瀝青混凝土路面坑槽病害的治理與防護(hù)

摘要 瀝青混凝土路面因其穩(wěn)定性好、施工方便、施工技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但瀝青混凝土路面經(jīng)過長(zhǎng)年的運(yùn)行后，很多地區(qū)都出現(xiàn)了不同程度的病害，如裂縫、沉陷、坑槽、車轍等，嚴(yán)重影響了行車安全。該文主要針對(duì)瀝青混凝土路面坑槽病害進(jìn)行研究分析，首先介紹坑槽病害的形成原因，然后結(jié)合案例介紹了一些治理及防護(hù)措施，以期為后續(xù)研究和養(yǎng)護(hù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；坑槽病害；治理；防護(hù)

中圖分類號(hào) U418 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）19-0102-03

0 引言

在公路瀝青混凝土路面的病害類型中，坑槽病害是其中較為典型的一類，隨著交通量的逐漸增多，以及雨雪天氣對(duì)公路的腐蝕侵害，如果不及時(shí)修補(bǔ)處理，坑槽面積越來越大，會(huì)嚴(yán)重影響行車的安全性。雖然現(xiàn)階段對(duì)于公路瀝青混凝土路面的坑槽修復(fù)使用了一些新技術(shù)，但其中仍然存在一些質(zhì)量問題，為避免坑槽產(chǎn)生二次病害，該文對(duì)坑槽病害的產(chǎn)生原因、病害治理及防護(hù)進(jìn)行了分析和探討，為公路養(yǎng)護(hù)工作的開展和實(shí)施作出貢獻(xiàn)。

1 坑槽病害的類型

1.1 瀝青混凝土表面層的坑槽病害

瀝青混凝土表面層的坑槽病害是最容易出現(xiàn)的，這是由表面層的不穩(wěn)定性造成的，瀝青混凝土路面主要是由各種混合料拌和形成的，混合料之間的孔隙較大，黏聚力不強(qiáng)。當(dāng)遇到強(qiáng)降雨或者降雪天氣，雨水在道路表面滯留，并通過空隙進(jìn)入瀝青混合料中，經(jīng)過水的長(zhǎng)期侵蝕，使得瀝青材料被剝離出來，再經(jīng)過車輛的不斷碾壓，使得石料松散變形，被車輪甩出，進(jìn)而形成坑槽病害，表面層的坑槽病害通常深度較淺，一般不大于5 cm。

1.2 表面層和中間層的坑槽病害

如果瀝青混凝土路面的表面層和中間層所用混合料空隙率較大，而底基層的混合料空隙率較小，雨水和污水極易進(jìn)入并滯留在表面層和中間層，長(zhǎng)期的雨水作用下，混合料之間的黏聚力變小，在車輛作用下會(huì)使得上面層的瀝青材料脫落，形成網(wǎng)裂、龜裂等病害，中間層的混合料逐漸被分離，車輪將混合料帶起，從而形成坑槽病害，該病害深度一般不大于10 cm，此類病害一般在上面層出現(xiàn)初期就得到有效的養(yǎng)護(hù)處理，所以在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)情況較少。

1.3 底面層和基層的坑槽病害

如果表面層和中間層形成坑槽病害后，沒有得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)處理，在荷載的不斷作用下，會(huì)使得滲入的雨水和污水不斷地沖刷混合料，路面面層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的泛漿現(xiàn)象，在動(dòng)力水的壓力下，路面基層被不斷沖刷，結(jié)構(gòu)混合料逐漸變得松散無形，從而導(dǎo)致基層的破壞。隨著車流量和汽車荷載的不斷增大和作用，基層產(chǎn)生坑槽病害，病害深度通常大于10 cm，該病害坑槽深度較大，對(duì)車輛產(chǎn)生的危害不言而喻[1]，如果此類病害在形成前期能夠得到很好的遏制和養(yǎng)護(hù)處理，基層坑槽病害可以有效地避免。

1.4 橋面鋪裝層的坑槽病害

通常情況下，橋梁的鋪裝層結(jié)構(gòu)一般為混凝土鋪裝加瀝青鋪裝，兩層之間設(shè)置防水層，由于兩種材料的不同，兩層之間的黏結(jié)性較差，因此必須設(shè)置高性能的防水層。一旦橋面鋪裝之間的防水層出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致橋面表層的水滲入水泥混凝土鋪裝層，使得水泥混凝土層各混合料之間出現(xiàn)分離，脫層、在荷載的不斷作用下，使得瀝青面層材料出現(xiàn)剝離，產(chǎn)生坑槽病害，由于現(xiàn)階段橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性對(duì)橋梁防水層的要求較高，出現(xiàn)坑槽病害的情況較少。

