高速公路YLLMZX-1 病害治理工程與養護方法研究

陳明明，劉瑞猛

（河南省鶴新高速公路有限公司， 河南 鄭州 450000）

2021 年河南高速公路YLLMZX-1 工程起訖樁號為K746 km+25 m～K794km+638 m， 全長48.38km，于2007 年10 月建成通車， 截至2021 年運營已13 年。隨著通車年限的不斷增長， 高速公路局部路面老化問題， 造成該路段路面性能下降， 部分路面、 橋頭搭板位置出現沉陷現象， 橋頭跳車嚴重， 影響公路正常使用， 需要進行病害問題處治。 為保證施工質量和施工工期， 對高速公路常見病害進行研究是十分有必要的， 本文針對高速公路常見病害成因及養護方法進行了詳細的論述。

1 高速公路YLLMZX-1 常見病害分析

根據2020 年第一車、 第二車抽提試驗結果，瀝青三大指標中針入度為28.9（0.1 mm），軟化點為63.1 ℃， 延度為1.1 cm， 數據分析YLLMZX-1 高速公路瀝青路面存在老化現象。 該路段已運營13 年，根據瀝青老化規律判斷， 此路段在后續營運過程中路面病害將進一步加劇。 對路面病害誘因、 缺陷、變形等因素進行分析， 這些因素會導致路基結構力傳遞形式發生變化， 進而對路面結構的其他基層產生不利的影響。

1.1 車轍病害

眾所周知， 高速公路上通行車輛較多且速度較快， 因此， 路面所承受的荷載也比較大， 長時間的荷載作用會直接導致路面產生永久性的凹槽， 也就是車轍。 YLLMZX-1 工程位于交通樞紐路段， 日常車流量非常大， 其中大卡車載重車輛占有很大比例。 大卡車載重車輛對路面長時間的碾壓會造成路面凹槽現象， 這類凹槽大部分為帶狀凹槽， 當小型車輛行駛在有凹槽的路面上時很容易造成車輛風險， 并且車轍的內部還容易出現積水和灰塵等問題， 這些問題對于車輛的安全出行來說都十分不利。

1.2 坑槽病害

高速公路路面上的坑槽病害主要表現為不規則坑槽、 路面沉陷， 這種病害的發生主要與車輛事故有很大關系。 當車輛發生側翻、 碰撞以后， 外作用力會直接作用于路面， 從而形成路面坑槽。 而路面坑槽的存在則會進一步造成路面積水問題的發生，嚴重時甚至會影響到路基內部結構。 當有車輛行駛過坑槽路面的時候會發生顛簸， 坑槽路面嚴重的情況下會還會造成跳車問題， 嚴重影響高速公路車輛的安全駕駛。

1.3 沉陷病害

沉陷問題在高速公路中是較為典型的病害之一。 由于施工過程中路基沒有完全密實或者填筑土質材料比較差， 這樣的路面再受到后續的車輛荷載等因素的影響， 交通荷載較大時會導致路面出現不同程度的豎向變形， 最終造成路面發生沉陷。 一般沉陷問題可以分為兩種： 一是當局部的路面下沉深度＞10 mm 的時候， 可判定為輕度的沉陷危害； 二是當局部的路面下沉深度＞25 mm 的時候， 可判定為發生了重度的沉陷危害[1]。

1.4 松散病害

高速公路的松散病害主要產生于路面投放使用的初期階段， 是指瀝青表面層和內部的集料之間粘合力不足而造成的， 后續表現為路表呈現懸浮狀集料的形態。

當路面出現脫皮或者麻面的情況時， 說明為輕狀的松散； 而當路面的粗骨料出現了坑洞、 脫皮或者露骨等現象時， 則說明為重度的松散， 需要加以重視， 否則會影響到高速公路的正常使用， 也會對交通安全產生不利的影響。

1.5 裂縫病害

裂縫是高速公路病害中比較常見的病害之一，對于路面的損傷不容忽視， 裂縫病害能直接影響到公路的正常使用和車輛的駕駛安全。

根據2020 年第一車、 第二車抽提試驗結果顯示， YLLMZX-1 路面裂縫主要有3 種情況： 一是橫向裂縫， 這種裂縫的產生位置是沒有規律的， 寬窄不一， 長短也不盡相同， 裂縫朝向基本與行車方向垂直， 周邊也會產生細碎的一些裂縫， 這種橫向的裂縫問題如果不能及時養護， 則會導致裂縫逐漸延伸， 造成路面更大的裂縫危害[2]； 二是縱向裂縫，縱向裂縫主要發生在路面接縫位置或者路肩邊緣等位置， 大小和寬度各不相同， 縱向裂縫的出現會導致路基出現滑移問題， 對于交通安全有著不利影響； 三是網狀裂縫， 這種裂縫主要指的是猶如蜘蛛網一般的細小裂縫， 裂縫大部分是以成片形式出現， 并伴隨路面松動和變形的問題發生， 增加了高速公路的車輛通行風險。

