高速公路瀝青路面常見病害原因分析及處治技術(shù)要點(diǎn)

王金偉

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司寧德管理分公司，寧德 352100)

0 前言

寧武高速公路建成通車以來，隨著運(yùn)營時(shí)間的推移，交通量的增長(zhǎng)及使用頻率的增加， 高速公路路面病害也出現(xiàn)不同程度的損壞， 直接影響高速公路良好的服務(wù)水平，對(duì)行車的舒適性、安全性造成很大的安全隱患。 故消除瀝青路面病害是公路養(yǎng)護(hù)中是非常重要的內(nèi)容之一。筆者結(jié)合多年來在寧武高速公路養(yǎng)護(hù)過程中對(duì)瀝青路面病害的日常檢查、定期檢查，對(duì)高速公路瀝青路面病害的原因進(jìn)行分析總結(jié)， 歸納出瀝青路面病害處治的技術(shù)要點(diǎn)， 為今后高速公路路面病害處治施工提供基礎(chǔ)性的技術(shù)支持，保證高速公路優(yōu)美的行車環(huán)境，最終提高高速公路的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工程背景

寧武高速公路K30+000-K93+500 及屏南連接線K600+000～K28+500，自2012 年通車以來，交通量逐年增加，路面的使用頻率隨之加大，路面裂縫、坑槽、松散、沉降、車轍、等病害時(shí)有發(fā)生。 根據(jù)福建高速集團(tuán)公司寧德管理分公司對(duì)寧武高速公路路面日常養(yǎng)護(hù)的工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析，坑槽修補(bǔ)13600 多個(gè)、裂縫修補(bǔ)6800 多米，沉降車轍共600 多處，投入成本1200 萬元。

2 高速公路路面病害的檢查

寧武高速公路及屏南連接線的路面病害檢查分為日常檢查和定期檢查。

2.1 日常檢查

高速公路路面日常檢查主要目的是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面的病害及損壞程度，對(duì)出現(xiàn)的路況不良情況進(jìn)行記錄，并對(duì)其迅速作出判斷和處理，掌握、收集道路路況和交通信息，為制定養(yǎng)護(hù)對(duì)策提供依據(jù)；并通過及時(shí)掌握道路使用狀況，建立養(yǎng)護(hù)日志，完善養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，編制養(yǎng)護(hù)計(jì)劃積累資料，為建立科學(xué)的路況評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)資料。

(1)檢查的實(shí)施及頻率

按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定和相應(yīng)的要求， 路面病害日常檢查由養(yǎng)護(hù)站負(fù)責(zé)實(shí)施，每天一次，雙向全程。

(2)檢查方法

路面日常檢查每次需1～3 名養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員， 工作人員必須穿戴養(yǎng)護(hù)工作服，攜帶卷尺及檢查錘等工具，輔以攝影或攝像器材。 上路巡查控制車速為40km/h，必要時(shí)可停車檢查，注意掌握道路技術(shù)狀況，并填寫日常檢查記錄表(如表1 所示)，發(fā)現(xiàn)路面有坑槽、裂縫等影響行車安全的病害，要盡快做好布控并采取安全疏導(dǎo)措施。

表1 日常檢查記錄表(單位：寧德養(yǎng)護(hù)中心，檢查時(shí)間：2018.5.12，天氣：晴)

裂縫的測(cè)量采用實(shí)地量測(cè)的方法： 瀝青混凝土路面裂縫，測(cè)量其長(zhǎng)度，均按0.2m 寬度計(jì)算其面積；坑槽測(cè)量采用實(shí)地量測(cè)其面積的方法，附草圖及照片。車轍按照其實(shí)地量測(cè)長(zhǎng)度乘以0.4m 寬度計(jì)算其面積，附草圖。 對(duì)于車轍、沉降、坑槽等病害發(fā)育地段，要分析其原因，重點(diǎn)記錄。

(3)路面日常檢查的內(nèi)容

巡查技術(shù)人員在巡查過程中要詳細(xì)記錄路面各種病害、 損壞程度和存在的安全隱患以及病害是否危及行車安全。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的路面病害，應(yīng)認(rèn)真填寫病害調(diào)查統(tǒng)計(jì)表(表2)。