2 坑槽病害的產(chǎn)生原因

2.1 材料因素

在瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)和施工中，原材料是一項(xiàng)很重要的因素，其直接決定了瀝青路面的質(zhì)量。如果在施工中選用的材料質(zhì)量不合格，使得瀝青路面的基層和面層的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，在車輛荷載的長(zhǎng)期作用下，會(huì)使得各結(jié)構(gòu)層之間的黏結(jié)性變差，產(chǎn)生坑槽病害[2]。另外如果瀝青混凝土路面中面層和基層的材料級(jí)配及孔隙率差距較大，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層之間的性能產(chǎn)生一定的差距，形成透水現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層混合料脫離，在大型車輛的不斷作用下產(chǎn)生坑槽病害。

2.2 施工因素

施工質(zhì)量是保證瀝青路面結(jié)構(gòu)性能的重要因素，瀝青混凝土路面的施工一般包含拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)與養(yǎng)護(hù)等工序，由于瀝青材料的特殊性能，對(duì)于施工質(zhì)量的要求較高。在拌和階段，材料的配合比及出料溫度都至關(guān)重要，如果不能夠嚴(yán)格按照規(guī)范控制進(jìn)行施工，將會(huì)直接影響路面的質(zhì)量；瀝青路面施工質(zhì)量對(duì)于壓實(shí)度和孔隙率的要求也比較高，如果壓實(shí)度沒達(dá)到要求，且孔隙率較大，這將導(dǎo)致瀝青路面在車輛的不斷碾壓下，出現(xiàn)泛漿現(xiàn)象，且各結(jié)構(gòu)層之間的黏結(jié)性得不到保障，使得路面出現(xiàn)不同程度的坑槽破壞；一般瀝青混合料都不是現(xiàn)場(chǎng)拌和，大部分都在拌和廠拌和完成后再運(yùn)輸?shù)绞┕すさ?，如果拌和廠的距離過遠(yuǎn)，在運(yùn)輸過程中會(huì)因?yàn)樘鞖獾茸匀灰蛩氐挠绊懚绊懟旌喜牧系男阅?，使得結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)，在車輛作用下產(chǎn)生一系列的病害。

2.3 自然條件因素

雨水和雪水是導(dǎo)致瀝青混凝土路面出現(xiàn)坑槽的主要原因之一，在瀝青路面的運(yùn)營(yíng)過程中，如果出現(xiàn)雨水或雪水滯留的情況，而沒有進(jìn)行及時(shí)有效的排水處理，會(huì)使得路面的水慢慢滲透到面層中，使得各混合料之間的黏聚性減弱，瀝青結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松散的情況，在車輛的長(zhǎng)期作用下，形成不同程度的坑槽病害。

3 瀝青混凝土路面坑槽病害治理及防護(hù)分析

對(duì)于公路瀝青混凝土路面坑槽病害，要根據(jù)坑槽病害的類型、嚴(yán)重程度及原因，采取合理的處理措施，現(xiàn)階段使用的坑槽修補(bǔ)處理技術(shù)主要有熱料修補(bǔ)和冷料修補(bǔ)兩種方式。

3.1 熱料修補(bǔ)技術(shù)

熱料修補(bǔ)技術(shù)是比較常用的一種技術(shù)，在進(jìn)行坑槽處理時(shí)，要根據(jù)坑槽的范圍和大小確定切割范圍，如果只是上面層的坑槽破壞，直接切割或者銑刨坑槽范圍內(nèi)的上面層至不滲水穩(wěn)定處；如果坑槽深度較深，病害深度達(dá)到底基層深度，要按照原瀝青面層分層開挖，形成開挖臺(tái)階，再逐層修補(bǔ)[3]。在修補(bǔ)前要將坑槽內(nèi)的松散的瀝青混合材料清理干凈，保證底部平整，切割壁面要與路面嚴(yán)格垂直，在坑槽四周噴灑黏結(jié)材料，保證新舊料之間的黏結(jié)強(qiáng)度。然后利用專有設(shè)備對(duì)熱料進(jìn)行加熱保溫，在坑槽內(nèi)逐層填入熱料，并整平、壓實(shí)，保證修補(bǔ)質(zhì)量。

3.2 冷料修補(bǔ)技術(shù)

冷料修補(bǔ)技術(shù)也是一種應(yīng)用較為普遍的坑槽修補(bǔ)技術(shù)，該技術(shù)受氣候變化不明顯，可以達(dá)到快速修補(bǔ)坑槽的效果，是非常典型的應(yīng)急修補(bǔ)技術(shù)。冷料修補(bǔ)技術(shù)的施工工序和熱料修補(bǔ)技術(shù)相差不大，首先要根據(jù)坑槽病害確定切割范圍，切割完成后清理坑槽內(nèi)的松散混合料，在坑槽四周噴涂黏結(jié)材料，然后整平、壓實(shí)[4]。由于該技術(shù)受溫度影響較小，所以在北方地區(qū)的寒冷季節(jié)，成為迅速修補(bǔ)坑槽病害的主要技術(shù)，坑槽冷補(bǔ)材料技術(shù)要求應(yīng)該符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，其中冷拌材料SBS瀝青技術(shù)要求如表1所示。