2 高速公路YLLMZX-1 路面常見病害的成因

2.1 車流量過載

近年來， 我國汽車數量不斷增加， 高速公路也因此承載著較大的荷載， 尤其是節假日中高速公路的車流量明顯增高， 導致高速公路路面出現過載的問題。 高速公路YLLMZX-1 路面車流量過載會影響到高速公路路面狀態， 導致路面發生裂縫或者車轍等病害問題。 例如， 車輛在高速公路上因車禍問題而造成的路面摩擦或者是路面破碎性的坑槽等問題。 車流量過載不僅會造成高速公路路面的結構問題， 也是造成交通事故的重要因素之一， 需要加以重視。

2.2 材料老化

高速公路路面發生病害問題與公路材料老化之間也有著必然的聯系。 高速公路YLLMZX-1 運營已達13 年之久， 路面暴露在自然環境條件下， 受到不同溫度、 濕度等的環境影響， 公路材料必然會發生老化現象。 加上在路面施工中對于材料選擇的不合理等問題， 也會導致后期使用時發生路面老化的情況[3]。 原材料的老化使得路面抗裂能力下降，車輛的行駛進一步造成路面橫向裂縫問題的發生。

2.3 路基剛度不足

高速公路基本都是以瀝青路面為主， 瀝青的厚度會直接影響到高速公路路表面的平整度。 如果瀝青面層的松鋪厚度不相同， 那么在車輛的行駛中就會發生路面沉降的問題， 這種誤差幅度比較大的時候則會進一步加重路面的沉陷問題。 同時， 路基的剛度決定了路面的抗變形能力。 如果路基剛度不足的話， 在車輛荷載不斷碾壓路面的過程中極易造成路表的損壞。 若是對養護工作再有所疏忽， 則會導致路面的破壞程度進一步加重， 最終造成嚴重的路面沉陷問題。

2.4 排水能力差

高速公路在建設時會設計出相應的排水系統，主要作用于降水期間的路面積水及時排出， 避免雨水滲透給路基造成不良影響。 高速公路路面排水能力差會導致路面結構的使用壽命下降[4]。 如果高速公路設計中對路面排水設計不規范， 那么就會導致高速公路排水性差， 路面因雨水的浸泡穩定性下降， 最終出現路面松散問題， 發生車轍和凹槽等公路病害。 高速公路與普通公路有著明顯的不同， 一是高速公路行駛車輛更多， 二是路面車輛的速度更快。 高速公路路面產生的積水如不能第一時間清理， 不僅會影響路面的質量， 更會影響到車輛的行駛安全， 積水問題很容易造成車輛發生側翻和打滑等行車風險。

2.5 環境溫差大

高速公路一年四季都處于一個溫度不斷變化的環境中， 不僅四季溫度變化大， 而且晝夜溫差比較明顯， 這些因素都會導致YLLMZX-1 路面材料的粘結性受到影響， 從而造成路面的穩定性下降[5]。 溫度差對于高速公路的破壞主要是對材料性能上的影響， 路面的支撐力會因此下降， 從而引起路面的病害問題。

3 高速公路路面常見病害養護的方法

根據2020 年檢測結果， YLLMZX-1 路面整體技術狀況雖然良好， 但是局部路段出現老化、 縱橫向裂縫等路面病害， 且多處路面病害有加速發展的趨勢， 逐漸由輕度病害、 中度病害向重度病害發展。 根據路面存在的老化現象， 再考慮到該路段已運營13 年， 根據瀝青老化規律判斷， 此路段在后續營運過程中瀝青老化程度會進一步加劇， 屆時將會嚴重影響到路面的質量， 需迅速采取預防性養護措施。

3.1 常規性養護

3.1.1 局部填充法

對YLLMZX-1路面養護采取局部填充法。 這種方法有著比較強的適應能力， 能有效地修補YLLMZX-1 路面表層上出現的各種裂縫、 脫粒、 疲勞網裂、 滲水、 車轍（面層引起的2～3 cm） 、 貧油等問題。 主要養護方法是： 先對裂縫雜物進行清理， 將乳化瀝青或者熱油直接灌入到清理干凈的縫隙中去， 待瀝青固化后則能實現有效的裂縫修復。如果遇到了比較大的裂縫問題， 則需要先填充特定的混合料； 再對局部加以實施震動技術， 按照冷卻修補的方法原理進行平整壓實； 最后使用烙鐵封口， 均勻撒砂， 這種操作方法適合應用于裂縫較大的路面修復[6]。