表2 瀝青混凝土路面病害調(diào)查表(單位：寧德養(yǎng)護(hù)中心，調(diào)查時(shí)間：2018.8.15，天氣：晴)

2.2 定期檢查

高速公路路面定期檢查主要目的是運(yùn)用各種儀器設(shè)備對(duì)路面狀況各種指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)， 以了解當(dāng)時(shí)的路面狀況，作為制定養(yǎng)護(hù)處治方案的依據(jù)，并為建立路面管理系統(tǒng)積累數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行科學(xué)的管理。

(1)檢查的實(shí)施及頻率

按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范規(guī)定和相應(yīng)的要求， 路面病害定期檢查由養(yǎng)護(hù)中心負(fù)責(zé)實(shí)施，每年一次，異常氣候應(yīng)增加檢查頻率。

(2)檢查方法

按照公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定的頻率、方法和內(nèi)容進(jìn)行定期檢測(cè)和全面檢查；采用人工目測(cè)與檢查工具、檢測(cè)儀器設(shè)備相結(jié)合的方式，配以信息化手段進(jìn)行。

(3)路面定期檢查的內(nèi)容

定期檢查主要包括路面破損狀況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面平整度、及抗滑能力等四項(xiàng)內(nèi)容。養(yǎng)護(hù)專業(yè)技術(shù)人員按照養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范要求對(duì)以上四項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行檢查， 并在現(xiàn)場(chǎng)做好檢查記錄(含書面文字記錄和影像記錄)，并簽字確認(rèn)。 對(duì)有病害、缺損或其它情況的路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)在其適當(dāng)位置或病害位置做出標(biāo)記，并拍照或錄像留存。

3 高速公路路面病害的原因分析

3.1 瀝青路面開裂的原因

瀝青路面開裂的原因和裂縫的形式是多種多樣的。影響裂縫輕重的程度的主要因素有： 設(shè)計(jì)因素、 施工因素、瀝青和瀝青混合料的性質(zhì)、基層材料的性質(zhì)、氣候條件(特別是冬季氣溫及其變化量)、交通量和車輛荷載以及運(yùn)營使用的時(shí)間等等。

(1)路面龜裂或網(wǎng)裂

路面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫后，沒有得到及時(shí)處理，很多不規(guī)則的裂縫就會(huì)發(fā)展為龜裂(圖1)或網(wǎng)裂(圖2)，原因分析如下：

①路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足， 使路面的強(qiáng)度明顯不能滿足行車要求，在行車荷載的作用下，瀝青路面很快就開裂。

②瀝青路面施工質(zhì)量控制不好。 如瀝青混合料的配合比不合理、油石比過小、礦粉過少、拌制瀝青混合料時(shí)溫度控制不好、瀝青與礦料之間的粘結(jié)力下降、碾壓密實(shí)度不足、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類基層沒有拌合到底，底部留有素土夾層等原因，均會(huì)直接造成瀝青路面的開裂。

③路面出現(xiàn)裂縫未及時(shí)封堵，雨水下滲后，在行車輪胎的強(qiáng)力泵吸作用下，基層灰漿被吸出，導(dǎo)致基層破碎松散，瀝青層破壞而下降，造成路面龜裂網(wǎng)裂。

圖1 龜裂

圖2 網(wǎng)裂

(2)路面縱向裂縫

裂縫走向基本與路中線平行， 裂縫長(zhǎng)度與寬度不一(圖3)，其原因分析如下：

①地基和填土在橫向不可避免的不均勻性， 特別是在有表面水滲入地基的情況下， 瀝青路面會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)而短的縱向裂縫。

②路基施工不規(guī)范， 在填挖交界面沒有按規(guī)范要求挖好臺(tái)階，使路基產(chǎn)生側(cè)向位移，破壞路面基層產(chǎn)生路面縱縫。

