瀝青路面使用狀況評定與病害處置分析

1 瀝青路面現(xiàn)場調(diào)查

對某高速公路進行調(diào)查，該高速公路為雙向六車道，并于2013年投入運營，目前已運營7年。選取沿線20km 公路，每隔1km 就對200m 長度的路面主要病害情況進行統(tǒng)計調(diào)查[1]。發(fā)現(xiàn)該路段主要病害有縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、車轍、坑槽和松散，如圖1所示，詳細(xì)統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

圖1 路面常見病害

表1 常見路面病害面積統(tǒng)計

2 使用狀況評定

2.1 路面綜合破損率

按照以下公式進行計算：

上式中的DR表示路面綜合破損率，以百分?jǐn)?shù)來計。D代表調(diào)查路段內(nèi)折合的破損面積，單位為m2；其計算公式為A代表調(diào)查路段路面的總面積，單位為m2；Dij代表第i 類損壞以及j 類嚴(yán)重程度實際破損面積，單位為m2；橫、縱向裂縫的破損面積的計算分別是：裂縫長度（m）×0.2、車轍的破損面積為長度（m）×0.4；Kij代表第i 類損壞以及j 類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

2.2 路面狀況指數(shù)

采用路面狀況指數(shù)（PCI）表征路面的使用狀況。路面狀況指數(shù)取值范圍是0～100。數(shù)值越小，表明路況越差。其計算公式如下：

2.3 路面使用狀況等級

路面使用狀況根據(jù)路面狀況指數(shù)（即PCI的值）可依次評為優(yōu)、良、中、次、差。詳細(xì)的路面破損情況評價標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。經(jīng)過計算得到該調(diào)查路段PCI值為67，參照路面破損狀況評價標(biāo)準(zhǔn)表，該調(diào)查路段處于中級狀況，路面病害嚴(yán)重，路面已處于較差的服務(wù)水平，因此有必要對路面病害進行分析，并給出相應(yīng)的處置措施[2]。

表2 路面破損狀況的評價標(biāo)準(zhǔn)表

3 病害形成原因分析

3.1 裂縫

3.1.1 縱向裂縫：縱向裂縫是沿著道路行車方向的裂縫，一般長度較長，既影響行車舒適性也影響美觀。主要原因有：地基的不均勻沉降而產(chǎn)生縱向裂縫，這種情況多發(fā)生于道路橫斷面填土壓實度不一致或新近路基搭接等導(dǎo)致的路基沉降；由于行車荷載的反復(fù)作用，使道路發(fā)生疲勞破壞，從而導(dǎo)致開裂現(xiàn)象，此現(xiàn)象多見于輪跡帶范圍內(nèi)；道路受雨水浸泡，水侵入路基，引起路基的不均勻沉降，從而導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫；施工質(zhì)量不佳，路基沿橫斷面方向壓實度不一致或混合料攤鋪搭接不恰當(dāng)。

3.1.2 橫向裂縫

橫向裂縫是垂直于行車方向的裂縫，一般沿道路分布較為均勻。此類裂縫是比例最高的裂縫。其主要原因有瀝青面層本身由于溫度變化導(dǎo)致的溫縮應(yīng)力將瀝青層由下而上被拉裂；半剛性基層的溫縮和干縮特性導(dǎo)致了基層最初產(chǎn)生裂縫，然后以反射裂縫的形式作用于瀝青面層；路基的不均勻壓實或沉降同樣會產(chǎn)生反射裂縫，從而導(dǎo)致面層形成橫向裂縫。

3.1.3 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫以及龜裂，是橫縱交錯的裂縫。其主要原因是車輛超載嚴(yán)重以及瀝青面層老化，當(dāng)路表面超過極限荷載強度或在荷載反復(fù)作用下，均會導(dǎo)致路面的產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。路面裂縫在前期主要是影響美觀，不會對行車造成太大的安全影響。但裂縫若長期存在，則會導(dǎo)致雨水滲入路面，使路面長期經(jīng)受水損壞的影響，進而引發(fā)路面的結(jié)構(gòu)性破壞[3]。

3.2 車轍

車轍是瀝青路面上的沿輪跡帶方向的壓痕，也是瀝青路面的主要病害之一。車轍分為結(jié)構(gòu)性車轍和流動性車轍。瀝青路面是彈塑性體，在車輛的反復(fù)作用下，路表面輪跡帶范圍會發(fā)生壓實，從而導(dǎo)致沉降。被車輛荷載作用較少的部位，沉降相對較少，于是日積月累形成了車轍。同時，溫度也會加重這一現(xiàn)象。車轍的存在嚴(yán)重影響了路面的平整度，導(dǎo)致車輛操作難度增大，安全隱患升高。車轍會積蓄較多的路面積水，從而導(dǎo)致路面更易發(fā)生水損壞。

