yǎng)中，針對不規(guī)則坑槽現(xiàn)象，使用切縫機對病害路面部位進行預處理，依照“圓洞方補”原則，將切割后的坑槽清理到位，在撒布粘油層后，填充合適的修補材料。填充順序為從四周向中間進行，以有效避免坑槽周邊出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，使用振動壓路機進行碾壓后，再均勻涂抹瀝青再生劑，能夠使新舊材料達到良好的黏合效果，避免出現(xiàn)滲水隱患[5]。三是熱烘式修補，利用養(yǎng)護修補車所帶有的紅外線加熱板對坑槽部位進行處理，再根據(jù)實際情況添加修補材料或再生劑，以達到良好的修補效果。加熱時需將加熱板放置于距表面3～4cm部位，加熱時間持續(xù)5～10min，以路面溫度加熱至140℃以上為宜。使用設(shè)備將加熱完成后的路面耙松，添加合適的材料后，從邊緣位置進行碾壓，以達到快速修補效果。

3.2.3 車轍病害的處治

車轍病害現(xiàn)象發(fā)生原因較為復雜，通常情形下，對于輕度車轍，可以采用路面烘烤、耙松，并適當添加新料方式進行處理。但是對基層強度不足所導致的車轍現(xiàn)象，則需要采用將損壞的基層挖除后，進行補強或重新鋪筑方式進行處理，以有效避免車轍現(xiàn)象再次發(fā)生。在具體處理前，需先依照相關(guān)規(guī)范要求做好測量放樣，確定銑刨深度和范圍。嚴格控制銑刨質(zhì)量，避免周邊部位出現(xiàn)松散病害。銑刨區(qū)域應當做好全面清理，使用改性乳化瀝青作為粘油層進行均勻撒布，綜合考慮現(xiàn)場溫度、濕度等因素影響，在瀝青破乳后進行混合料攤鋪作業(yè)，在虛鋪厚度檢測達到設(shè)計要求后，依照初壓、復壓和終壓順序進行碾壓處理，直至性能檢測達標為止。

3.3 完善日常養(yǎng)護方案

瀝青公路常見病害的發(fā)生，是在長期運行中逐漸形成的，因此對病害的處治，應當以預防性理念為導向，完善日常養(yǎng)護措施，在病害發(fā)生前期，就應當采取合適措施進行處理，以有效規(guī)避病害不斷加劇對道路行駛安全產(chǎn)生負面影響。在病害檢測中，應當加強新型檢測技術(shù)應用，根據(jù)基層狀況、地質(zhì)特征等，實現(xiàn)對路面病害的全面分析，必要情形下，還應當采用試驗方式進行精準檢測，調(diào)整優(yōu)化養(yǎng)護方案[6]。在日常養(yǎng)護作業(yè)中，要依照方案要求定期開展各項養(yǎng)護工作，有效實施預防性檢測，并根據(jù)承載變化、運營年限等，優(yōu)化具體養(yǎng)護措施，有效提升整體養(yǎng)護效果。在養(yǎng)護方案中，還應當加強排水系統(tǒng)建設(shè)，避免路面積水對路面產(chǎn)生水損破壞，以有效提升道路運行性能，提升安全運行水平。

4 結(jié)束語

瀝青公路路面病害分析和處治，是一項系統(tǒng)性、科學性的工作，對養(yǎng)護部門而言，必須要切實轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)理念，強化新型檢測技術(shù)和處治技術(shù)應用，全面加強預防性養(yǎng)護，以此才能夠有效提升養(yǎng)護管理水平，提升道路運行安全水平，推動公路交通事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻：

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