③路基的壓實(shí)度不均勻， 路面不均勻沉降引起的路面縱向裂縫。

④瀝青面層分幅攤鋪時(shí)，兩幅接茬處未處理好，在行車荷載作用下，容易形成縱逢。

圖3 縱向裂縫

(3)路面橫向裂縫

裂縫與路面中心線基本垂直，逢寬不一，縫長(zhǎng)有貫穿或不貫穿路幅的(圖4)。 其原因分析如下：

①基或填土路堤縱向不均勻沉降(如在橋梁、涵洞或通道兩頭由于填土固結(jié)沉降引起的橫縫)，或由于車輛嚴(yán)重超載致使瀝青面層或半剛性基層內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力， 超過其疲勞強(qiáng)度而產(chǎn)生的橫向裂縫。

圖4 橫向裂縫

②季隨著溫度的下降， 瀝青混合料的應(yīng)力松弛趕不上溫度應(yīng)力的增長(zhǎng)， 面層材料中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力或拉應(yīng)變一旦超過瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度或極限應(yīng)變， 瀝青面層就會(huì)產(chǎn)生橫向開裂。

③半剛性基層的裂縫或剛性路面的接縫會(huì)在瀝青路面上產(chǎn)生放射裂縫。

④于氣溫反復(fù)升降的緣故， 在瀝青面層中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力經(jīng)過日復(fù)一日的反復(fù)作用， 瀝青面層會(huì)產(chǎn)生疲勞開裂。

3.2 瀝青路面產(chǎn)生坑槽的原因

坑槽是瀝青路面常見的病害之一， 是路面破壞行車的深洼，深度一般大于2cm，面積在0.04㎡左右(圖5)。

瀝青路面出現(xiàn)坑槽的原因很多， 而水是產(chǎn)生坑槽的重要因素之一。由于瀝青路面施工中存在質(zhì)量缺陷，降水進(jìn)入瀝青面層后， 滯留在路面內(nèi)的水在大量高速行駛車輛的作用下，可能產(chǎn)生以下幾種破壞現(xiàn)象。

(1)表面層產(chǎn)生坑洞：降雨過程中，雨水進(jìn)入并滯留在表面層瀝青混凝土的孔隙中； 在大量快速行駛車輛作用下，一次次產(chǎn)生水壓力使瀝青從碎石表面剝落下來，使局部瀝青混凝土松散，碎石被車輪甩出，路面產(chǎn)生坑洞。

(2)表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑洞：降水過程中，水滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)， 在大量快速行駛車輛的作用下， 使此兩層內(nèi)瀝青混凝土中部分碎石上的瀝青剝落，導(dǎo)致表面產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，變形和向外側(cè)推擠產(chǎn)生坑洞。

(3)降水透過瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在大量快速行駛車輛的作用下， 水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表層的細(xì)料，形成灰漿，被行駛的車輛擠壓到路面上產(chǎn)生坑洞。

圖5 坑槽

3.3 瀝青路面松散產(chǎn)生的原因

(1)常溫季節(jié)，由于瀝青混合料運(yùn)輸中途時(shí)間過長(zhǎng)，未加保溫，或工地堆放時(shí)間過長(zhǎng)，瀝青混合料溫度低于攤鋪和碾壓所要求的溫度。

(2)瀝青混合料拌制過火，瀝青結(jié)合料失去粘結(jié)力。

(3)瀝青混合料的集料潮濕或含泥量大，使礦料與瀝青粘結(jié)不牢，或冒雨攤鋪，瀝青粘結(jié)力下降造成松散。

(4)瀝青混合料油石比偏低，細(xì)料少，人工攤鋪摟平時(shí)粗料集中，表面不均勻，造成松散。

(5)低溫季節(jié)施工，路面成型較慢或成型不好，在行車作用下，嵌縫料脫落，輕則掉渣，重則松散。

3.4 瀝青路面沉陷產(chǎn)生的原因

(1)大面積沉陷是由土基或填方路基的不均勻沉降或局部滑移引起的，小面積沉陷是由于基層強(qiáng)度不夠，在行車荷載和自然因素等作用下形成的。

(2)剛性橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物與柔性路堤連接處，在行車荷載的反復(fù)作用下， 填土自身固結(jié)變形及填土地基在填土自重作用下產(chǎn)生的沉降。