3.3 坑槽

坑槽是路面病害積累到一定程度的綜合表現(xiàn)。當(dāng)路面發(fā)生網(wǎng)狀裂縫或龜裂，并出現(xiàn)松散等病害時，在車輛作用下路面便會產(chǎn)生坑槽。坑槽的存在會大大降低道路行駛的安全性和舒適性，是急需處理的路面病害。

3.4 松散

瀝青路面松散表現(xiàn)為路面表面呈現(xiàn)出很多松散的集料顆粒。路面松散的主要原因是路面在雨水浸泡下，導(dǎo)致瀝青膜與集料之間的粘附性降低，再加上車輛荷載的反復(fù)作用，以揉搓的形式作用于瀝青混合料表面，最終分離了集料和瀝青。路面松散會導(dǎo)致路面病害頻發(fā)，且影響行車舒適性。

4 病害處置措施分析

4.1 裂縫的處置措施

裂縫發(fā)生后應(yīng)及時處置，以防程度繼續(xù)增大，引發(fā)更嚴(yán)重的路面病害。目前常用的方式主要有灌縫、貼縫以及封縫，從工程應(yīng)用和參考文獻來看，灌縫是最有效的方式之一。下面將灌縫要注意的問題進行總結(jié)：對于裂縫寬度小于10mm的縫隙且邊緣無支縫或散落等，應(yīng)優(yōu)先選擇直接灌縫的方式。在灌縫之前，要先將縫隙內(nèi)部雜物清除干凈，然后確保縫內(nèi)是干燥狀態(tài)，再將經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量把控并達到熱度標(biāo)準(zhǔn)的灌封膠灌入裂縫中，灌注量需要根據(jù)季節(jié)進行控制。秋冬季節(jié)，應(yīng)將灌注量保持在路面水平以上2～3mm處，春夏季節(jié)則與路面水平面基本持平即可；對于裂縫寬度大于10mm的縫隙或者裂縫邊緣支縫較多、散落明顯時，應(yīng)進行開槽灌縫。即在灌縫前，先用開槽機對路面裂縫處進行開槽，開槽寬度至少達到12mm，深度以2倍的開槽寬度為宜。然后清理松散顆粒和雜物，確保槽內(nèi)干凈干燥，最后將一定溫度的專用灌封膠灌入縫隙中，可配合少量撒布細(xì)砂或細(xì)骨料；在灌封膠的選擇上，最好選擇具有良好的水穩(wěn)定性和粘附性的灌封膠。

4.2 車轍的處置措施

根據(jù)車轍形成原因的不同，應(yīng)分別進行不同的處置措施。對于因車輛行駛推移造成的路面車轍，應(yīng)進行銑刨或切削，然后重鋪面層；對于形成橫向波形車轍的路段，凸出路面高程的部分應(yīng)將凸出的部分消除，然后在凹陷部分填補瀝青混合料，壓實找平；若因面層與基層之間的夾層損壞或其他原因?qū)е聝烧咩暯硬环€(wěn)定引發(fā)的車轍，應(yīng)將面層挖除，然后清除夾層，重做面層；若是因為基層穩(wěn)定性不好，發(fā)生水損壞或不均勻沉降等導(dǎo)致的車轍，則應(yīng)對基層進行處置，再重新施工上部結(jié)構(gòu)。總之應(yīng)先調(diào)查車轍原因，再有針對性地解決問題，盡量從根本上消除車轍。

4.3 坑槽的處置措施

路面坑槽的修補，首先要確定處置范圍，處置范圍為坑槽外圍10cm，盡量將修補面積確定為矩形，然后對路面進行切割、鑿除、坑槽清理等步驟，確保修補前的坑槽為干凈、干燥狀態(tài)，再對坑槽內(nèi)撒布瀝青，用量按0.8kg/m3控制，主要是為了確保新加鋪料與舊路的銜接，最后將加熱好的瀝青混合料倒入坑槽中，并用壓路機壓實，整個過程需快速作業(yè)，以確保混合料溫度。壓實后對新舊路接縫邊緣進行修整，確保平順。對于需要應(yīng)急性處理的坑槽，可進行冷料修補，也稱為冷補。

4.4 松散的處置措施

在路面松散的處置方面，如果是由于瀝青用量偏少或因施工氣溫低導(dǎo)致的面層松散，可將松散的集料清除；然后在室外溫度較高時，一般為達到15℃，按照0.8～1kg/m2用量噴灑瀝青，再撒布3～6mm的石屑，并用輕型壓路機壓實。對于因瀝青老化或水損壞造成的集料松散，應(yīng)將松散部分挖除，按坑槽的修補方法修理。

5 結(jié)語

本文基于某條服役7年的高速公路進行現(xiàn)場調(diào)查，對20km 路面進行病害統(tǒng)計分析，并結(jié)合計算模型得出路面狀況評定，根據(jù)路面主要病害的原因進行分析，然后給出可操作性的病害處置方案，具有較強的工程參考價值。