高速公路瀝青路面預防性養護技術研究

石瑞立

摘要 文章以高速公路瀝青路面養護實體工程為依托，首先對工程瀝青路面進行了病害調查，對路面技術狀況進行了評定，對裂縫封縫技術、表面封層養護技術、薄層罩面技術等預防性養護方案適用性進行了系統分析，并對工程預防性養護實施情況進行了介紹。結果表明，經預防性技術處治的高速公路瀝青路面服役性能良好，研究結果可為類似高速公路瀝青路面病害調查與處治提供參考與借鑒。

關鍵詞 高速公路；瀝青路面；預防性養護；病害

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）16-0156-03

0 引言

相較傳統水泥路面，瀝青路面具有行車舒適、噪音小及養護快捷等優點，目前已成為我國高速公路使用最廣泛的路面結構形式[1]。但瀝青路面強度相對較低，在運營期間易出現各類結構或功能性病害。為保證良好的路用性能，同時延長路面服役壽命，應采取必要的養護技術。其中，預防性養護為在路面僅出現非結構性病害時采用的養護技術，目前逐步成為高速公路養護的主流養護方案。在高速公路瀝青路面承載能力較好的條件下，通過修復路面表層微小病害達到預防性養護目的，可有效遏制路面病害發展，控制功能性病害向結構性病害的轉變。該文以某高速公路為依托，系統分析了路面病害特性與可行的預防性養護方案，以期為高速公路瀝青路面預防性養護應用提供參考。

1 依托工程概況

G60玉凱高速公路是貴州省骨架公路網規劃“678”的重要組成部分，連接貴州中東部地區，對沿線經濟發展起到重要作用。G60玉凱高速公路K1524～K1670段“1+5”路面大（中）修及多年期養護工程YKYH-B標段起點樁號K1607+200，終點樁號K1670+000，全長為62.8 km。

標段起始于劍河縣岑松鎮岑松I大橋處，止于凱里市三棵樹鎮。工程設計為雙向4車道，路基寬度為24.5 m，設計時速為80 km/h，橋涵設計荷載為汽－超20、掛－120級，路面設計壽命為5年。路面結構形式為瀝青路面，結構組合如下：改性瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）（4 cm）+中粒式改性瀝青混凝土（SUP-20）（5 cm）+粗粒式瀝青混凝土（SUP-25）（6 cm），基層采用厚度40 cm水泥穩定碎石，底基層采用15 cm級配碎石，總厚度70 cm。

2 依托工程瀝青路面病害評定

2.1 瀝青路面病害類型

（1）裂縫病害。裂縫是高速公路瀝青路面最常見的病害類型之一，包括橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫、塊狀裂縫等。其中，橫向裂縫指的是與道路延伸方向垂直的裂縫，且裂縫的長度與寬度不均。若溫度較低或溫差較大就會導致瀝青變脆，進而產生橫向溫度裂縫，同時造成路面結構的擠壓開裂。依托工程瀝青路面橫向裂縫如圖1所示。

縱向裂縫則與道路延伸方向保持平行，在主裂縫上還會生成多個分支裂縫。縱向裂縫的產生主要受車輛反復荷載影響，造成公路路面出現疲勞性損壞，并引發地基結構的不均勻沉降。

網狀裂縫是由多條裂縫交叉形成的網格狀裂縫[2]。網狀裂縫主要出現在路面表面位置，由行車荷載作用造成路面疲勞開裂，瀝青老化、材料質量不達標等問題導致，對基礎結構面及基礎變形量影響不大。

塊狀裂縫與網狀裂縫相似，且與橫向、縱向裂縫存在密切關聯。路面產生橫向、縱向裂縫并逐漸擴大，相關連接交錯后形成不規則矩形裂塊。造成塊狀裂縫的因素包括環境溫度、瀝青材料等，依托工程瀝青路面塊狀裂縫如圖2所示。

（2）坑槽病害。坑槽病害屬于路面松散型病害。路面積水滲透到地基內部，同時在行車荷載作用下，導致路面承受較大壓力，引發路面骨料剝落，進而形成成片坑槽。不同類型的坑槽病害對路面的影響也存在差異。不同坑槽深度及特性如表1所示，依托工程瀝青路面坑槽病害如圖3所示。