3.3 修補(bǔ)材料的選用

在公路瀝青混凝土路面的運(yùn)營(yíng)使用過程中，車輛的碾壓及自然環(huán)境等因素都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生坑槽病害，因此在進(jìn)行坑槽病害的修補(bǔ)時(shí)，不管使用哪種技術(shù)，都應(yīng)該選用合適的修補(bǔ)材料，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，提升路面的使用性能，目前坑槽修補(bǔ)選用的材料主要有瀝青類材料、橡膠類材料、聚合物材料等。就目前來看，瀝青類材料仍然是最主要的修補(bǔ)材料，在進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，要嚴(yán)格控制配合比，拌和時(shí)要控制拌和時(shí)間和出料溫度，另外坑槽填充材料要選用顆粒級(jí)配均勻的材料，使其和瀝青能夠更好地結(jié)合黏結(jié)，減小空隙率，促進(jìn)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

3.4 做好排水設(shè)計(jì)

在進(jìn)行公路瀝青混凝土路基路面的設(shè)計(jì)時(shí)，要做好橫向和縱向的排水設(shè)計(jì)，在施工時(shí)，應(yīng)該保證路面不會(huì)長(zhǎng)期存積雨水或污水，減少水對(duì)路面的侵蝕及對(duì)瀝青路面的侵害，使得雨水或污水能夠通過排水管道或者路面坡度排除，不滯留在路面，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防坑槽病害的目的[5]。

3.5 及時(shí)清理雨水，做好路面養(yǎng)護(hù)

水對(duì)于坑槽的形成起了很大的促進(jìn)作用，為了減少坑槽病害的形成，在瀝青混凝土路面運(yùn)營(yíng)過程中，要及時(shí)清理雨水、雪水，使路面保持清潔干燥。另外，在瀝青路面發(fā)生裂縫時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)處理，防止裂縫在車輛作用下繼續(xù)擴(kuò)大形成坑槽病害，雖然路面的建設(shè)質(zhì)量是首要的，但是路面的后期養(yǎng)護(hù)也能起到非常重要的作用，如果路面能夠得到及時(shí)有效地清理養(yǎng)護(hù)，路面的病害就會(huì)得到有效的控制，減少坑槽等嚴(yán)重病害的形成，延長(zhǎng)路面的使用年限。

4 工程案例

4.1 工程概況

某國(guó)道，東西走向，雙向四車道一級(jí)公路，路線長(zhǎng)度為5.011 km，路線起點(diǎn)樁號(hào)K508+443，路線終點(diǎn)樁號(hào)K513+454，該路段長(zhǎng)年有大型貨車經(jīng)過，形成了嚴(yán)重的坑槽病害（如圖1所示），為了確定修補(bǔ)方案，對(duì)坑槽病害進(jìn)行了部分取芯調(diào)查（如圖2所示）。

4.2 坑槽病害產(chǎn)生原因及對(duì)交通量的影響

該項(xiàng)目路面出現(xiàn)橫向或縱向裂縫后未及時(shí)封填，致使水分滲入下層，使基層表面被泡軟，在汽車荷載的反復(fù)作用下，產(chǎn)生唧漿，基層表面被逐步掏空，產(chǎn)生坑槽病害，另外瀝青老化和汽車嚴(yán)重超載，使基層產(chǎn)生疲勞破壞也是導(dǎo)致瀝青面層形成坑槽病害的重要原因。

該項(xiàng)目的坑槽病害較為嚴(yán)重，為了更直觀地了解坑槽病害對(duì)于該道路交通量的影響，特對(duì)有坑槽路段對(duì)于通行車輛的延誤時(shí)間進(jìn)行了研究分析，研究結(jié)果如圖3所示，通過曲線圖可以看出，坑槽病害對(duì)于交通流的影響較大，因此，必須采用合適技術(shù)進(jìn)行病害修補(bǔ)，提高道路性能[6]。