3.5 瀝青路面車轍產(chǎn)生的原因

(1)瀝青混合料熱穩(wěn)定性不足。礦料級(jí)配不好，細(xì)集料偏多，集料未成形嵌鎖結(jié)構(gòu)以及瀝青用量偏高等。

(2)由于雨水滲透侵蝕基層表面的粉料，使其軟化進(jìn)而形成車轍。

(3)瀝青面層的壓實(shí)度不夠，在行車荷載的作用下輪跡處被進(jìn)一步壓密而出現(xiàn)下陷也是形成車轍的原因。

4 高速公路路面病害處治技術(shù)

4.1 高速公路病害處治作業(yè)安全布控方案

病害處治布控作業(yè)按短期養(yǎng)護(hù)布控作業(yè)， 實(shí)施根據(jù)護(hù)欄損壞處樁號(hào)， 在緊急停車帶內(nèi)行駛至距警告區(qū)上游50～100m 處(現(xiàn)場(chǎng)布控采用5～10m)，開啟警報(bào)器導(dǎo)向燈；安全員戴安全帽攜帶指揮旗迅速下車進(jìn)入緊急停車帶，引導(dǎo)通行車輛減速改道； 作業(yè)車輛繼續(xù)前進(jìn)至警告區(qū)停車，施工人員進(jìn)入緊急停車帶放置第一塊標(biāo)志；第一塊標(biāo)志放好后，安全員迅速移動(dòng)至作業(yè)車處，隨標(biāo)志車行駛至第二塊標(biāo)志上游50～100m 處下車 (現(xiàn)場(chǎng)布控采用5～10m)，繼續(xù)引導(dǎo)通行車輛減速改道，同時(shí)，施工人員放置第二塊標(biāo)志，依次類推，直至擺好警告區(qū)內(nèi)所有標(biāo)志；警告區(qū)標(biāo)志擺放完畢后， 施工人員應(yīng)立即從緊急停車帶向主車道上開始擺放隔離設(shè)施， 安全員同時(shí)撤至隔離區(qū)內(nèi)引導(dǎo)車輛減速改道行駛。施工人員與此同時(shí)，尾隨作業(yè)車輛完成過渡區(qū)、緩沖區(qū)和工作區(qū)，直至整個(gè)施工區(qū)域封閉設(shè)施的擺放。

4.2 瀝青路面裂縫病害的處治

(1)瀝青路面龜裂與網(wǎng)裂縫的處治

因?yàn)r青性能不好，或路面設(shè)計(jì)使用年限較長(zhǎng)、油層老化等原因出現(xiàn)大面積裂縫，此時(shí)若基層強(qiáng)度尚好時(shí)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以采用以下方法：

①乳化瀝青的稀漿封層，封層厚度宜為3～6mm。

②加鋪瀝青混合料上封層， 或先鋪設(shè)土工合成材料后噴灑瀝青，再在其上加鋪瀝青混合料上封層。

③改性瀝青的薄層罩面。

④單層瀝青的微表處治。

(2)瀝青路面的縱縫與橫縫的處治

①裂縫寬度在5mm 以內(nèi)： 用空氣壓縮機(jī)壓縮空氣對(duì)著裂縫處從一端向另一端往返吹幾次， 直至無雜物出現(xiàn)為止，并將吹出的雜物清掃干凈；然后將乳化瀝青從縫的一端開始灌注， 當(dāng)縫中即將有乳化瀝青溢出時(shí)再往前移動(dòng)， 如此徐徐前進(jìn)， 直至將整個(gè)裂縫充滿乳化瀝青為止， 最后將篩好的石屑或細(xì)砂撒到裂縫中， 即可開放交通。

②縫寬在5mm 以上：用切縫機(jī)沿裂縫破損的邊緣切成規(guī)則形狀，除去瀝青路面；如果基層出現(xiàn)裂縫，應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行清理后采用灌注水泥漿或水泥砂漿等方法處理；用熱拌瀝青混合料填入切割的斷面，分層壓實(shí)，并保持與兩側(cè)路面平順連接。

