公路工程路基路面病害治理措施初探

收稿日期：2023-10-16

作者簡介：郭瑞（1982—），男，大專，工程師，研究方向：公路施工。

摘要 為保證公路行車舒適性與安全性，延長公路使用壽命，文章結合山西省太原市某公路路基路面病害情況，提出病害的具體治理措施，包括路基邊坡養護、路肩結構加固、路面裂縫灌漿、坑槽及車轍修補、凍脹翻漿換填處理等施工技術措施。通過落實上述病害治理措施，該公路路基路面病害得到妥善處理，恢復了路基路面使用性能，延長了使用壽命。

關鍵詞 公路工程；路基路面；病害；治理措施

中圖分類號 U418文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0110-03

0 引言

路基路面病害治理是保障道路交通安全、延長路面使用壽命、提高行車舒適性和保護交通設施的基礎工作之一。長期以來，公路受日曬雨淋、溫差變化等自然因素的影響，加上車輛大量經過引起的磨損，容易導致路基路面出現差異沉降、龜裂、坑洞、瀝青表面老化等病害，及時對病害進行治理，能夠修復路基路面使用性能，保障公眾的出行需求，也有利于實現交通運輸的可持續發展。

1 山西省某公路工程概況

山西省某公路全線長度45.42 km，于2014年通車運行，為雙向四車道設計，整體式路基寬度為28 m，自然坡度介于30°～40°之間，設計行駛速度100 km/h。該公路沿線地勢平坦，主要為農作物與農田，同時沿線跨越灌溉水渠2座，寬度分別為6 m和7.5 m。2022年對該公路進行常規養護管理，其路基路面結構均存在不同程度質量病害，對車輛通行舒適性與安全性帶來影響，威脅公路結構穩定性及使用壽命，決定對該公路路基路面病害進行養護治理。

2 山西省某公路路基路面病害情況及成因

2.1 滑塌病害

該公路滑塌病害在K023+140～K029+200路段中比較集中，導致公路結構出現塌陷、滑移。分析其滑塌病害的形成原因主要包括以下幾點：①路基土質條件差，存在黏性土、含水量高的土壤，受水分的浸潤或沖刷，喪失穩定性，導致路基滑塌；②降水量過大或頻繁、排水系統設計不合理、地下水位升高等因素，導致土壤飽和度增加，從而引發路基滑塌；③交通荷載、河流沖擊力等動力荷載給路基造成不可逆轉的損傷，最終導致滑塌。

2.2 不均勻沉降病害

不均勻沉降的主要原因在于存在黏性土質地區，地基土的可塑性強，在濕潤季節會膨脹，而在干燥季節會收縮，導致路基路面產生不均勻沉降。同時，通過分析公路所在位置降雨情況得知，導致不均勻沉降的原因還與降雨量過大、地下水位變化引起土壤變形有關。

2.3 裂縫病害

裂縫病害在該公路質量病害中最為常見，在全線范圍內均有所出現，是威脅路基路面結構安全的主要病害類型，其中橫向裂縫多出現在公路涵洞邊緣位置，縱向裂縫多出現在路肩邊緣、緊急停車帶、車道中間位置。分析裂縫病害的成因包括以下幾點：①車輛的重載、頻繁的交通流量荷載作用引發路面的應力變化，當超過路面材料的承載能力限制時，導致裂縫的生成；②隨著季節變化路面材料的膨脹和收縮，產生應力集中，導致路面裂縫的產生[1]；③路基土壤的沉降、脹縮系數大等原因導致下伏路層產生變形，引起路面裂縫的形成。

2.4 坑槽及車轍病害

坑槽與車轍病害是該公路普遍存在的病害類型，其分布廣泛，其中坑槽病害的形成原因包括：①路基和路面的材料中含有有機物、冰凍物等雜質，容易導致坑槽病害的形成；②通行車輛超過公路設計承載能力的限制，頻繁通行并重載，對路基和路面造成嚴重損壞，進而形成坑槽病害。車轍病害的形成主要是車輛長期經過同一軌跡造成的，特別是重載車輛或者頻繁通行的車輛。車輛負荷超過路面承載能力或者車輛頻繁通行，會使路面產生塑性變形，從而形成車轍，尤其是夏季溫度升高導致瀝青面層穩定性下降，受車輛荷載影響導致路面出現車轍變形。

2.5 凍脹翻漿病害

由于山西省冬季氣溫較低，凍脹翻漿病害并不少見。路基和路面中的水分會因溫度的變化而凍結和融化。當水分凍結成冰時，體積會擴大，對路基和路面施加內部壓力，進而使路基土體或路面結構發生破壞。同時，路基土壤中含水量控制不當，排水效果不良，飽和土壤在冬季遭遇凍結時，會引發凍脹現象，從而導致路基翻漿。

