高速公路路面常見病害成因及養護治理技術

王鵬

（中交建筑集團有限公司，北京 100022）

1 引言

目前，我國道路車流量逐年增加，車輛重載化趨勢愈發明顯，人們對高速公路的質量提出了更高的要求。 但部分高速公路瀝青路面可能受內、外部因素的影響，出現了各式各樣的病害，難以保障車輛的安全通行。 在此背景下，亟須明確高速公路瀝青路面的病害類型，探尋原因，采取科學的養護治理技術。

2 工程概況

南寧二環高速公路作為南寧市第二條環城高速公路的重要組成部分， 后期通車后交通量必定繁重， 有可能受車輛荷載、降雨侵蝕等多項因素的作用，從而路面出現裂縫、坑槽、沉陷等多種病害。 出于對道路質量和交通安全的考慮，施工單位針對將來可能會發生的病害原因進行調查與分析， 并在施工過程中采取處治措施，達到加強高速公路行車舒適性的效果。

3 高速公路路面病害的類型和成因

3.1 路面開裂病害

3.1.1 龜裂或網裂

如果高速公路路面的不規則裂縫未被及時處治， 會導致病害程度加重，逐步發展為龜裂或網裂。

關鍵成因如下：（1）路面的厚度不達標或路面結構形式不合理，成型路面的強度難以滿足使用要求，在反復的車輛荷載作用下逐步開裂。 （2）高速公路瀝青路面的施工方法不合理，例如， 瀝青混合料的配合比缺乏可行性， 性能未達到設計要求；瀝青混合料的拌和溫度未得到控制，不利于施工；瀝青與礦料的黏結不穩定；攤鋪后未做充分的碾壓，瀝青混合料偏松散；基層的質量不達標，對上方路面結構造成不利影響。 （3）瀝青路面微小裂縫處治不及時，雨水經由裂縫向下滲透，對路面結構產生侵蝕作用；車輛行駛至裂縫部位時，因輪胎的泵吸作用而大量吸出聚積在基層的灰漿，隨作用次數的增加，基層呈破碎狀和松散狀，上方的瀝青路面結構嚴重受損，引起龜裂或網裂病害。

3.1.2 縱向裂縫

縱向裂縫的分布特點在于與路中線呈近似平行的位置關系，同時裂縫的寬度與長度不一。

關鍵成因如下：（1）地基和填土在橫向缺乏均勻性，部分路表水向下滲入后聚積在地基中， 路面受此影響而產生縱向裂縫，通常此時的裂縫具有短而細的特點。 （2）路基填挖交界部位未開挖臺階，不利于路基的穩定性，道路使用時路基發生側向位移，路面基層受損，路面縱縫隨之產生。 （3）路基局部壓實度偏低，在車輛荷載作用下發生不均勻沉降，沉降對路面穩定性產生影響，衍生出縱向裂縫。

3.1.3 橫向裂縫

橫向裂縫的分布特點在于與路面中心線呈近似垂直的位置關系，寬度存在差異，嚴重時貫穿路幅。

關鍵成因如下：（1）填土路堤縱向存在不均勻沉降，或瀝青面層在車輛超載行駛時受到的拉應力遠超出其承受極限，引起橫向裂縫。 （2）瀝青混合料的溫度應力迅速增加，應力松弛速度較慢，存在強烈的拉應變或收縮拉應力，若此部分作用力超過混合料可承受的極限，將出現橫向裂縫。 （3）剛性路面的接縫或半剛性基層的裂縫未及時得到處治時， 將進一步向路面延伸，迫使路面產生反射裂縫。

