瀝青混凝土路面常見病害及養護施工技術研究

朱成元

（甘肅省嘉峪關公路事業發展中心鏡鐵公路段，甘肅 嘉峪關）

1 車轍病害

1.1 原因分析

瀝青混凝土路面建成通車后，若其高溫穩定性不達標則可能出現車轍病害。車轍是瀝青混凝土路面獨有的病害，也是其主要病害。由于瀝青長期在高溫的環境影響下可能變為塑性狀態，導致其抗剪切強度會降低，在車輛荷載的作用下，瀝青路面則可能出現車轍病害[1]。這種車轍病害被稱之為失穩型車轍，如圖1所示。

圖1 瀝青混凝土失穩型車轍病害形成機理

隨著社會經濟的發展，車流量和載重量也在日益增加，早期施工的瀝青混凝土路面的壓實度已無法滿足現今的車輛荷載。在瀝青混凝土路面施工時，其施工質量較差導致壓實度沒有達到相關標準要求，在通車運營后隨著車輛荷載的作用導致瀝青混凝土路面被二次碾壓密實，也會導致車轍病害的出現，這種車轍病害被稱之為壓密型車轍[2]。

若基層強度不足或路基強度不足，在行車荷載的作用下，基層或者路基可能出現一定程度的變形，而這種變形是不可逆的，隨著時間越長，則這種變形越大，最終形成車轍病害。這種類型的車轍病害表現為U 型，車轍之間不會有隆起現象，主因是基層或路基強度不足，這種車轍被稱之為結構型車轍。在高等級公路中，往往要求有更高的壓實度，采用強度更高的半剛性基層，因此，這種車轍主要在低等級公路中出現[3]。結構型車轍病害示意圖如圖2 所示。

圖2 瀝青混凝土結構型車轍病害形成機理

1.2 病害處理措施

針對瀝青混凝土路面車轍病害，可采用大空隙灌漿瀝青路面技術進行處理。該技術主要通過在空隙率20%～30%的瀝青混凝土路面中注入一定數量的水泥膠漿，與混凝土路面形成一種強度較高的新路面，具備瀝青混凝土路面行車舒適的優點的同時還具備了水泥混凝土路面的高強度的特點，從而解決了瀝青混凝土路面的車轍病害問題。水泥膠漿的用量可按下式計算：

式中，L 代表水泥膠漿用量（m3）；λ 代表瀝青混凝土路面空隙率；s 代表車轍病害區域面積（m2）；l 代表車轍病害區域瀝青混凝土路面厚度（m）。

相較于傳統施工工藝，大空隙灌漿瀝青路面技術具有很多優勢，如表1 所示。

表1 大空隙灌漿瀝青路面技術的優勢

經實踐驗證，大空隙灌漿瀝青路面技術強度形成時間短，其施工完成后養護2～3 h 后即可通車運營，如圖3 所示。在某公路養護施工通車運營1 年后車轍幾乎不發展，如圖4 所示。

圖3 大空隙灌漿瀝青路面強度增長圖

圖4 不同路面通車運營1 年車轍發展情況

2 裂縫病害

2.1 原因分析

瀝青混凝土路面產生裂縫的原因，主要有以下3點：

（1）在車輛荷載作用下，車輪會對路面造成一定剪應力，在剪應力的長期作用下，超過了路面的強度限值后瀝青混凝土路面會在車輛輪跡帶上出現一定深度的剪切裂縫[4]。

（2）溫度下降過快、過低造成瀝青混凝土路面出現較大的溫度應力，當該力超過瀝青混凝土路面的限值時也會導致其產生溫度裂縫，且如果反復出現溫度變化過大時，也可能導致由于施工質量問題產生的微小裂縫擴大形成裂縫。

（3）施工時路基壓實度不足，或路基發生不均勻沉降等也可能導致裂縫的產生。從上述裂縫產生的原因不難得出，裂縫主要受到外部荷載、氣候、溫度、施工質量等影響，除此之外，還受到瀝青混合料本身的影響，如瀝青路面面層厚度、級配、空隙率、原材料質量、瀝青混合料老化程度等影響，影響因素如圖5所示。

圖5 瀝青混凝土路面影響因素

2.2 病害處理措施

（1）灌縫法。當瀝青混凝土路面出現裂縫時，可使用密封膠對裂縫進行灌縫。具體做法如下：首先對裂縫采取擴縫施工，然后再通過空壓機的風力將擴縫后的裂縫內部的雜物吹掃干凈，再將密封膠注入裂縫內部，從而達到封堵裂縫，阻止裂縫進一步擴展和防止地表水滲入的目的。該方法最小可對5 mm 的裂縫進行處理。其施工成本約6 元/m，使用壽命約2 年。

