高速公路瀝青路面養護技術研究

摘要 高速公路通車運營后，瀝青路面的性能指標在車輛荷載以及外部環境等因素的作用下會出現下降，導致裂縫等病害問題的出現。為了提高高速公路瀝青路面的使用性能，該文從坑槽、裂縫和車轍等典型病害對于瀝青路面的影響入手，探討了稀漿封層、霧封層、薄層罩面、微表處等預防性養護技術，并以某高速公路為研究對象，根據其路面存在的實際病害以及養護檢測結果分析了微表處養護的有效性，研究成果以期為同類項目提供參考。

關鍵詞 高速公路；瀝青路面；養護技術

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）23-0034-03

0 引言

瀝青路面具有行車舒適、低噪聲、施工效率高和養護簡單等特點，在公路工程中得到了廣泛應用[1]。高速公路通車運營后，在車輛荷載以及外界環境等因素的作用下，瀝青路面會出現裂縫、車轍等病害。相關研究結果統計顯示，全國每年5%～10%的高速公路路面需要進行養護。瀝青路面的養護時間應進行科學分析進而確定，過早的養護會浪費資源，養護過晚會導致瀝青路面的性能大幅度下降，行車的安全無法保障。針對這種現象，為了有效解決瀝青路面的病害問題，應及時采取相應養護措施，保障瀝青路面整體結構的穩定性，確保高速公路通車運營的安全性以及延長其使用年限。

1 典型病害對瀝青路面的影響

1.1 裂縫

瀝青混合料的質量、外界溫度以及交通量等因素都會導致裂縫的產生。高速公路所處區域晝夜溫差較大，由于面層溫度應力的存在會導致路面出現疲勞裂縫。當車輛高速行駛在高速公路上時，如果道路上存在裂縫，會嚴重影響駕駛員的駕駛體驗和舒適度[2]。裂縫較大時，甚至會出現“跳車”的現象，給道路出行者的行車安全帶來極大的不確定性。作為瀝青路面中最為常見的病害問題，裂縫不僅會影響路面結構強度，還降低了路面的使用年限。高速公路出現裂縫后，雨水會經裂縫下滲至路面底部，導致路面結構嚴重受損。同時路面裂縫周圍的應力會出現受力不均勻的現象，當不均勻應力傳導至基層時，會導致基層的結構受到嚴重損壞。

1.2 坑槽

坑槽的出現往往是由于未對前期網狀裂縫進行及時處治，任由其發展形成的。路面破壞較為嚴重的坑槽，在降雨時會出現積水的現象，駕駛員在高速行車下采取繞避措施，會增加發生交通事故的概率。坑槽降低路面使用年限的原因主要是路面雨水會經由坑槽下滲至面層瀝青混合料中，慢慢將瀝青與集料進行分離，降低路面結構的整體穩定性[3]。與此同時，路面在受到車輛荷載時，車輪周邊的孔隙水壓力會增大，路面結構會受到剪切應力的作用，坑槽處的積水在車輛的碾壓下，水流會不斷沖刷坑槽內部瀝青混合料，導致破損面積不斷增大。

1.3 車轍

在車輛荷載反復的作用下，瀝青路面會出現不可恢復的變形現象，最終在路面上形成帶狀凹槽，稱之為車轍。結構性車轍、流動性車轍、壓實性車轍和磨損性車轍是車轍的主要類型。結構性車轍的表現形式是凹槽橫斷面較大，流程性車轍兩側會出現隆起。在下雨天，車輛高速行駛在車轍處時，由于積水的存在，路面與車輛輪胎之間存在水膜，降低了車輛與路面間的摩擦力，一旦操作不當，車輛易出現失控現象。

1.4 沉陷

車輛行駛在路面上，當地基的抗剪強度小于車輛動荷載與路基靜荷載產生的剪切應力時，路面會出現不均勻沉降。不均勻沉降的累積會使得路面出現裂縫和凹陷變形。沉降往往導致多條裂縫同時存在，且豎向變形量也大于龜裂產生的變形量。當沉陷量大于25 mm，駕駛員行駛過程中會出現強烈的不適感。

1.5 松散

瀝青與集料間黏附力的下降，會導致瀝青混合料從面層逐步向下出現剝離，稱之為松散。出現松散的主要原因是在施工階段集料表面存在灰塵，無法與瀝青進行緊密黏附，集料在外部荷載的作用下出現脫落。此外，路面壓實度不滿足要求，也易造成路面松散。