4.3 瀝青路面坑槽病害的處治

瀝青路面坑槽病害處治方法分為兩種： 熱拌材料修補(bǔ)法與瀝青冷料修補(bǔ)法。

(1)熱拌材料修補(bǔ)法

①按“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則，用直尺劃出修補(bǔ)坑洞的輪廓線，開槽應(yīng)挖到穩(wěn)定部分，槽壁垂直，松動(dòng)材料要清理干凈， 挖出的坑洞要規(guī)整， 應(yīng)為長(zhǎng)方形或正方形。

②填補(bǔ)用的混合料級(jí)配類型原則上應(yīng)與原路面結(jié)構(gòu)、層次一致。 在填入混合料前，必須用電吹風(fēng)或壓縮空氣將坑槽內(nèi)的浮灰或零散粒料清理干凈。

③在干凈的的槽底、槽壁上薄刷一層粘結(jié)瀝青，隨即將拌合好的瀝青混合料填入槽內(nèi)，如坑槽深度很深，應(yīng)分層填料分層碾壓，粗細(xì)混合料應(yīng)攤鋪均勻，坑槽邊緣填入細(xì)料，填入的混合料留有虛方量，一般為坑槽容積的15%～20%。

④符合填料標(biāo)準(zhǔn)后， 將坑槽邊緣周圍的廢料清理干凈并回收，用壓路機(jī)靜壓，先壓縫處1～2 遍，后壓中心，最后用振動(dòng)壓路機(jī)壓3～5 遍， 先壓橫向后壓縱向來保證修補(bǔ)處的密實(shí)度和平整度。

(2)冷料修補(bǔ)法

冷料修補(bǔ)的挖槽方式方法一致， 槽底清理干凈涂上粘層油，填上常溫混合料，松鋪系數(shù)為1.1～1.3；振動(dòng)壓實(shí)后即可開放交通。

4.4 瀝青路面松散病害的處治

(1)對(duì)大面積松散路段，可在氣溫較高時(shí)，把松散的部位清理干凈，噴布瀝青后撒石屑或粗砂，用輕型壓路機(jī)壓實(shí)。

(2)對(duì)于黏結(jié)料老化造成的松散，應(yīng)將松散全部挖除，然后重做面層。

4.5 瀝青路面沉陷病害的處治

(1)若路面局部沉陷并伴有裂縫，可在沉陷處刷粘層瀝青，再用瀝青混合料填補(bǔ)壓實(shí)整平即可。

(2)路基沉陷導(dǎo)致路面形成坑槽，應(yīng)按坑槽修補(bǔ)的方法自治。

(3)因基層結(jié)構(gòu)遭到破壞而引起的沉陷，應(yīng)先處治好基層，再重做面層。

(4)采用注漿加固。

4.6 瀝青路面車轍病害的處治

(1)因車輛行駛推移而產(chǎn)生的縱向車轍，應(yīng)將車轍處銑刨清除，然后重鋪瀝青面層。

(2)路面受到橫向推擠形成的橫向車轍，可將凸出部分消除，在波谷涂刷粘層瀝青并填補(bǔ)瀝青混合料找平、壓實(shí)。

(3)由于基層強(qiáng)度不足、水穩(wěn)定性不好，應(yīng)對(duì)基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)后重新鋪筑新面層。

5 結(jié)束語

通過對(duì)寧武高速公路路面病害處治的原因分析與處治要點(diǎn)的總結(jié)， 筆者做好高速公路路面病害處治工作必須貫徹“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的方針，必須采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，這是路面病害治理的質(zhì)量保證。

建立路面病害的資料檔案及時(shí)分析病害原因， 努力推行并建立合理、高效的路面機(jī)械化養(yǎng)護(hù)方式，不斷提高機(jī)械的配備率和機(jī)械作業(yè)的占有率， 是保證路面養(yǎng)護(hù)的速度與標(biāo)準(zhǔn)。

建設(shè)一支高速公路現(xiàn)代化養(yǎng)護(hù)管理隊(duì)伍，變靜態(tài)養(yǎng)護(hù)為動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)，達(dá)到路面處治的高質(zhì)量、高效率、高機(jī)動(dòng)性。