（3）車轍病害。車轍即路面車輪壓痕，多為10 mm及以上深度的縱向帶狀凹槽。深度在10～15 mm范圍內屬于輕度車轍，在15 mm以上屬于重度車轍。路面車轍包括結構型、失穩型、磨耗型等，其中失穩型車轍具有較大的風險性，而結構型車轍主要是受路面行車重載、超載現象影響，修復難度最大。

2.2 瀝青路面病害調查

在對路面進行勘察時發現存在多處病害問題，包括裂縫、坑槽、車轍等，勘察結果如表2所示。

根據表2數據可知，該公路段橫向裂縫與修補病害較為嚴重，占據總體病害的85%左右，車轍病害占整體的10%，由于高速公路路面病害處于發展早期，因此可通過預防性養護技術進行修復。

2.3 路面技術狀況評定

高速公路投入使用后，受車輛荷載等因素影響，易出現沉陷、裂縫等路面病害，影響高速公路的使用壽命與車輛行駛安全[3]。根據公路路面狀況技術評定規范對該工程路面進行評級，選用路面技術狀況指數PQI作為評價指標，路面技術狀況指數PQI計算公式如下：

PQI=w_PCIPCI+w_RQIRQI+w_RDIRDI+w_PBIPBI+w_PWIPWI+w_SRISRI+w_PSSIPSSI （1）

式中，PQI——路面技術狀況指數；_IPCI——路面損壞；RQI——路面平整度；RDI——路面車轍；PBI——路面跳車；PWI——路面磨耗；SRI——路面抗滑性能；PSSI——路面結構強度；w——各項權重。

根據公式對該工程路面技術狀況指數PQI進行計算，相關計算結果如表3所示。

結合表3數據進行計算，得到該路段路面技術狀況指數PQI=91，表明需要對依托工程進行預防性養護。

3 預防性養護處理

3.1 總體預防性養護思路

針對高速公路不同的病害類型，在進行預防性養護時也應采取針對性修復技術，以達到更好的養護效果。對于瀝青路面裂縫病害來說，應根據裂縫大小選擇合適的技術類型。若裂縫寬度≤3 mm，以修補膠填補裂縫，控制水分滲透，避免裂縫擴大；若裂縫寬度為3～5 mm，需先對裂縫進行開槽清理，再使用熱瀝青、改良瀝青等材料進行填補，并通過涂抹防水材料提高路面防水性能；若裂縫寬度≥5 mm，則需要在裂縫兩側開槽，開槽規格為寬10 cm、深6 cm，再灌注瀝青材料保證與原本的瀝青結構融合，提高路面使用性能，剪切強度可達1.0 MPa以上[4]。

修復路面坑槽病害，根據坑槽深度選擇對應技術類型。若為淺層坑槽，可先對路面結構連接處進行清理，再通過改性乳化瀝青、改性混凝土等進行修補；若為深層坑槽，則需要先挖除坑槽，露出基面頂面后通過混凝土修補，再使用瀝青封層，并對病害周圍采取一定的密封措施。其中，路面坑槽病害修復面積應超過實際坑槽面積，修補輪廓線約在實際坑槽面積外10～15 cm處。改性乳化瀝青技術指標如表4所示。

修復路面車轍病害，應對車轍路面進行切削和沖洗，根據病害具體情況采取對應措施，再進行瀝青層鋪設。若高速公路工程質量等級較高，可以采用性能良好的改性瀝青混合料進行修復；若路面形成橫向波形車轍，可以先對車轍突出部分進行處理，再使用瀝青修補材料進行找平壓實，提高路面結構平整度；若車轍病害對路面基層、面層的連接造成影響，需要先進行清理，再實施面層修復；若因路面強度不足形成下沉型車轍病害，則需要先處理路面基層病害，再進行車轍病害修復。

3.2 預防性養護技術類型

3.2.1 裂縫封縫技術

預防性養護處理以裂縫封堵的方法進行。常見的裂縫封縫技術包括裂縫填縫、裂縫密封等。在活動性裂縫填補中，應先對裂縫部位進行開槽清理，待其干燥后將合適的填縫材料灌注其中，裂縫密封技術可省去開槽環節，直接通過熱壓空氣完成裂縫清理。在非活動性裂縫填補中，主要使用密封劑進行裂縫封堵。但該技術難以控制路面結構的平整度，容易降低路面整體美觀性。