2 常見預防性養護措施

2.1 灌縫

灌縫是利用密封劑等材料對裂縫進行封堵。在施工過程中，可通過熱壓空氣將裂縫清理干凈，無須進行開槽，施工較為簡單，可有效防止水分對路面結構的進一步破壞。但是采用灌縫養護后，路面整體的美觀性以及平整度會受到一定的影響。

2.2 稀漿封層

對瀝青路面采用稀漿封層養護后，僅需封閉較短時間的交通就可以重新運營，對高速公路的交通干擾較小。針對存在少量裂縫以及瀝青缺失路段，稀漿封層的處治效果較好。經過養護后，瀝青路面的密實性以及強度都會大大提高，同時還增強了瀝青路面的抗滑性和防水性能[4]。但是這種養護措施對施工環境要求較高，外部環境溫度不能過低且晝夜溫差應相對較小。

2.3 霧封層

對瀝青路面采用霧封層處治時，需要利用噴灑機械將稀釋后的乳化瀝青材料或者路面保護劑噴灑到現有道路面層。霧封層處治的優點是不會影響高速公路正常的通車運行，施工完成后2～3 h就可以開放交通。對瀝青路面進行霧封層養護處治后，可以大大提高路面的防水性能，避免病害對路面的影響進一步加大。此外，還可以利用含再生劑乳化瀝青材料進行養護處治。與普通乳化瀝青材料不同，含再生劑乳化瀝青材料可以通過恢復瀝青路面中老化瀝青的性能，從而更好地實現養護效果。進行霧封層施工時，應噴灑均勻，保證乳化瀝青進入裂縫中，以充分發揮霧封層的防水效果。乳化瀝青應提前制備，在施工前24 h內裝入儲存罐中。進行乳化瀝青灑布時，灑布量應控制在合理范圍內，一般為0.23～0.45 L/m2。

2.4 薄層罩面

作為常見的養護措施，薄層罩面養護將瀝青混合料攤鋪至原有道路路面上，以此提高高速公路瀝青路面的抗滑性和防水性。冷薄層、熱薄層和溫薄層是薄層罩面養護的主要工藝[5]。進行冷薄層罩面施工時，瀝青混合料在常溫下拌和碾壓即可，不需要進行加熱，施工效率高，降低了能源消耗，更為節能環保。采用熱薄層罩面施工時，需要將罩面材料加熱至較高溫度，產生的煙氣、粉塵等物質對環境具有一定的影響，但使用性能相對較好，可以承受重載交通。熱薄層罩面施工時，由于瀝青混合料溫度快速降低，導致壓實度難以滿足要求。因此在熱薄層罩面施工時應選用高頻率壓路機，并將改性瀝青作為黏結劑。穩薄層罩面可以在溫度較低或潮濕的環境下進行施工，可以較好地平衡工期和環保要求。

2.5 微表處

微表處養護技術采用水、聚合物改性乳化瀝青以及添加劑等材料，對于車轍等病害的處治十分有效。為了達到路面修復的效果，在施工準備期間，應將改性乳化瀝青、聚合物、石屑等材料進行充分攪拌均勻，良好流動性的混合料才能充分發揮作用。瀝青路面經過微表處養護后，瀝青路面更為平整且耐磨，可以提高路面的密實性和連續性，從而降低裂縫對路面的影響。當駕駛員行駛在微表處養護后的路面上時，可以感受到行駛的舒適性有著明顯提高，行車噪聲也大大減小。微表處對施工環境要求較低，一般地表溫度超過10℃就可以進行施工。與傳統的養護方法相比，微表處可以降低對環境的污染，同時降低了由于高溫加熱導致的能源消耗，具有綠色環保建設的特點。微表處的施工成本較低且施工工藝較為簡單，對交通干擾較小，因此在高速公路路面養護中，微表處得到廣泛的應用。

