高速公路瀝青路面病害成因及處理探討

摘 要：全面分析高速公路瀝青路面病害的產(chǎn)生原因，包括設(shè)計(jì)、施工、材料、環(huán)境以及使用過(guò)程中的多種因素，基于成因探討有效的病害處理方法，以延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，提高路面的服務(wù)性能，確保高速公路的暢通與安全。采用文獻(xiàn)綜述法，通過(guò)文獻(xiàn)綜述系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外關(guān)于瀝青路面病害成因，并結(jié)合文獻(xiàn)總結(jié)有效的處理方法。病害成因主要包括設(shè)計(jì)因素、施工因素、材料因素、環(huán)境因素等，病害處理措施包括預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、局部修補(bǔ)、整體翻修以及智能化技術(shù)的應(yīng)用等。高速公路瀝青路面的病害成因復(fù)雜多樣，涉及設(shè)計(jì)、施工、材料、環(huán)境和使用等多個(gè)方面，所以在處理病害時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，采取針對(duì)性的措施。通過(guò)加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、及時(shí)局部修補(bǔ)、必要時(shí)整體翻修以及新材料與新技術(shù)的應(yīng)用，可以有效延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，提高路面的服務(wù)性能，保障高速公路的行車安全與暢通。

關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青路面病害；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A   文章編號(hào)：2096-6903（2024）09-0042-03

收稿日期：2024-04-02

作者簡(jiǎn)介：田震（1988—），男，北京人，本科，工程師，研究方向：路面瀝青材料研發(fā)與應(yīng)用及瀝青路面施工。

0 引言

隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間增長(zhǎng)和交通流量不斷增加的影響下，瀝青路面不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種形式的病害，如裂縫、車轍、坑槽等，這不僅嚴(yán)重影響了道路的使用性能和行車安全，還對(duì)道路養(yǎng)護(hù)和維修工作帶來(lái)許多挑戰(zhàn)。對(duì)此需要明確病害的主要成因，以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)的處理措施，從而保障高速公路瀝青路面質(zhì)量。

1 高速公路瀝青路面病害處理的必要性

1.1 保障行車安全

高速公路瀝青路面的病害，如裂縫、坑槽、車轍等，會(huì)嚴(yán)重影響道路的平整度和抗滑性。當(dāng)車輛行駛在病害路面上時(shí)，很容易出現(xiàn)顛簸、側(cè)滑等現(xiàn)象，甚至引發(fā)交通事故。尤其是在雨天或者雪天，路面病害會(huì)導(dǎo)致積水或積雪，進(jìn)一步降低道路的摩擦系數(shù)，增加行車風(fēng)險(xiǎn)。所以需要及時(shí)處理瀝青路面病害，保持路面平整、抗滑，從而保障行車安全。

1.2 延長(zhǎng)路面使用壽命

瀝青路面病害的產(chǎn)生和發(fā)展是漸進(jìn)的過(guò)程，如果不及時(shí)進(jìn)行處理，病害會(huì)不斷惡化，加速路面的損壞速度，縮短路面的使用壽命。如果在病害初期就采取有效的處理措施，可以阻止病害的進(jìn)一步發(fā)展，延長(zhǎng)路面的使用壽命，從而節(jié)省大量的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用，減少因路面頻繁維修對(duì)交通造成的影響[1]。

1.3 提高道路通行效率

高速公路的通行效率是衡量其服務(wù)水平的重要指標(biāo)，而瀝青路面病害的存在會(huì)嚴(yán)重影響道路的通行效率，病害路面不僅會(huì)降低車輛的行駛速度，增加行車時(shí)間，還會(huì)導(dǎo)致交通擁堵和交通事故的發(fā)生，進(jìn)一步降低道路的通行效率。因此，及時(shí)處理瀝青路面病害，保持路面良好的使用狀態(tài)，對(duì)于提高道路的通行效率具有重要意義。

1.4 推動(dòng)綠色交通發(fā)展

隨著全球環(huán)保意識(shí)的不斷提高，綠色交通已經(jīng)成為未來(lái)交通發(fā)展的重要方向。而高速公路瀝青路面的病害處理，與綠色交通的發(fā)展密切相關(guān)。通過(guò)及時(shí)處理病害可以減少路面的頻繁維修和更換，降低資源消耗和廢棄物排放。采用環(huán)保型的材料和技術(shù)進(jìn)行病害處理，可以減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞。

