廣東省高速公路瀝青路面深層病害快速修復技術研究與應用

□呂世明 王孟霞 周曉軍 楊冬韻 胡國祥

廣東省高速公路瀝青路面深層病害快速修復技術研究與應用

□呂世明 王孟霞 周曉軍 楊冬韻 胡國祥

瀝青路面；病害；維修技術；高聚物注漿；廣惠高速公路；廣東省

廣東省高速公路瀝青路面受該地區高溫氣候、高地下水位以及降雨量大等因素的影響，多現裂縫、唧漿、沉陷等路面早期病害，這種現象隨著經濟增長、交通量增大以及重載交通增多而更加嚴重。通過對廣東省廣惠高速公路瀝青路面病害進行調查發現，路面整體狀況良好，局部病害發展程度由表及里，水損害現象嚴重。常規道路養護方法僅治理了路表病害；傳統開挖維修方法造價高、施工周期長、交通干擾大，并產生大量建筑垃圾；水泥注漿養生周期長，水泥硬化后易脆裂，導致再次滲水。筆者通過結合廣東省高速公路瀝青路面病害特點，指出瀝青路面傳統維修技術的不足，介紹高聚物注漿技術在治理瀝青路面深層病害中的主要優勢，簡要概述高聚物注漿技術在廣東省廣惠高速公路瀝青路面維修中的應用。

一、廣東省高速公路瀝青路面病害分析

廣東省屬我國華南地區，以亞熱帶季風氣候為主，夏季受海洋氣團影響，雨水充沛，同時受熱帶氣旋影響，月平均氣溫達28℃～29℃，極端最高氣溫可達42℃，冬季降雨少，月平均氣溫為9℃～16℃，極端氣候時可達0℃。總體而言，廣東省夏季高溫多雨，冬季溫暖潮濕，年平均降雨量為1 400～2 800毫米，表現出降雨總量多、強度大、季節性強的特點，且暴雨及洪澇頻繁。

受大氣降水和地表水體的影響，廣東省地下水資源豐富，地下水位高，土基含水量較大。有研究表明，瀝青路面處于自然狀態下時，路面結構內外水循環達到動態平衡狀態（季節性平衡），此時路基路面的平衡濕度較為穩定。在外界降水、地下水位及毛細水高度的影響下，若進入路面結構內部的水有進無出，這種動態平衡將被打破，而汽車行駛時產生的動水壓力和空氣壓力會加劇瀝青層的滲透性，致使雨水更易進入路面內部。另外，我國高等級瀝青路面普遍采用的結合料半剛性基層致密不透水，且耐沖刷性差，水一旦進入路面內部將長期滯留在基層頂面，長此以往將會產生水損害，嚴重影響路面結構承載力，路面病害也隨之而來。主要病害表現形式有一些幾方面。

1.裂縫、唧漿

裂縫類型有橫縱裂縫、龜裂、網裂，按形成原因分為荷載型裂縫、溫度型裂縫和基層反射裂縫。廣東省氣候濕潤溫暖，溫度型裂縫較少。相比之下，荷載型裂縫和基層反射裂縫較多，主要是由于半剛性基層易干縮、溫縮，基層產生裂縫后，逐漸向面層擴展，形成面層裂縫，這又促進雨水灌入路面結構內部。水在動荷載作用下產生的動水壓力不斷沖刷基層頂面，形成灰漿，在抽吸力作用下擠壓到路表，形成唧漿。

2.沉陷、車轍

根據路面病害調查結果，發現許多沉陷產生在裂縫或唧漿的位置，可見在裂縫、唧漿位置的路面結構承載能力相對較弱，加上高溫天氣和重載交通作用，路面極易發生沉陷和車轍病害。

3.坑槽、坑洞

坑槽、坑洞多位于輪跡帶，有些是在路面局部沉陷后逐步演化而成，而有些是由于表面層瀝青混合料性能不足導致的，但兩者均受雨水浸泡及行車荷載的共同作用。

4.泛油、磨光

夏季高溫易使密級配瀝青表面層產生泛油現象，繼而改變瀝青混合料孔隙率，引起混合料松散、強度降低，進而產生坑洞等病害。磨光多出現在行車帶位置。

二、瀝青路面深層病害快速維修技術

1.瀝青路面病害維修

目前，針對瀝青路面病害的維修技術有預防性養護、開膛破肚維修、水泥注漿技術、高聚物注漿技術。

（1）預防性養護包括裂縫修補、坑槽熱修補、含砂霧封層、碎石封層、稀漿封層、微表處、薄層罩面等，這些措施一定程度上改善了瀝青路面的功能性，并延緩了瀝青路面未來病害發展。然而，這些維修技術無法對路面結構內部的損壞進行修補，如基層頂面脫空、基層開裂、基層松散等，即沒有補強路面結構承載力。