3.2.2 表面封層養護技術

當前常見的表面封層技術包括微表處、霧封層以及稀漿封層。

（1）微表處養護技術。該技術主要應用于路面輕度車轍病害的處理中，需將水、填料、瀝青、添加劑等原料按一定比例充分混合，使用機械設備均勻攤鋪，有利于提高高速公路瀝青路面的防水性能與抗滑性能，預防瀝青老化，遏制路面松散。

（2）霧封層養護技術。霧封層養護就是將路面保護劑或乳化瀝青稀釋液均勻噴灑在路面表面。該技術施工周期較短，約3 h就可以恢復車輛通行，不會對高速公路正常運行造成過大的影響[5]。該技術能夠提高路面防水性能，降低水損壞現象出現的概率，延緩病害加劇2～4年，有效延長公路使用壽命。封層材料可以增強集料顆粒與瀝青膠結料之間的黏結力，加強對舊瀝青路面的保護。封層材料還可以作為填充材料對路面細微裂縫進行填補，從而有效修復裂縫病害。但該技術也存在封層材料效用不持久的問題。

（3）稀漿封層養護技術。稀漿封層養護就是在路面上均勻攤鋪稀漿混合料，讓其形成一層穩定、耐磨的封層。按照稀漿混合料配合比，可分為細封層技術、中封層技術以及粗封層技術。其中，細封層技術主要應用于輕微裂縫修復，中封層技術主要應用于嚴重損傷修復，粗封層技術主要應用于瀝青面層養護。稀漿封層養護技術的應用可有效提高路面防水性能與結構平整度，但不適用路面病害過于嚴重的情況。

3.2.3 薄層罩面技術

薄層罩面技術需要將瀝青、礦粉、穩定劑等原料進行混合，制成瀝青瑪蹄脂結合料，再通過機械設備均勻攤鋪在路面上，起到增強路面防水抗滑性能、提高路面結構平整度以及改善行車穩定性的作用。按照施工工藝不同，薄層罩面技術可分為冷薄層罩面、溫薄層罩面、熱薄層罩面。冷薄層罩面可不進行加熱。溫薄層罩面是指對罩面材料進行加熱，但避免溫度過高，罩面材料溫度介于冷薄層與熱薄層之間，應用性能上與熱薄層罩面相似，但也兼具冷薄層罩面的優勢。熱薄層罩面則是通過加熱處理將罩面材料升至更高溫度，再進行修復操作。但該技術也具有一定弊端，即整體成本較高且具有一定污染性[6]。

3.2.4 依托工程實施

該文結合前述瀝青路面病害調查與分析，采用上述技術方案進行了預防性養護處治。結果顯示，經預防性養護處理的瀝青路面各項技術指標均符合《公路工程質量檢驗評定標準 第一冊 土建工程》（JTG F80/1—2017）要求，檢測指標具體包括平整度、摩擦系數、滲水系數等。

4 結語

綜上所述，裂縫、車轍、坑槽等高速公路路面典型病害會對公路運行及行車安全造成十分不利的影響。為延長公路使用壽命，有關部門應加強對路面病害成因的研究，進而通過預防性養護技術提高病害處理水平。在此過程中，相關人員增強對路面病害處置的重視，樹立科學的預防性養護意識，在路面結構強度良好狀態下及時完成病害修復，避免其不利影響的進一步擴大，促進高速公路運行安全性與穩定性的提升。

參考文獻

[1]《中國公路學報》編輯部. 中國路面工程學術研究綜述·2020[J]. 中國公路學報， 2020（10）： 1-66.

[2]豆海濤. 公路瀝青路面預防性養護分析與病害處治[J]. 運輸經理世界， 2023（11）： 122-124.

[3]李鑫. 高等級公路瀝青路面裂縫病害原因與養護對策研究[J]. 工程建設與設計， 2022（17）： 119-121.

[4]劉毅豪， 王祎沛. 京港澳高速瀝青路面預防性養護技術應用研究[J]. 建筑與預算， 2023（3）： 70-72.

[5]高尚亮. 關于二級公路瀝青路面的病害分析與防范措施[J]. 居業， 2022（2）： 210-212.

[6]黃九達， 陳濤， 洪盛祥， 等. 高速公路瀝青路面養護現狀與決策分析[J]. 河南科技， 2021（36）： 73-76.