2 高速公路瀝青路面病害成因

2.1 設(shè)計(jì)因素

在高速公路瀝青路面的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)因素是導(dǎo)致病害產(chǎn)生的主要原因，設(shè)計(jì)不合理、不周全會(huì)直接導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、排水不暢等問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)各種病害。例如在設(shè)計(jì)荷載預(yù)估不足的情況下，隨著交通流量的不斷增長(zhǎng)和車輛軸載的增加，如果設(shè)計(jì)初期對(duì)交通量和軸載的預(yù)估過(guò)于保守，那么在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，瀝青路面所承受的荷載將超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)期，從而加速路面的損壞。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也會(huì)導(dǎo)致病害的產(chǎn)生，比如路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)不當(dāng)、各結(jié)構(gòu)層之間的組合不匹配等，都會(huì)影響路面的整體性能和使用壽命，特別是當(dāng)基層和底基層的強(qiáng)度、剛度不足時(shí)，很容易在瀝青面層形成反射裂縫等病害[2]。

2.2 施工因素

施工過(guò)程中的質(zhì)量控制不嚴(yán)、操作不規(guī)范等，都會(huì)對(duì)瀝青路面的質(zhì)量和使用性能產(chǎn)生不良影響，其中瀝青混合料的攤鋪和壓實(shí)是施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果攤鋪不均勻或者壓實(shí)度不足，瀝青路面密實(shí)度和平整度則無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而容易出現(xiàn)松散、坑槽等病害。如果瀝青混合料的溫度過(guò)高或者過(guò)低，會(huì)影響其攤鋪和壓實(shí)效果，進(jìn)而降低路面的質(zhì)量。施工接縫處理不當(dāng)也是導(dǎo)致瀝青路面病害的重要原因。在瀝青路面施工過(guò)程中容易會(huì)出現(xiàn)施工接縫，如果接縫處理不細(xì)致、不規(guī)范，則容易在接縫處形成裂縫、錯(cuò)臺(tái)等病害，嚴(yán)重影響路面的平整度和行車舒適性。

2.3 材料因素

瀝青、集料、礦粉等原材料的質(zhì)量和性能，直接影響到瀝青混合料的品質(zhì)，進(jìn)而決定瀝青路面的使用性能和耐久性。瀝青的質(zhì)量對(duì)瀝青路面的性能具有重要影響，如果瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，那么由其制備的瀝青混合料將無(wú)法滿足路面使用性能的要求。比如瀝青針入度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性下降，容易出現(xiàn)車轍等病害。而瀝青軟化點(diǎn)過(guò)低，則會(huì)使瀝青混合料的低溫抗裂性降低，容易出現(xiàn)裂縫等病害。

集料的強(qiáng)度、耐磨性、與瀝青的粘附性等都是評(píng)價(jià)集料質(zhì)量的重要指標(biāo)，如果集料的強(qiáng)度不足或者與瀝青的粘附性差，瀝青混合料的強(qiáng)度和耐久性將無(wú)法得到保證，從而容易出現(xiàn)松散、剝落等病害[3]。

2.4 環(huán)境因素

自然環(huán)境中的溫度、濕度、紫外線等，會(huì)對(duì)瀝青路面的性能和使用壽命產(chǎn)生影響，比如寒冷地區(qū)冬季氣溫驟降，會(huì)導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力。如果瀝青混合料的低溫抗裂性不足，很容易在路面形成橫向裂縫等病害。而在炎熱地區(qū)，夏季高溫則會(huì)使瀝青路面變軟，降低其承載能力，從而容易出現(xiàn)車轍等病害。

濕度和水分也會(huì)對(duì)瀝青路面的性能產(chǎn)生影響。在潮濕多雨的地區(qū)，長(zhǎng)期的水分侵蝕會(huì)導(dǎo)致瀝青路面的水損害等病害。水分會(huì)通過(guò)路面的裂縫和孔隙滲入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，破壞瀝青與集料的粘結(jié)力，從而降低路面的強(qiáng)度和耐久性。

3 高速公路瀝青路面病害處理的對(duì)策

3.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指在瀝青路面出現(xiàn)明顯病害之前，通過(guò)一系列科學(xué)的檢測(cè)、評(píng)估和養(yǎng)護(hù)措施，提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命，減少突發(fā)性維修的頻率和成本。該養(yǎng)護(hù)方式強(qiáng)調(diào)“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的原則，注重路面長(zhǎng)期性能和經(jīng)濟(jì)效益。

