公路瀝青路面病害分析及養(yǎng)護

王鑫明

（北京路橋瑞通養(yǎng)護中心有限公司，北京 101399）

0 引言

公路工程建設(shè)對經(jīng)濟發(fā)展速度有重要影響，路面結(jié)構(gòu)是公路的重要組成部分，也是工程建設(shè)的重點管理內(nèi)容之一。瀝青路面作為一種以瀝青為主要材料的路面結(jié)構(gòu)，由礦物質(zhì)材料和瀝青的混合而成，可以提升路面平整度和行車舒適度，也能提高施工效率。然而，瀝青路面存在老化速度較快、在高溫或低溫環(huán)境下易軟化、脆裂等問題，導(dǎo)致路面病害的發(fā)生率較高，會增加后續(xù)公路維修費用的投入。因此，對瀝青路面病害問題進(jìn)行及時有效的養(yǎng)護處理，使路面恢復(fù)正常使用狀態(tài)極為重要。

1 公路瀝青路面病害影響因素

1.1 設(shè)計因素

設(shè)計問題是影響施工質(zhì)量的主要因素，設(shè)計不合理可能導(dǎo)致施工質(zhì)量下降。未對路面結(jié)構(gòu)的強度性能進(jìn)行精準(zhǔn)評估和檢測，對路面厚度以及公路交通流量變化的特點考慮不足都可能導(dǎo)致設(shè)計不合理，使公路在使用中過早出現(xiàn)病害問題。此外，排水設(shè)計也與路面病害密切相關(guān)。如果在排水設(shè)計中沒有充分考慮降雨量變化，使得設(shè)計方式不合理，容易導(dǎo)致路面存在積水問題。隨著時間的推移，積水會滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，影響路基的安全性，降低基礎(chǔ)承載性能[1]。

1.2 交通因素

由于不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平和公路交通流量存在差異，一些公路的交通流量較小，路面磨損程度較小。然而，一些地區(qū)的運輸車輛往來頻繁，存在車輛超載問題，不僅會給路面帶來較大壓力，還容易引發(fā)交通擁堵。在施工時，部分施工企業(yè)往往只從短期角度預(yù)測交通流量，缺乏長遠(yuǎn)眼光，在公路負(fù)載能力上沒有留出余地，從而導(dǎo)致公路在使用一段時間后產(chǎn)生路面病害。此外，由于車輛頻繁往來，養(yǎng)護單位對公路的養(yǎng)護處理不到位，未能及時修復(fù)病害問題，會使病害逐步擴展，提高后期維護難度。

1.3 自然因素

自然因素對瀝青路面的影響較大。降雨是影響路面結(jié)構(gòu)的主要自然因素，過多的降雨會頻繁沖刷路面，同時路面積水會通過裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)，降低路基的穩(wěn)定性，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)嚴(yán)重開裂。對瀝青路面而言，溫度是主要影響因素。夏季高溫會使瀝青軟化，冬季低溫會使瀝青變脆。在季節(jié)更替和溫度變化的影響下，路面頻繁受到收縮應(yīng)力的影響，長此以往會引發(fā)裂縫，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)疲勞，最終在車輛荷載作用下裂縫不斷擴大[2]。

1.4 施工因素

施工技術(shù)和管理也會影響瀝青路面的施工質(zhì)量。例如，施工材料質(zhì)量不合格，材料型號選用不當(dāng)?shù)龋紩?dǎo)致施工質(zhì)量下降，影響路面結(jié)構(gòu)的性能。此外，如果路面碾壓不均勻，軟弱地基、夾層處理不當(dāng)?shù)龋矔绊懧访娼Y(jié)構(gòu)的強度和整體性能。

2 公路瀝青路面病害類型及成因

2.1 車轍及擁包

2.1.1 特點

車轍及擁包是指瀝青路面上出現(xiàn)的凸起或凹槽，呈現(xiàn)為縱向帶狀，對路面的平整度會產(chǎn)生較大影響，增加行車隱患。車轍是在反復(fù)碾壓過程中形成的，隨著時間推移不斷發(fā)展，最終發(fā)展為擁包[3]。

2.1.2 成因

第一，施工時面層厚度過大，材料的熱穩(wěn)定性較差，夏季高溫會導(dǎo)致瀝青材料變得更加松軟，這種情況下遇到重型車輛行駛便容易引發(fā)車轍病害。

第二，斜坡區(qū)域的瀝青混凝土材料在長時間的使用過程中，受荷載作用影響逐漸向低處區(qū)域集中，從而誘發(fā)車轍病害。

2.2 裂縫

2.2.1 特點

裂縫包括橫向及縱向兩種，很多公路路面上存在較多的小裂縫，若不及時修復(fù)，裂縫長度、深度會逐步擴大，導(dǎo)致路面開裂問題嚴(yán)重，給車輛正常通行帶來不利影響。裂縫過于嚴(yán)重甚至?xí)l(fā)斷裂問題，增加公路工程的修復(fù)維護成本[4]。