3.2 坑槽病害

坑槽的面積約為0.04 m2，深度普遍超過2 cm，屬于瀝青路面的常見病害。

關鍵成因如下：（1）表面層坑洞。 降雨進入瀝青路面表層的混合料孔隙中，對道路結構產生侵蝕作用；車輛快速行駛，產生的水壓力破壞混合料的穩定性， 部分瀝青從碎石表面剝落，長此以往，混合料發生松散，碎石隨著車輪的運轉被甩出，隨著碎石散失量的增加，路面逐步產生坑洞。 （2）表面層和中面層的坑洞。 雨水滲入深度大，到達瀝青路面的表面層和中面層，侵蝕面層結構；車輛行駛時對瀝青混合料產生作用力，使兩層的部分碎石從瀝青上剝落，由于材料分布的異常，出現不規則裂縫，后續反復受到車輛的荷載作用，出現向外側推擠以及變形現象，最終在表面層和中面層出現坑洞。 （3）降水大量聚積在半剛性基層頂面，車輛行駛時對水產生較強的壓力，基層的混合料由于外力作用，由密實逐步轉變為松散狀態，基層表層的細料被沖刷，與水結合后產生灰漿并向上擠壓，觀察此時的路面發現其存在明顯的坑洞。

3.3 松散病害

高速公路瀝青路面松散病害的關鍵成因如下：（1）瀝青混合料運輸時缺乏保溫措施，到場混合料的溫度未達到要求，或運至現場后未及時投入使用，混合料的溫度下降，不滿足攤鋪和碾壓的溫度要求，施工后出現質量問題。 （2）瀝青混合料過度拌和，黏結力降低。 （3）瀝青混合料的含泥量高或集料偏潮濕，不利于礦料與瀝青的穩定黏結，混合料松散；或在降雨天氣攤鋪，降雨削弱瀝青的黏結力，也會引起松散。 （4）瀝青混合料的細料偏少，油石比偏低，攤鋪過程中粗集料大量聚集至某特定的區域，路面材料分布不均，引起局部松散。 （5）瀝青路面施工活動發生在低溫環境中，路面成型效果差，嵌縫料在車輛荷載作用下脫落，嚴重時引起大范圍的松散病害。

3.4 沉陷病害

高速公路瀝青路面沉陷病害的關鍵成因如下：（1）基層強度不足，難以承受自然因素作用和車輛荷載作用，引起小面積沉陷； 填方路基或土基發生不均勻沉降， 引起大面積沉陷[1]。（2）在行車荷載的反復作用下，剛性橋臺結構與柔性路堤連接部位失穩下沉，同時存在填土自重作用，加劇下沉病害。

3.5 車轍病害

高速公路瀝青路面車轍病害的關鍵成因如下：（1）瀝青混合料的細集料偏多，未形成穩定的嵌鎖結構或拌和時過量摻入瀝青，均會影響瀝青混合料的熱穩定性，成型路面的車轍病害發生率高。 （2）雨水滲入基層表面而侵蝕粉料，迫使基層表面發生軟化，車輛行駛時產生明顯的車轍。 （3）瀝青面層施工時未充分壓實，路面在車輛荷載作用下發生下陷，顯現出車轍[2]。

4 高速公路路面病害養護治理技術

4.1 病害治理現場的安全布控

按短期養護布控病害治理現場， 在緊急停車帶內行駛至距警告區上游50～100 m 處開啟警報器導向燈；作業車輛駛至警告區后停車，布置第一塊標志，車輛繼續行駛，到達第二塊標志上游50～100 m 時由安全員下車布控，引導過往車輛減速并根據現場交通條件進行改道行駛， 這期間將第二塊標志放置到位。 按前述提及的方法有序作業，直至警告區內各標志均布設結束為止。 在確認各標志均無誤后，在主車道擺放隔離設施，用于分隔病害治理現場和周邊道路；安全員撤至隔離區，為過往車輛提供交通引導，使其減速、改道行駛。 同時，隨車輛布置過渡區、緩沖區、工作區等區域的封閉設施。

4.2 裂縫病害的治理

4.2.1 龜裂與網裂的治理

若基層強度達標， 可按照如下方法進行病害治理：（1）規范施工乳化瀝青稀漿封層，厚度以3～6 mm 為宜。 （2）先鋪貼土工布，再噴灑瀝青，最后加鋪上封層。 （3）改性瀝青的薄層罩面。 （4）單層瀝青的微表處治或改性瀝青的薄層罩面也是龜裂與網裂病害治理的有效方法。