在實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)策略時(shí)，需要利用先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)，定期對(duì)瀝青路面進(jìn)行全面的檢測(cè)，包括路面平整度、抗滑性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面的潛在問(wèn)題。同時(shí)要對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，評(píng)估路面的使用性能和剩余壽命，為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。需建立瀝青路面性能預(yù)測(cè)模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前路況，預(yù)測(cè)路面未來(lái)的性能變化趨勢(shì)，提前制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。

針對(duì)瀝青路面的裂縫問(wèn)題，采用灌縫、封縫等處理方式，防止水分和雜物侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，延緩裂縫的擴(kuò)展速度。路面坑槽問(wèn)題需要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，恢復(fù)路面的平整度和抗滑性，防止坑槽的擴(kuò)大和深化。針對(duì)車轍問(wèn)題，可以采用微表處、熱再生等處理方式，以提高路面的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力。在瀝青路面上涂覆預(yù)防性涂層，如防水涂層、耐磨涂層等，有利于增強(qiáng)路面的防水性能和耐磨性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命[4]。

3.2 局部修補(bǔ)

局部修補(bǔ)方法是指針對(duì)瀝青路面出現(xiàn)的局部病害，采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施，以恢復(fù)路面的使用性能。該方法具有針對(duì)性強(qiáng)、施工靈活、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是高速公路瀝青路面病害處理的常用手段。

在裂縫局部修補(bǔ)過(guò)程中，可以使用吹風(fēng)機(jī)或鋼絲刷清理裂縫內(nèi)的雜物和塵土，確?？p內(nèi)干燥、清潔。對(duì)于寬度較小的裂縫，可采用灌縫的方式進(jìn)行修補(bǔ)。采用專用的灌縫膠或密封膠，通過(guò)灌縫機(jī)將材料均勻灌入裂縫內(nèi)，填滿縫隙。對(duì)于寬度較大的裂縫，可采用貼縫的方式進(jìn)行修補(bǔ)，在裂縫兩側(cè)粘貼專用的裂縫貼，然后使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，確保貼縫材料與路面緊密結(jié)合[5]。

坑槽主要是由于瀝青路面在行車荷載和水的共同作用下，路面材料逐漸剝落、松散而形成。在坑槽修補(bǔ)過(guò)程中，需要根據(jù)坑槽的大小和深度，劃定修補(bǔ)范圍，確保修補(bǔ)后的路面與原路面平順銜接，或使用切割機(jī)按照劃定的范圍進(jìn)行切割，然后使用風(fēng)鎬或挖掘機(jī)清理坑槽內(nèi)的松散材料和雜物。再清理干凈的坑槽底部和四周涂刷粘層油，增強(qiáng)新舊瀝青混合料的粘結(jié)力。然后將預(yù)熱好的瀝青混合料填入坑槽內(nèi)，使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，確保填補(bǔ)材料與原路面緊密結(jié)合。

針對(duì)車轍問(wèn)題，輕微的車轍可采用微表處的方式進(jìn)行修補(bǔ)，在路面上攤鋪一層薄薄的瀝青混合料，然后使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，恢復(fù)路面的平整度；而對(duì)于嚴(yán)重的車轍，需進(jìn)行銑刨重鋪，可以使用銑刨機(jī)將車轍部分的路面銑刨掉，然后按照坑槽修補(bǔ)的方法進(jìn)行處理。

3.3 整體翻修

整體翻修方法是指對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重病害的瀝青路面進(jìn)行徹底的翻新重建，以恢復(fù)或提高其使用性能，包括舊路面銑刨、基礎(chǔ)處理、新混合料攤鋪、壓實(shí)以及后續(xù)養(yǎng)護(hù)等步驟，以從根本上解決路面病害問(wèn)題。

舊路面銑刨是整體翻修的首要環(huán)節(jié)，其目的是去除損壞嚴(yán)重的瀝青面層，為新建路面提供平整的基礎(chǔ)。銑刨過(guò)程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際病害情況確定銑刨深度，確保去除所有損壞層并暴露出堅(jiān)實(shí)的基層，并保護(hù)未損壞的路面結(jié)構(gòu)，避免過(guò)度銑刨造成資源浪費(fèi)。銑刨完成后需要對(duì)基層進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)并處理存在的病害，如裂縫、松散、軟弱等。對(duì)于裂縫，可采用灌縫或貼縫的方法進(jìn)行處理。對(duì)于松散和軟弱區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行局部挖補(bǔ)并用合適的材料回填壓實(shí)。