（2）開膛破肚維修方式雖然換舊填新，但工程量之大、費用之高，同時產生大量的建筑垃圾，對交通干擾大。

（3）水泥注漿技術避免了大面積開挖，且水泥與基層材料的相容性較好，但水泥養生周期較長，硬化后易脆裂，導致再次滲水。此外，注漿孔徑較大，也對路面創傷較大。

（4）高聚物注漿技術對存在于路面內部深層病害的治理效果較好，且施工周期短，無需養生即可開放交通。

2.高聚物注漿技術原理及特點

高聚物注漿技術是近年來道路養護行業出現的一種新型維修技術，其技術原理是向路面內部注入多組分高聚物材料，混合物在短時間內發生化學反應，體積膨脹，形成含有封閉空隙的泡沫狀、具有一定強度的固體物質，同時填充路面結構中的裂隙以及脫空層，并擠密周圍松散介質，進而補強路面結構強度。高聚物注漿具有以下技術特點。

（1）高膨脹性。多組分高聚物材料混合后，發生化學反應，自由膨脹比可達1：20，同時填充脫空和裂隙，擠密周圍介質，對增強路面結構強度起到關鍵作用。

（2）多層修復性。一次注漿，多層修復，即底基層與路基、基層與底基層、面層與基層之間的脫空、開裂、松散、唧漿等病害均被處治。

（3）快硬性。注漿材料混合后15分鐘即可達到最終強度的90%，無需養護即可開放交通，避免長時間干擾交通。

（4）防水、安全、耐久。注漿材料發泡時內部形成的封閉狀氣泡有利于防止水分浸入，對環境無污染，耐久性達20年以上。

（5）微損。注漿孔徑約1.6厘米，對路面結構破壞小。

三、工程應用

1.工程概況

廣（廣州）惠（惠州）高速公路的路面結構為：4厘米AK-16 A型上面層＋5厘米AC-20 I型中面層＋6厘米AC-25I型下面層＋1厘米瀝青下封層＋40厘米水泥穩定碎石（水泥含量5%～6%）基層＋20厘米水泥穩定碎石（水泥含量3%～4%）底基層。自2003年建成通車以來，總體路況良好，但由于車流量大、重載車多，局部路段存在裂縫、唧漿、沉陷等較嚴重病害。

高聚物注漿應用路段為K1922＋200～K1922＋400（東行）慢車道，注漿前后采用落錘式彎沉檢測儀檢測路面彎沉值，以評價高聚物注漿對瀝青路面的結構補強效果。

2.高聚物注漿過程及處治效果

高聚物注漿施工流程為：交通控制→注漿路段選取→標記注漿孔位置→注漿前檢測→鉆孔→下已裝注漿頭的注漿導管→注漿→封孔→注漿后檢測→路面清掃→開放交通。其主要步驟與工藝如下。

（1）注漿孔位置標記。①滿堂布置：沿行車方向，縱向間距1～1.5米，橫向間距1.25米，橫向布孔3～4排，如圖1（a）所示。②沿裂縫布置：注漿孔距裂縫0.25米，沿裂縫間距1.25米交叉布置，如圖1（b）所示。③沿唧泥點布置：當遇到唧泥點時，注漿孔沿唧漿點等距布置成方形，如圖1（c）所示。

圖1 注漿孔布置示意圖

（2）注漿前彎沉值檢測。檢測彎沉測點設在右側輪跡帶，距車道外邊緣線0.625米，間距1～20米不等。路況較好處可適當加大間距，病害較嚴重處可適當加密測點，測點用噴漆標出。

（3）鉆孔與注漿。鉆孔時長短鉆配合，先短后長，短鉆鉆孔時間40～65秒，長鉆鉆孔時間70～140秒，鉆孔深度0.8米，注漿導管長度0.2～0.4米，注漿壓力7兆帕。注漿過程中采用3米直尺和水準儀實時監測路面平整度及高程變化，防止注漿過量導致路面隆起。

注漿過程中泥漿從鄰近注漿孔呈水柱狀涌冒而出（如圖2所示），排量較大，注漿時單孔持續時間較長，進漿量大，表明基層沖刷嚴重，路面內部連通裂隙發育，脫空較嚴重。注漿后路面高程略微抬升，但幅度較小，基本不影響行車安全。

圖2 K1922+354泥漿呈水柱狀涌冒而出

注漿結束后對路面彎沉值進行復測，并與注漿前的檢測值對比，廣惠高速公路K1922＋370（東行）注漿前后彎沉值檢測數據見表1所列。該測點平均降幅31.3%，表明注漿材料有效地填充了路面內部脫空，擠密周圍松散介質，加固基層，增強了路面結構承載力。

表1 廣惠高速K1922+370（東行）注漿前后FWD檢測數據

高聚物注漿技術具有非開挖、高膨脹、快速、微創等優點，能有效排導基層內部泥漿，填充脫空與空隙，同時增強路面結構強度。相比預防性養護、開挖重鋪和水泥注漿技術，高聚物注漿從結構承載力方面對路面進行補強，對治理瀝青路面深層病害效果顯著，且施工周期短，無需養生即可開放交通，對交通干擾小，經濟效益顯著。實例工程應用表明，高聚物注漿技術治理瀝青路面深層病害效果良好，是一種快速維修瀝青路面深層病害的較好方法。

（作者單位：廣東省長大公路工程有限公司；武漢工程大學）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.11.022

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