（2）開槽灌縫法。采用專用機械在路面裂縫位置開槽，開槽方向與裂縫擴展方向保持一致，開槽深度約15～20 mm，寬度約10～15 mm，開槽后，再將密封膠注入開槽后的裂縫內，養護至材料硬化后即可。開槽灌縫的成本和使用壽命都比灌縫法高，開槽示意圖如圖6 所示。

圖6 開槽示意圖

（3）貼縫法。貼縫所使用到的主要材料是PCR-WⅢ修理恢復劑，其主要成分為高分子極性聚合物和納米級橡膠，由于其具有流動性強、細度模數小等優點，可以大幅提升材料灌入裂縫的深度，從而提高灌入數量，增強了裂縫修補效果。可用于寬度超過6 mm 的裂縫。成本約4～5 元/m，使用壽命能達到3年以上。

（4）壓力注漿法。該方法主要用于局部出現較多裂縫的位置，或者由于路基沉降、反射裂縫等情形。該方法通過將漿液在一定壓力的情況下，注入路面基層，甚至路基內部，然后用注入的漿液填滿所有空隙，從而達到裂縫修補的目的。若瀝青混凝土路面的裂縫過多，導致路面強度不足，此時需要鑿除原有路面面層，重新加鋪新瀝青層。

3 層間脫空病害

3.1 原因分析

瀝青混凝土路面層間脫空病害主要是路基或者基層受到水的侵害，導致部分填料隨著水而流失，最終導致路面結構層脫空而形成的病害。出現層間脫空病害的原因主要有以下幾點：

（1）基層透水性不佳，地表水滲入到路面面層以下后不能及時排出，基層被長時間浸泡，導致基層強度降低，基層和面層之間的粘結力降低，最終造成層間脫空病害。

（2）地表水滲入的底基層甚至是路床，長期沖刷基層和路床，導致基層和路床填料大量流失，最終形成層間脫空病害。

（3）路基壓實質量較差，局部沉降過大，而基層和面層并未隨著路基沉降而沉降，在路床和路面結構層之間產生局部脫空病害[5]。對于層間脫空病害，目前主要是通過道路承載力和層間脫空檢測來確定。

3.2 病害處理措施

對于瀝青混凝土路面層間脫空病害，目前較好的處理方法是地聚物注漿加固處治。所用的材料主要是采用工業廢渣中的礦物活性成分，再加入一定的堿性激活劑將其激活，最終獲得一種焦寧濤結構的膠結材料，再將其注入至層間脫空的部位，經養護后即可完成施工。施工過程中應注意注漿壓力以及注漿量、配合比及注漿速度等參數。

（1）鉆孔。鉆孔前，首先按照設計位置進行放樣。孔位一般采用梅花形布置，孔與孔之間的間距宜為1～1.5 m，孔位布置如圖7。孔位布設完成后，可采用直徑為1.6 cm 或者2 cm 的鉆頭進行鉆孔，鉆孔時可使用干法成孔，鉆孔深度應根據病害檢測的結果確定，通常需要鉆至路面結構層一下200～300 mm，鉆孔完成后應安裝PVC 管或其他管狀物，管徑宜與鉆孔的孔徑相匹配。

圖7 孔位布置示意圖

（2）制漿與注漿。漿液分為兩種：一是雙液，二是單液。雙液配合比為A 組分：B 組分=1:3，單液配合比為水：聚合物=0.34:1，將漿液拌制完成后不應放置過久。注漿時，采取注漿壓力和注漿量兩種指標進行控制，并以注漿壓力為主，注漿量為輔，最大注漿的壓力不應超過0.8 MPa。開始注漿時，應在注漿孔附近安裝路面標高監測儀器，其位置不宜過遠，以距孔位不超過300 mm 為宜。當從相鄰孔冒出與注漿孔相同稠度的漿液或者瀝青混凝土路面標高升高2 mm 時即可停止注漿。完成注漿后，應對注漿孔填充相同稠度的漿液，并將注漿孔封堵，防止雜物進入孔內，同時清理路面溢出的漿液，進入養護階段。對于層間脫空較為嚴重的區域，可分多次進行注漿，直至注漿后路面的彎沉值小于正常路段的1.2 倍后即可結束施工。

4 結論

研究表明，瀝青路面裂縫、車轍與層間脫空已成為瀝青路面最主要的病害。出現病害后，應及時采取對應的措施進行處理，以防止病害的進一步擴大。對于不同的病害，應采取不同的治理措施。針對車轍病害，可采取大空隙灌漿瀝青路面技術進行治理；對于裂縫病害，主要的治理手段有灌縫、注漿和貼縫等措施；對于層間脫空病害，可以采用地聚物注漿加固進行治理。