2.2.2 成因

橫向裂縫主要是低溫收縮引起的。因瀝青材料的特性，如果周圍環(huán)境溫濕度發(fā)生變化時，路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會相應(yīng)地下降，施工時如果沒有及時預(yù)留伸縮縫，在溫度變化影響下便會引發(fā)裂縫問題。縱向裂縫主要是施工質(zhì)量差引起的，如路面結(jié)構(gòu)性能和預(yù)期要求不符。除此之外，在公路工程拓展或延長工程中，新舊路面交界位置出現(xiàn)裂縫問題的概率較大。主要原因在于新舊路面、路基沉降量存在差異，新路面在車輛碾壓過程中會出現(xiàn)更大的沉降現(xiàn)象，從而在交接位置出現(xiàn)裂縫。

2.3 沉降塌陷

2.3.1 特點

沉降塌陷表現(xiàn)為路面結(jié)構(gòu)的某一部分低于正常路面結(jié)構(gòu)，輕微的塌陷只會影響正常駕駛活動，增加駕駛難度，然而如果塌陷問題嚴(yán)重，可能會引發(fā)安全事故。

2.3.2 成因

第一，大量的超載車輛通行會增加路面負(fù)荷強度，破壞路面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致局部位置出現(xiàn)沉降或塌陷現(xiàn)象，如果沒有及時進(jìn)行養(yǎng)護維修，塌陷程度將進(jìn)一步加重。

第二，如果路面沒有進(jìn)行密封處理，雨水會滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，導(dǎo)致路面軟化和脫落問題，進(jìn)而引發(fā)沉降塌陷。

第三，在施工過程中，若路基未經(jīng)有效夯實，路基結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較差，后期可能出現(xiàn)路面不均勻沉降的問題，影響行駛體驗。

2.4 泛油

2.4.1 特點

在高溫季節(jié)下，路面有油類物質(zhì)，路表如鏡面，路面抗滑性下降，會影響行車安全，尤其是雨天。部分泛油問題只出現(xiàn)于輪跡帶，油膜分布均勻，泛油和車轍同時存在。

2.4.2 成因

第一，泛油是因路表水入侵面層內(nèi)部并滯留瀝青層底部，經(jīng)荷載作用、動壓水沖刷影響，表面瀝青剝落，在水的作用下開始被動向上運動，面層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)上層泛油、底部松散的問題。第二，設(shè)計時孔隙率數(shù)值過小，油石比較高，高溫作用下會導(dǎo)致瀝青膨脹后通過孔隙外溢。第三，施工方式不當(dāng)，瀝青混合料配比不合理，未完全落實施工要點。

2.5 坑槽

2.5.1 特點

坑槽對路面結(jié)構(gòu)的危害性較大，會增加安全事故的發(fā)生率。坑槽普遍表現(xiàn)為骨料脫落，雨水會通過路面的縫隙進(jìn)入內(nèi)部，對基層結(jié)構(gòu)造成影響。出現(xiàn)坑槽后可以明顯在路面上看到空洞，行駛體驗感也會隨之下降[5]。

2.5.2 成因

面層施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)會使壓實度、厚度、防水效果以及結(jié)合力受到影響，路面孔隙率也會隨之上升，隨著車輛帶來的荷載力，會使路面上形成坑槽。路面裂縫也是坑槽產(chǎn)生的主要原因，裂縫出現(xiàn)后瀝青混凝土材料間黏結(jié)力下降，發(fā)展到最后便會成為坑槽。

3 公路瀝青路面病害養(yǎng)護處理技術(shù)

3.1 車轍、擁包養(yǎng)護處理技術(shù)

車轍、擁包會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的破損問題，需要從面層開始一直持續(xù)到基層，遵循自上而下的原則進(jìn)行養(yǎng)護。如果公路路段已經(jīng)出現(xiàn)面層結(jié)構(gòu)破壞的問題，需要先利用銑刨機進(jìn)行處理，處理完畢后在上方按照0.4～0.6kg/m3的標(biāo)準(zhǔn)用量澆筑透層瀝青。澆筑完畢后在上方澆筑瀝青混凝土，最后對瀝青面進(jìn)行壓實處理，該方式能夠提升路面處理效果。部分損壞問題較為嚴(yán)重的路段，如基層結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞，應(yīng)當(dāng)先對路面及路基的廢棄物進(jìn)行清理，在基層底部位置鋪上厚度為20～25cm 石屑，鋪好石屑后澆筑透層瀝青，并對其進(jìn)行壓實處理。對于較輕的擁包問題，可以在高溫天氣下直接將其鏟平[6]。

3.2 裂縫養(yǎng)護處理技術(shù)

對裂縫進(jìn)行養(yǎng)護時可以根據(jù)實際情況選擇不同的處理方式，常見的處理方式如下：

第一，開槽灌縫。在施工時使用開鑿機在路面上鑿出寬度在1～1.5cm、深度為2cm 的縫槽，對縫槽內(nèi)的雜物及碎渣進(jìn)行清理，以免灰塵雜物過多影響密封處理效果。利用灌縫機在其中持續(xù)灌入密封膠，要求以勻速注入，等待密封膠注滿后對路面進(jìn)行清掃。