攤鋪前，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的瀝青混合料類型，并進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)。攤鋪過(guò)程中，注意控制混合料的溫度、攤鋪速度和攤鋪厚度，確保攤鋪均勻、連續(xù)，并要做好接縫處理，避免出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、離析等問(wèn)題。攤鋪完成后立即進(jìn)行初壓、復(fù)壓和終壓。初壓能夠穩(wěn)定混合料，防止推移和開(kāi)裂，復(fù)壓可以提高混合料的密實(shí)度，終壓能夠消除輪跡，確保路面平整。壓實(shí)過(guò)程中選擇合適的壓路機(jī)類型和壓實(shí)方式，并嚴(yán)格控制壓實(shí)溫度、速度和遍數(shù)[6]。

3.4 加強(qiáng)新材料的應(yīng)用

高黏改性瀝青是通過(guò)在普通瀝青中添加高分子聚合物、橡膠粉等改性劑，經(jīng)過(guò)特定工藝制備而成的一種高性能瀝青材料。它具有較高的黏度和優(yōu)異的低溫抗裂性能，能夠有效抵抗重載交通和惡劣環(huán)境對(duì)路面的破壞，主要應(yīng)用于裂縫修補(bǔ)、坑槽填補(bǔ)等局部修補(bǔ)工程，能夠確保修補(bǔ)材料與原有路面的緊密結(jié)合，提高修補(bǔ)質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命。

高彈性瀝青是一種具有高彈性模量和優(yōu)異抗疲勞性能的瀝青材料，通過(guò)添加特殊的彈性體改性劑，可提高瀝青的彈性和抗疲勞性能，從而增強(qiáng)路面的承載能力和耐久性。其主要應(yīng)用于重載交通路段和橋面鋪裝等關(guān)鍵部位，其高彈性模量和優(yōu)異的抗疲勞性能，可以有效抵抗重載交通對(duì)路面的破壞，減少路面的變形和開(kāi)裂。

3.5 智能化技術(shù)的應(yīng)用

在道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)建立精確的路面結(jié)構(gòu)模型和材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合交通量、氣候環(huán)境等多因素，利用仿真軟件進(jìn)行模擬分析，可以預(yù)測(cè)路面的使用性能和病害發(fā)展趨勢(shì)。該技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員在早期階段發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高路面的耐久性和安全性。

在道路施工過(guò)程中，應(yīng)用智能施工機(jī)械可以提高施工質(zhì)量和效率。機(jī)械裝備先進(jìn)的傳感器、控制系統(tǒng)和導(dǎo)航技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)定位、自動(dòng)控制和智能調(diào)整，比如智能攤鋪機(jī)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的路面溫度和厚度數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整攤鋪速度和厚度，確保瀝青混合料的均勻性和密實(shí)。

無(wú)人機(jī)監(jiān)控技術(shù)，為高速公路瀝青路面的施工過(guò)程提供了全新的視角和手段。通過(guò)搭載高清攝像頭和紅外傳感器的無(wú)人機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的全方位、無(wú)死角監(jiān)控，不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的問(wèn)題和隱患，還能夠?qū)κ┕べ|(zhì)量和進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，為項(xiàng)目管理提供有力支持。

在高速公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，通過(guò)利用激光掃描儀、紅外線熱像儀等先進(jìn)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路面病害的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)，能夠自動(dòng)識(shí)別和定位裂縫、坑槽等病害，并生成詳細(xì)的檢測(cè)報(bào)告，從而減輕養(yǎng)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，提高病害發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

自動(dòng)駕駛養(yǎng)護(hù)車輛是智能化技術(shù)在路面養(yǎng)護(hù)中的前沿應(yīng)用，其裝備了先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛技術(shù)，不僅能夠在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下完成清掃、灑水、噴涂等養(yǎng)護(hù)任務(wù)，還能夠在夜間或惡劣天氣條件下進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，提高養(yǎng)護(hù)效率和質(zhì)量[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

病害問(wèn)題會(huì)對(duì)道路使用產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響，所以需要明確病害問(wèn)題的成因，進(jìn)而采用科學(xué)的處理方法，確保病害問(wèn)題能夠得到及時(shí)且有效的處置，全面消除病害問(wèn)題，提升道路質(zhì)量與安全性，保證交通運(yùn)輸行業(yè)健康發(fā)展。

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