高速公路微表處病害形成原因分析及處治對策

邊 帥

（甘肅省臨夏公路事業發展中心，甘肅 臨夏 731100）

0 引言

近年來，高速公路交通量日益增長，公路養護難度不斷增加，對預防性養護技術提出更高要求。微表處養護施工技術在高速公路養護中廣泛應用，對提高路面抗滑、防水性能，提升路面平整度，延長路面使用壽命起到了非常大的作用。但微表處實施后逐漸產生病害，影響通行質量。本文主要以G1816烏瑪高速某段道路為例，對微表處病害的形成原因及處治措施進行淺析。

1 維修路段基本情況

1.1 基本情況

G1816烏瑪高速公路康家崖至臨夏段，是甘肅高速公路網的重要組成路段，是甘肅省南部重要的經濟、旅游干線。該段高速修建于2010年，為雙向4車道，設計時速80km/h，該路段包含隧道一座，橋梁52座。

1.2 自然地理概況

G1816 烏瑪高速公路康家崖至臨夏段地處隴西黃土高原的西南邊緣、黃土高原與青藏高原的過渡地帶。整個地勢中部高，東西低，起點和政縣海拔2143m，終點臨夏市1890m，南陽山為本項目的最高點（2438m）。沿線地震動峰值加速度為0.15g（相當于基本地震烈度Ⅷ度地區）。路線所經地區屬溫帶半干旱氣候，年平均氣溫5.l~6.8℃；年平均降水量491.9~621.9mm。

2 道路結構及路況

2.1 原有路面結構狀況

本G1816 烏瑪高速公路康家崖至臨夏段為雙向四車道高速公路，路基橫斷面除隧道進出口采用分離式斷面外，其他路段采用整體式斷面。

（1）整體式斷面：路基總寬24.5m，其中行車道寬3.75m×2m，中央分隔帶寬2m，兩側路緣帶寬0.5m，硬路肩2.5m，土路肩寬0.75m。

（2）分離式斷面：每幅路基寬度為12.25m，行車道2m×3.75m，左側硬路肩0.75m，右側硬路肩寬2.5m（含路緣帶寬0.5m），土路肩寬0.75m。

（3）路拱橫坡：路緣帶、行車道及硬路肩為2.0%，土路肩為3.0%。

（4）G1816 烏瑪高速公路康家崖至臨夏段（SK740+000~SK763+910段）路面結構：上面層：5cm AC-16中粒式密級配改性瀝青混凝土；下面層：7cm AC-25粗粒式密級配瀝青混凝土；基層：32cm水泥穩定砂礫；底基層：21cm水泥穩定砂礫。

2.2 路況指標

通過對G1816 烏瑪高速SK740+000～SK763+910段上行線監測，該段養護維修路段路況指標數據見表1。由表1 數據分析可知，該路段PQI 指標平均值為92.96，評價等級為優。其中，PCI指標平均值為89.25，RQI指標平均值為91.67，RDI指標平均值為94.87，SRI指標平均值為88.38。根據檢測情況來看，上行方向PQI、RQI、RDI、SRI指標為優，PCI指標為良，路面綜合使用性能指數PQI為優。

表1 路況評定數據

3 微表處病害

3.1 微表處病害調查

通過對G1816 烏瑪高速康臨段路況現場調查及采用人工配合智能道路檢測車調查方式采集數據，目前主要病害為縱、橫向裂縫、微表處脫皮等病害。近年來，該路段通過實施微表處，延緩了道路病害的發展，為進一步提高道路整體技術狀況，改善通行條件，需進一步分析微表處病害成因[1]，制定合理的處治方案。

該路段橫向裂縫較均勻，平均10m 一道，縱向裂縫大部分為外側行車道位置，路面病害如圖1所示。

圖1 路面病害示意圖

3.2 微表處病害分析

通過實地調查及歷年施工資料查詢，對2019～2021年微表處脫皮病害進行分析。微表處施工情況見表2所示。

表2 微表處施工情況對照

3.3 病害產生的機理分析

3.3.1 縱縫產生原因

（1）荷載裂縫。該路段交通量大，在長期、重復的汽車荷載作用下，路面的承載能力逐漸下降，在直接承受汽車荷載的車輪碾壓處形成許多平行小裂縫，并在后續車輪碾壓下形成龜裂。