第二，貼縫。處理之前需要通過人工的方式清理裂縫內(nèi)雜物，使用機械設(shè)備吹除內(nèi)部的灰塵，使用注射器注射修復(fù)劑，之后在裂縫外部撒上一層細(xì)砂，等待2h 后，如果沒有異常問題，可以開放路段，此方式處理速度較快。

第三，塊裂與龜裂。這類裂縫主要是結(jié)構(gòu)層厚度和施工要求不匹配導(dǎo)致的，需要對路面實施銑刨處理，再在上方鋪設(shè)新結(jié)構(gòu)，如果病害程度較輕，可以使用薄層罩面的方式進(jìn)行養(yǎng)護。

3.3 沉降塌陷養(yǎng)護處理技術(shù)

如果路面出現(xiàn)不均勻沉陷，但基層結(jié)構(gòu)仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以通過拉毛或灑黏層瀝青的方式對沉陷區(qū)域進(jìn)行填補，要求填補后的高度與原路面保持平齊。如果沉陷問題已經(jīng)達(dá)到基層結(jié)構(gòu)，應(yīng)先修復(fù)基層結(jié)構(gòu)，然后對面層進(jìn)行修復(fù)。

橋涵引道區(qū)域容易出現(xiàn)沉降塌陷問題，主要原因是填土壓實效果未達(dá)到預(yù)期，要對路基處理層進(jìn)行重新修復(fù)，確保壓實度符合設(shè)計要求。如果路段中存在軟土地基，應(yīng)及時進(jìn)行更換，可采用換填法，將軟土挖出，然后填入符合要求的硬材料，通常選擇工業(yè)廢渣或砂土[7]。

3.4 泛油養(yǎng)護處理技術(shù)

如果發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)泛油問題，需要先選擇一些樣本進(jìn)行抽提試驗，以明確路面的油石比，然后選擇合適的養(yǎng)護技術(shù)。

對于嚴(yán)重的泛油問題，特別是含油量較高的情況，應(yīng)在高溫天氣下先撒上規(guī)格為10～15mm 的碎石，在重型壓力機的作用下將其壓入路面內(nèi)，待路面穩(wěn)定后再撒上規(guī)格為S12 的碎石，再次碾壓。

對于輕度泛油問題，只需在路面上撒上3～5mm厚度的石屑，然后通過車輛碾壓的方式進(jìn)行壓實。在撒料過程中，應(yīng)按照先撒粗料后撒細(xì)料的原則進(jìn)行，確保材料均勻分布，避免堆積或留白的情況。在泛油區(qū)域逐漸穩(wěn)定后，清理多余的集料。

3.5 坑槽養(yǎng)護處理技術(shù)

如果只有路面出現(xiàn)了坑槽病害問題，而基層結(jié)構(gòu)完好，需要先測量病害區(qū)域的面積和深度，按照“圓洞方補”的原則確定修補位置，并以瀝青預(yù)制混合塊作為養(yǎng)護材料。開槽應(yīng)持續(xù)延伸至穩(wěn)定區(qū)域，并確保槽壁保持垂直狀態(tài)。清理槽底和槽壁后，刷上黏結(jié)瀝青，并將預(yù)制混合塊放入槽中。對于預(yù)制塊周圍的接縫，使用細(xì)粒混合料進(jìn)行填補，確保接縫填補充盈。填補部分高出原有路面后，開始進(jìn)行壓實處理。使混合料級配應(yīng)盡量與原施工設(shè)計相同，使路面結(jié)構(gòu)之間的搭接更合理。如果遇到連綿雨雪天氣，應(yīng)先進(jìn)行臨時填補，以防止病害面積進(jìn)一步擴大。在緊急維修時，可以將冷料放入坑槽中，并使用壓路機減壓處理填補區(qū)域，一般壓實10min 即可，不過由于原有材料和填充材料之間的黏結(jié)度較差，需要及時進(jìn)行后期優(yōu)化。

當(dāng)前，公路工程建設(shè)理念已經(jīng)發(fā)生了變化，在路面病害處理過程中開始重視預(yù)防措施，以盡可能降低病害發(fā)生率。因此，需要在施工完成后對瀝青路面進(jìn)行有效養(yǎng)護。初期階段應(yīng)確保路面完全壓實，要求攤鋪層自然冷卻，混合料外部溫度低于50℃，滿足這些條件才能正常通車。對于瀝青貫入式路面，在開放初期，應(yīng)要求車速低于20km/h，并采取先邊、后中的方式控制車輛行駛，以提高碾壓效果，并在公路上方撒上養(yǎng)護料。

4 結(jié)語

公路瀝青路面病害的影響因素較多，包括設(shè)計、交通、自然、施工等，在不同因素的作用下，公路可能會出現(xiàn)不同的病害類型，給公路路面的使用帶來不便。路面常見病害包括車轍、擁包、裂縫、沉降、塌陷、泛油、坑槽等，養(yǎng)護過程中應(yīng)根據(jù)不同病害的特點選擇相應(yīng)的處理技術(shù)。為了降低病害的發(fā)生率，施工完畢后還要及時對路面進(jìn)行養(yǎng)護，以延長路面的使用壽命。