3 山西省某公路路基路面病害治理措施

3.1 路基邊坡加固養護處理

以提高路基穩定性為目的，對路基邊坡予以加固養護，該公路為了減緩地表水和雨水沖蝕邊坡結構，對邊坡采取如下加固治理措施：①個別路段受雨水沖蝕出現了塌陷和沖溝情況，對其進行填充密實處理，施工材料為8%的灰土，使邊坡恢復至原貌[2]；②對于沖蝕嚴重產生較深沖溝的位置，實施臺階式填筑施工，對沖溝內部進行全面清理，挖設臺階并換填為質量性能更好的土壤，修整邊坡結構，使其恢復至原貌；③在邊坡位置播種根系相對發達的地被植物，隨著根系的延展，穩定根系土壤，減緩雨水的沖蝕作用力。該公路在邊坡植草時選擇適合山西省氣候生長的植物，種植后予以及時水肥管理，原有植草缺失位置及時予以補植，確保路基邊坡被綠植所覆蓋，路基邊坡處理后效果如圖1所示。

3.2 路肩病害養護處理

該公路路肩位置的病害類型主要表現為裂縫、沉陷、缺口等，針對不同病害情況予以針對性處置：①針對沉陷和缺口病害，對病害位置進行清理，對缺口和沉陷位置使用施工材料進行修補，對路肩進行加固，使其恢復至初始狀態；②針對軟土路基情況，僅對路基路面進行修復無法從根本上解決問題，對此該公路采用高壓旋噴樁，使地基結構承載力得到強化；③對于路肩與路面邊緣的裂縫問題，主要利用灌縫施工技術處置，向裂縫中灌注灌縫材料，隔離地表水，避免對路基路面進行侵蝕，從而降低滑塌風險；④因路肩沉降問題影響路肩橫坡的坡度與自然排水，將排水溝設置在路肩位置，使雨水能夠有效排出。

3.3 完善排水設施

排水設施是否完善將對公路路基路面排水性能產生影響，該公路在病害處理工作中采取以下措施：①安排施工人員清理截水溝、急流槽、泄水槽等排水設施中的雜物，確保排水通暢，避免積水；②已經損壞的排水設施及時進行更換，具備修復條件的進行修復，及時將病害治理過程中所產生的建筑垃圾運送至指定位置，避免損壞其他設施；③及時修補邊溝溝底損壞情況，避免地表水對路基結構與支擋結構產生沖蝕，該工程通過對邊溝溝底進行修補，坡底的縱向坡度在0.5%以上[3]。

3.4 裂縫灌漿施工養護治理

裂縫是該公路路基路面最普遍的質量病害類型，其中縱向裂縫為疲勞裂縫，不適合采取灌縫施工工藝，因此對于縱向裂縫，清理裂縫內雜物后，灌注密封膠予以封閉處理。而橫向裂縫主要為伸縮裂縫，對其采取灌縫施工養護。

3.4.1 灌縫施工準備工作

周密的施工準備是高質高效開展裂縫養護治理的基礎，該工程灌縫施工準備如表1所示。

3.4.2 裂縫開槽施工

橫向裂縫有正常開裂和即將合龍的狀態，安排施工人員沿裂縫方向進行開槽。同時考慮環境溫度變化、施工荷載、拉應力等將使得橫向裂縫出現位移，因此，施工時高度重視修補、開槽、填縫，嚴格控制開槽尺寸寬度為1～15 cm，深度為1.2～11.8 cm，深度/寬度≤2.1，確保灌縫材料充分密實到裂縫的底部和側面。對于轉彎路段，沿著裂縫走向進行多次開槽并確保開槽形狀規則，為灌縫施工提供便利。

3.4.3 開槽清理及烘槽施工

機械開槽后灰塵等雜物將落入槽內，會降低灌縫材料和槽壁的黏結性。因此，安排施工人員對裂縫位置使用鋼絲刷進行徹底清理并配合高壓吹風機將槽內吹凈、吹干。該項目所采用的高壓熱空氣吹風機能夠使槽縫內壁受熱，使其與灌縫材料具有更強的黏結效果，配合使用手推式高壓熱風槍，對于10 cm深度裂縫也可徹底清理，具有較高的施工效率。

3.4.4 合理選取灌縫材料

灌縫材料質量很大程度上影響灌縫施工質量，若材料質量性能不良將影響灌縫材料和切縫內壁的結合，隨著車輛頻繁荷載將導致灌縫材料出現脫落。因此，該工程在選擇灌縫材料時綜合考慮山西省以及施工時的氣候特點，選取如表2所示的DEERY-105-GL型單成分熱熔橡膠瀝青作為裂縫密封材料[4]。該材料在常溫狀態下為塊狀固體，在軟化點溫度下可變為褐色膠狀物，延展性與黏附性優越，加壓灌注在裂縫后，可在裂縫內部充分密實，在?22～64 ℃范圍內均具有良好的性能穩定性。