（2）反射裂縫。由于在微表處施工過程中，路面銑刨后未對路面裂縫采取灌縫措施，導致原有裂縫向上反射，形成新的裂縫。

3.3.2 橫縫產生原因

（1）反射裂縫。微表處實施過程中，未對既有路面裂縫通過灌縫、裂縫貼等方式進行處治，微表處實施后，裂縫向上反射。

（2）溫度裂縫。該地區早晚溫差大，而瀝青對溫度非常敏感，是一種粘彈性材料，溫度降低時，瀝青混合料隨溫度逐漸變脆變硬，并逐漸收縮變形，當瀝青混凝土的抗拉強度小于收縮拉應力時，瀝青路面表層就會被拉裂。

3.3.3 微表處脫皮原因

（1）2019年，微表處基質瀝青、改性劑、集料等原材料質量及配合比設計符合規范要求最下限，原材料質量要求過低；

（2）2019、2020 年舊路面病害處治不徹底導致出現病害數量較多。2021年微表處施工前精銑刨處理后，脫皮數量明顯減少；

（3）微表處設計使用年限一般為2～3年，部分實施較早的微表處已經超期運營，致使其大面積脫落；

（4）冬季防滑所用融雪劑數量增多，融雪劑化學成分對路面造成腐蝕。

4 維修處治對策

4.1 處治方法選擇

根據路面技術狀況數據對該路段進行評價分析后可知，本次維修路段PQI 為92.96，PCI 為89.25，RQI 為91.67，確定對該微表處實施路段通過預防性養護[2]進行病害處治。對輕微裂縫路段通過灌縫、裂縫貼等方式進行處治；對嚴重脫皮、龜網裂路段銑刨后實施微表處，提高路面技術狀況指數。

4.2 具體處治方案

（1）灌縫。縱、橫向裂縫處理時首先對裂縫進行切割開槽之后，采用灌縫膠對裂縫進行封閉。

（2）實施微表處。對該段舊路面進行精銑刨1cm，銑刨后對路面采用灌縫膠進行灌縫，然后實施MS-Ⅲ型微表處，微表處使用BCR 型改性乳化瀝青，添加SBR改性劑。

（3）標線恢復。路面維修后，依據《公路交通標志和標線設置規范》對高速公路交通標線的要求，恢復道路導向箭頭以及隧道進口振動標線[3]。考慮到對行車道鋪筑微表處時，會對鋪筑兩側的行車道分界線和行車道邊緣線造成污染，對其進行部分標線恢復。

（4）采用環保型融雪劑。在冬季防滑保暢過程中，選擇使用符合國家標準的環保型融雪劑，降低對路面的腐蝕。

4.3 微表處控制要點

（1）嚴格控制微表處混合料配合比設計。不同的混合料對氣溫、外加水量、填料、外加劑等的敏感程度各不相同，必須事先委托具有資質的單位進行微表處配合比設計。施工前應嚴格試驗段的鋪筑驗證，并對微表處配合比設計進行濕輪磨耗試驗、負荷車輪粘附砂試驗等驗證。

（2）施工前的設備標定和材料檢驗，是必不可少的關鍵點。其中車輛出料量的標定和配比設置又是重中之重。施工前對使用設備要進行標定并做好記錄。通過資料查詢，砂當量指標對礦料黏土含量的變化情況反映不明顯，但礦料的潔凈度對微表處的抗水損及耐久性有非常大的影響，對微表處礦料必要時做亞甲藍試驗。膠乳改性劑的作用主要是改善瀝青高溫穩定性和低溫延伸性，增進瀝青與石料的裹附性，要嚴格控制膠乳改性劑質量。微表處的瀝青含量顯著影響使用性能和壽命，拌合前要通過蒸發殘留物試驗確定改性乳化瀝青中瀝青含量，施工現場要對車載油石比進行標定，從而保證微表處混合料瀝青含量符合設計及規范要求。

（3）微表處施工前必須對原路面進行預處理。2021年微表處施工前下承層精銑刨拉毛、整平處理后，脫皮現象明顯減少。因此，在微表處施工前必須對路面病害進行徹底處治，并采用精銑刨對路面進行銑刨，提高微表處質量[4]。

5 結束語

本文對G1816 烏瑪高速公路康家崖至臨夏段微表處使用情況進行跟蹤觀測，對其縱、橫向裂縫、微表處脫皮等病害產生的機理進行分析，并針對性地制定處治方案：嚴格控制微表處混合料配合比設計、施工前的設備標定和材料檢驗以及對原路面進行預處理等。采取這些措施對微表處施工技術進行優化，提高了微表處的使用壽命，降低了養護成本。實踐證明，微表處作為高速公路預防性養護的主要技術，做好微表處的跟蹤觀測、病害分析、處治方案選擇是進一步提高微表處施工和養護質量的重要手段。