4.2 坑槽病害處理方案

根據(jù)該項(xiàng)目坑槽病害的類型及嚴(yán)重程度，對(duì)路面面層和基層進(jìn)行相應(yīng)的處治，面層破壞基層未破壞時(shí)，采用與原有瀝青面層厚度相等的熱再生瀝青混凝土進(jìn)行回填補(bǔ)強(qiáng)，如果基層也有破損，根據(jù)坑槽范圍切割路面，分層回填，基層面積小于20 m2時(shí)采用原基層等厚度熱再生瀝青碎石（ATB-25）回補(bǔ)，回補(bǔ)時(shí)槽壁四周刷乳化瀝青和原有結(jié)構(gòu)黏結(jié)，大于20 m2時(shí)采用原基層等厚度水泥穩(wěn)定碎石回補(bǔ)，回補(bǔ)時(shí)槽壁四周刷水泥漿和原有結(jié)構(gòu)黏結(jié)。瀝青碎石混合料（ATB-25）技術(shù)要求見下表2。

4.3 坑槽病害施工工藝

（1）確定處治范圍

該項(xiàng)目坑槽病害比較分散，坑槽面積大小不均，根據(jù)坑槽病害的類型將其分類，在選擇處治范圍時(shí)要在原有坑槽范圍內(nèi)至少外擴(kuò)10 cm，且應(yīng)該保證切割線與路中線垂直或平行，切割部位路面應(yīng)該是緊實(shí)完好的，避免因連接不好而產(chǎn)生二次破壞。

（2）切割與清理

確定處治范圍后，利用切割機(jī)進(jìn)行切割，遵循“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則，切割完成后要對(duì)里面的松散混合料進(jìn)行清理，保證切割槽范圍內(nèi)的干凈整潔，可以用鼓風(fēng)機(jī)或吹風(fēng)機(jī)將里面的微小雜質(zhì)清除，保證其干燥性，方便施工。

（3）填縫、整平、壓實(shí)

在進(jìn)行鋪筑前，首先需要進(jìn)行瀝青混合料的拌和，瀝青混合料拌和溫度可按下表3所列數(shù)值。

若氣溫較高、運(yùn)距較短，在保證能夠順利攤鋪和碾壓情況下，可以適當(dāng)降低拌和溫度，減少混合料降溫時(shí)間。拌和料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，為保證瀝青混合料的溫度，必須采用加蓋棉被等保溫措施，在進(jìn)行材料回填前，要先在槽壁四周刷乳化瀝青或水泥漿，促進(jìn)新舊結(jié)構(gòu)的黏結(jié)。噴刷完成后，再將基層和面層分層回填，回填完成后進(jìn)行整平壓實(shí)，壓實(shí)度不小于98%。

（4）開放交通

該項(xiàng)目施工完成后，對(duì)坑槽修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)不合格指標(biāo)，應(yīng)該根據(jù)問題立即整改。檢測(cè)合格后，待材料冷卻至正常溫度后開放交通。

5 結(jié)束語

近幾年交通量的不斷增加，給交通運(yùn)輸行業(yè)帶來了很大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，原有公路瀝青混凝土路面在經(jīng)過運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生了一些病害，其中坑槽屬于其中較為典型的一種。該文在此基礎(chǔ)上對(duì)公路瀝青混凝土路面的坑槽病害進(jìn)行了研究分析，從坑槽病害類型、產(chǎn)生原因、治理及防護(hù)技術(shù)進(jìn)行了探討，最后還結(jié)合具體案例對(duì)坑槽病害的施工進(jìn)行了論述，希望通過對(duì)坑槽病害的研究，引起各相關(guān)部門的重視，不斷發(fā)展新技術(shù)新材料對(duì)一系列病害進(jìn)行修補(bǔ)處理，減少道路病害對(duì)車輛通行的影響，另外公路養(yǎng)護(hù)部門應(yīng)該積極做好養(yǎng)護(hù)措施，及時(shí)清掃排水，避免各種不利因素對(duì)公路瀝青路面的侵蝕和破壞，延長(zhǎng)道路的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]徐朋朋.高速公路瀝青路面坑槽形成原因分析及養(yǎng)護(hù)對(duì)策探討[J].四川水泥，2023（7）：193-194+207.

[2]蔡揚(yáng)發(fā)，黃民如，楊海明，等.濕熱地區(qū)高速公路坑槽病害評(píng)估與對(duì)策[J].中國(guó)水運(yùn)，2023（4）：158-160.

[3]慕德軍，劉光輝.瀝青路面坑槽病害原因探討[J].山東交通科技，2023（1）：108-109.

[4]吳海兵，田新偉，姜志國(guó)，等.瀝青路面坑槽冷補(bǔ)材料研究進(jìn)展[J].廣東化工，2023（3）：108-109+144.

[5]張強(qiáng)，范鹿華.瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界，2022（26）：140-142.

[6]李雪.公路路面坑槽及應(yīng)對(duì)策略對(duì)交通的影響[D].北京：北京交通大學(xué)，2022.

收稿日期：2024-04-02

作者簡(jiǎn)介：史宇（1991—），男，本科，工程師，從事公路工程建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù)工作。