3.1.2 罩面法

罩面法也是高速公路常見病害養護中的重要方式之一。 通過這項技術能有效地解決YLLMZX-1路面淺顯車轍、 裂縫等問題。 罩面法的應用技術主要有薄層罩面和超薄磨耗罩面。 在使用罩面法對YLLMZX-1 路面病害進行養護的過程中， 需要注意對粘結層和防水層進行特別養護， 防止路面病害的二次發生。 該技術的應用既能有效處理路面的裂縫和變形病害， 也能夠有效提升YLLMZX-1 路面整體的平整度和防滑性能， 對于提升高速公路的使用效果有著重要意義。

3.1.3 鋪撒技術

鋪撒技術的養護方法主要用于修復高速公路YLLMZX-1 路面排水性能不足的問題。 在YLLMZX-1 路面養護過程中發現了該路面排水性能較差以后， 大面積地使用鋪撒技術進行修復， 此技術有助于強化YLLMZX-1 路面的排水性能， 更加能提升YLLMZX-1 路面的防滑效果， 減少車輛在降水時發生的打滑問題[7]。 該技術能有效地提高對路面的保護作用， 減少不良駕駛對于路面本身造成的破壞性。 在使用鋪撒技術的時候應當注意選擇性能較高的聚合物， 以便于強化路面排水速度， 防止雨水滲入到路基內， 對路面排水性能不足起到一定的預防作用。

3.1.4 再生路面

再生路面技術的應用是高速公路路面養護中較為常見， 并且使用頻率最高的技術方式。 再生路面的技術使用中主要是對路面上的瀝青混凝土進行回收， 再利用回收的瀝青混凝土做病害修復。 就地熱再生施工質量檢查驗收參照JTG F 40-2004《 公路瀝青路面施工技術規范》 和JTG/T 5521-2019《 公路瀝青路面再生技術規范》 。 瀝青路面就地熱再生施工過程中的工程質量控制應滿足的要求見表1。

表1 就地熱再生混合料施工過程中的工程質量控制

由表1 可知， 工程質量控制一方面能促使路面結構得以完善， 另一方面也具有環保節約的優勢，因此， 在高速公路養護工作中十分常見， 也得到普遍的推廣。 值得注意的是低溫施工應適當延長加熱時間， 提高攤鋪溫度及碾壓溫度。 當氣溫低于10 ℃時， 不宜進行就地熱再生工程的施工。 當路面出現變形類病害嚴重的情況時， 熱再生機翻松可能達不到要求， 直接熱再生后路面容易損壞。 根據再生設備的不同， 鑒于YLLMZX-1 路面變形深度為3～5 cm，路面再生前應考慮先銑刨掉一部分原路面材料， 以確保再生施工時熱再生機能翻松到變形路面最低處一定的厚度。 YLLMZX-1 路面就地熱再生大大減少路面養護施工時間， 在施工時間、 施工材料、 資源等方面都得到了最大范圍的節約。

3.2 預防性養護

高速公路YLLMZX-1 路面的病害并不能完全依靠后期修復來完全解決， 更加應當重視起預防性的養護措施來降低路面病害發生的可能性， 從而提升路面使用效果。 首先， 高速公路管理單位應當定期對路面進行巡視， 做到能及時發現一些潛在的病害問題， 病害問題一經發現及時解決； 其次， 高速公路管理單位應當每個季度組織進行一次路面養護工作， 提升路面性能， 保持路面的結構穩定； 最后，高速公路管理單位還應當加強對高速公路行駛車輛的流量及速度的監督管理工作， 通過有效地監管工作降低路面壓力， 給予路面一定的保護[8]。 此外，高速公路管理單位還應當定期采用評價的方式對路面狀態進行評估， 實現預防性養護的目的。 不同壓路機類型在不同環節的工作參數（碾壓溫度、 行駛速度） 見表2。

表2 不同壓路機類型在不同環節的工作參數

由表2 可知， 高速公路養護措施對于高速公路及路面病害控制有著重要的作用[9]。 由于路面養護再生施工需要對路面進行加熱， 加熱路面溫度具有內部溫度較高且溫度下降慢的特點， 為保證施工質量及行車安全， 在道路開放交通時， 路表溫度不宜高于50 ℃。 如無急需通車的特殊路段， 對前日施工養護路面做到次日開放交通， 以此充分保證了養護路面無人為造成早期車轍、 推擠破壞等問題。 作為相關施工單位還需格外重視預防性養護工作， 爭取將路面病害扼殺在搖籃中， 真正的提高養護效果。

4 結束語

高速公路是我國經濟建設中的重要組成部分，更是我國經濟穩定發展中的重要一環。 因此， 作為高速公路的管理單位一定要正確地認識到高速公路路面養護的重要性。 對于高速公路的路面養護來說， 這是一項繁瑣且長期的工作， 監管部門和施工單位還需共同協調合作對高速公路路面加以養護，確保能采取有效措施提升路面結構安全性和穩定性， 為我國高速公路的長遠健康發展做出貢獻。