2.6 碎石封層

利用1～2 mm的黏結材料將集料進行黏結，碾壓形成的碎石層稱之為碎石封層。碎石封層具有柔性的力學特性，在提高道路抗滑性方面具有明顯的效果。進行碎石封層施工前，應將高速公路路面的松散材料以及凸起路面清理干凈。粗集料應選用適中的粒徑并保證其潔凈。當瀝青混合料噴灑完成后，控制好施工間隔進行碎石撒布。一般情況下，瀝青混合料溫度控制在70～80℃之間，集料撒布機具與瀝青混合料灑布機具之間的距離控制在50 m以內。集料撒布完成后應在乳化瀝青破乳前進行碾壓，最終充分養護成型。通常來說，采用碎石封層養護措施后，道路的使用年限可以延長5～10年。不同養護技術的適用情形如表1所示。

3 工程實例

3.1 工程概況

某雙向四車道高速公路路線全長63.3 km，起終點樁號為K1 700+000～K1 763+300，設計速度為100 km/h。瀝青路面結構層厚度為70 cm，面層采用4 cm厚AC-13C細粒式瀝青混凝土+5 cm厚AC-20C中粒式瀝青混凝土+7 cm厚AC-25粗粒式瀝青混凝土；上基層和下基層采用水泥穩定碎石，底基層采用石灰穩定碎石，厚度均為18 cm。該高速公路沿線地形相對較為平坦，地層土體主要為黏土，地下水含量豐富。對高速公路瀝青混凝土路面進行病害統計，如圖1所示。

根據圖1可以看出，該高速公路路面修補病害占比最大，占據總體病害的67.25%。其次為裂縫和車轍，占比分別為18.28%和14.00%。對路面的技術狀況進行檢測，評價如表2所示。

根據計算，路面性能狀況指數PQI為91，說明該高速公路可以進行預防性養護。根據現場實際調查以及項目的實際特點分析，多數病害處于早期階段，因此采用微表處養護措施。

3.2 微表處要求

進行微表處施工前，需要將高速公路表面的灰塵雜物等清理干凈，并保證路面處于干燥的狀態。在施工放樣后，為了保障養護后路面的質量，水、聚合物改性乳化瀝青等材料的比例應嚴格控制，混合料應具有良好的黏結性和均勻性。在進行攤鋪施工時，攤鋪機應勻速行駛并確保微表處混合料的攤鋪厚度均勻。如果微表處混合料在攤鋪期間出現離析的情形，應終止施工。混合料攤鋪完成后，將路面清理干凈，當乳化瀝青出現破乳現象后，再進行碾壓施工。如果路面存在不平整的現象，應進行人工找平。當施工機械不能滿鋪路面時，為了避免縱向接縫處混合料出現過度集中的現象，在施工時，搭接寬度控制在80 mm。對于瀝青路面出現松散或局部下沉的路段，挖填上中路層的瀝青混合料之后，鋪設1 cm厚度的微表處混合料。基層的承載能力嚴重不足時，需利用水泥碎石提高基層穩定性后，再進行微表處。

3.3 養護效果

該高速公路微表處養護完成后，利用三維激光檢測系統對K1709+400～K1714+500路段路面的車轍深度等參數進行檢驗，如表3所示。

根據表3可以看出，經過微表處養護后，路面的裂縫、車轍等病害有了明顯的修復效果，增強了路面的防水性能和抗滑性能。車轍深度、滲水系數和裂縫數分別減小了86.79%、49.21%和100%，摩擦系數和構造深度分別增加了70.79%和69.32%。經過6個月后再次檢測發現，瀝青路面的性能指標沒有明顯的下降，說明微表處的養護效果可行且有效。

4 結語

瀝青路面材料隨著時間的推移，由于受到多種因素的影響，會出現收縮等現象，進而導致瀝青路面出現裂縫等病害。對高速公路采取養護措施，不僅可以避免病害問題進一步擴大，還可以起到提高路面性能以及延長道路使用年限的作用。根據不同的項目特點，應進行科學分析，針對性地選取相應的養護措施，以達到提高公路穩定性和承載力的目的，充分保障道路出行者的安全。

參考文獻

[1]趙全滿，劉朝暉，姚向發，等.基于層次分析法的高速公路瀝青路面預防性養護決策模型[J].公路， 2023（9）：381-387.

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[3]楊杰.高速公路瀝青路面典型病害及預防性養護技術分析[J].黑龍江交通科技， 2023（2）：76-78.

[4]蔣國帥.公路瀝青路面檢測中常見病害及處治措施研究[J].西部交通科技， 2022（9）：60-70+140.

[5]于釗.基于LCA的瀝青路面養護多目標優化決策研究[D].徐州：中國礦業大學， 2023.