4.2.2 縱縫與橫縫的治理

根據裂縫寬度采取合適的治理措施：（1）縫寬＜5 mm：用空氣壓縮機將裂縫中的雜物清理干凈， 從一端開始向另一端推進，再往返多次清理，保證裂縫內無雜物；從縫的一端灌注乳化瀝青， 逐步向另一端延伸， 將乳化瀝青全面填充至裂縫內；向裂縫中填入過篩處理后的細砂或石屑；安排質量檢查，若無誤可開放交通。 （2）縫寬＞5 mm：檢查病害部位，確定縱縫或橫縫的分布情況，用切割機沿縫破損邊緣做切割處理，將縫邊緣修整至規則狀態；向修整部位分層填筑、壓實熱拌瀝青混合料，直至填充材料與兩側路面平順銜接為止。 對于基層的裂縫，按照先清理裂縫再灌注填充的方法進行施工，填充材料選擇水泥砂漿或水泥漿。

4.3 坑槽病害的治理

4.3.1 熱拌材料修補法

1）根據坑槽病害的分布特點用直尺劃出坑洞的輪廓線，適度開槽直至到達穩定結構層為止。 成型槽壁需保持垂直與穩定，病害區域的各類松散料均需清理干凈，最終形成長方形或正方形的規整坑洞。

2）向坑槽注入壓縮空氣，用于清理粉塵及其他雜物，或用電吹風清理，隨后選取與原路面結構材料級配一致的混合料填補。

3）向清理后的槽壁和槽底均勻涂刷黏結瀝青，再向槽內填入瀝青混合料[3]。填筑深度較大時，劃分為多層，依次進行各層的填筑和碾壓。 粗細混合料需均勻攤鋪到位，將坑槽容積的15%～20%作為填入混合料的虛方量控制標準， 同時要求坑槽邊緣填入細料。

4）經過瀝青混合料的填筑后，清理坑槽邊緣的廢料，用壓路機碾壓。 首先進行靜壓， 對壓縫部位做1～2 遍的碾壓處理后，轉向中心位置繼續碾壓；隨后用振動壓路機進行振壓，先橫向后縱向，碾壓3～5 遍。

4.3.2 冷料修補法

施工思路與熱拌的挖槽方式基本一致， 即修整瀝青路面的坑槽，清理槽底的雜物；均勻涂刷黏層油，按1.1～1.3 的松鋪系數填筑常溫混合料；填筑后安排壓實，待修補部位平整且密實后，開放交通。

4.4 松散病害的治理

瀝青路面存在大面積松散病害時， 檢查并確定病害的影響范圍，將松散部位清理干凈，先噴瀝青后撒石屑，用輕型壓路機碾壓至密實狀態。 瀝青路面松散由于黏結料老化所致時，完全挖除松散部位，按原路面結構要求重新施作面層。

4.5 沉陷病害的治理

路面局部沉陷且有裂縫時，按如下步驟進行病害治理：清理沉陷部位的雜物→均勻涂刷黏層瀝青→填充瀝青混合料并壓實。 路面坑槽由路基沉陷所致時，按坑槽修補的方法治理。路面坑槽由基層結構受損所致時，首先治理基層，再按原路面面層結構的施工要求重新施作面層。

4.6 車轍病害的治理

（1）縱向車轍：銑刨車轍，清理雜物，重新攤鋪瀝青面層。（2）橫向車轍：清理凸出部位，向波谷涂刷黏層瀝青，最后填筑與壓實瀝青混合料。 （3）車轍病害與基層混合料的水穩定性差、強度不足有關時，先補強，后鋪筑。

5 結語

綜上所述， 高速公路瀝青路面的病害形式包含裂縫、坑槽、車轍等，各類病害對路面的完整性和力學性能產生影響，出于對公路質量和車輛通行安全的考慮， 必須采取養護治理技術。 經過本文的分析，提出瀝青路面的常見病害類型、成因及治理技術，以提高高速公路的運營質量。