3.4.5 裂縫病害灌縫養護施工

該工程在灌縫施工時環境溫度相對較低，低氣溫情況下會對灌縫材料的性能產生影響，需對材料予以預加熱處理。先借助灌縫機的預加熱裝置將密封材料溫度加熱至190～200 ℃，達到推薦的施工溫度范圍后，向裂縫進行壓力注漿，由下至上充分密實，避免在內部形成氣泡，如圖2所示。完成灌縫施工后，對表面進行貼封處理，寬度為6 cm，厚度為0.4 cm。

圖2 路面裂縫灌縫施工

灌縫施工完成后，將細砂均勻撒布在灌縫材料的表面，全面覆蓋灌縫材料。這樣做的目的一是減少通車后所形成的輪跡，二是細砂對灌縫材料的凝結具有促進作用，使路面具有更強的抗滑性能。待灌縫材料冷凝后，施工人員對多余的細砂進行清掃，有序開放交通，限速40 km/h，灌縫材料完全穩固后正常通車。

3.5 坑槽修補處理

該工程對坑槽病害采取熱補法進行修補，具體修補要點如下：①對坑槽位置進行全面清理，確保表面無灰塵等雜物。②對坑槽進行精確的測量，包括長度、寬度和深度等參數，以確定修補的具體范圍。③將熱輻射加熱板調整到與瀝青表面距離20 cm，對路面進行3～5 min的加熱處理[5]。④在路面被加熱軟化后，使用耙子將其耙松，以便后續的修補工作，坑槽部位耙松后，噴灑乳化瀝青，使用專門的綜合修補車進行現場熱再生，將路面表層和底部的材料進行熱回收和混合。⑤完成熱再生后，在修補范圍內攤平事先準備好的熱料；⑥修補后的熱混合料稍微冷卻后，使用振動壓路機進行壓實，以確保修補部位的密實性和平整度。

3.6 車轍修補處理

該工程車轍病害的修補根據車轍面積、深淺等參數確定修補方法，修補材料與原路面材料性能一致。①針對長度不超過30 m且深度不超過10 mm的車轍，先將車轍周圍的雜物清除干凈，并用水灑濕車轍區域。使用加熱板對車轍區域的路面進行烘烤，提高修補材料的黏結性。使用與原路面相同的材料對車轍進行填充并壓實，確保修補部位與原路面平齊。②針對深度超過30 mm的車轍，予以挖槽修補處理。使用銑刨機對車轍進行處理，將上面層或中上面層甚至整個面層全部清除。使用與原路面相同的材料重新攤鋪，并進行碾壓，確保修補部位與原路面融合。③針對基層原因所導致的車轍病害，先對基層進行處理，修復基層后攤鋪碾壓面層，以提高修補治理效果。

3.7 凍脹翻漿換填處理

受溫度變化影響，路面凍脹翻漿病害在該公路中并不少見，養護治理措施如下：①鉆孔換填法，使用機械設備在翻漿的路面位置鉆孔，超過凍層后換填砂粒，確保在溫度回暖后熔融的水能夠及時排出。②樁基改善法，對局部翻漿的路段采用樁基進行處理，如水泥砂礫樁等，提高路面結構承載力。③邊溝加深與橫溝開挖法，深挖翻漿路段的邊溝，在兩側路肩位置對4 cm寬的橫溝進行開挖，以5 m為橫溝間距，控制溝底的縱坡在3%以上，促進凍水排出。

4 結束語

公路路基路面在風吹日曬以及車輛荷載的影響下，會出現病害問題。對病害問題及時予以養護治理，有利于恢復路基路面結構運行性能，延長使用壽命。山西省某公路針對路基路面病害采取路基邊坡加固、完善排水設施、裂縫灌漿、坑槽及車轍修補、凍脹翻漿換填等治理措施，有效提高了公路使用性能，延長了公路使用壽命。

參考文獻

[1]劉青玉， 劉紅梅. 公路路基路面病害檢測問題與措施分析[J]. 裝飾裝修天地， 2022（24）： 61-63.

[2]桑鵬鵬. 公路工程路基路面病害施工治理技術[J]. 磚瓦世界， 2021（18）： 210+213.

[3]任禮姝. 公路混凝土路基路面病害分析及防治措施[J]. 運輸經理世界， 2023（12）： 138-140.

[4]陳嶸. 路基路面病害問題及處理對策研究[J]. 現代工程科技， 2023（2）： 101-104.

[5]蔣名星. 公路養護中路基路面病害的處治措施[J]. 交通世界， 2023（16）： 113-115.