某舊路面養護項目加鋪SMA-13罩面后早期水損處治分析

摘要 舊路面銑刨舊面層后加鋪SMA-13罩面層，短時間內可能出現水損病害，嚴重影響路面養護效果。為探究水損病害的成因和機理，并基于此提出有效的處治方法，提高SMA-13罩面的抗水損害能力。文章從原材料、瀝青混合料、瀝青路面、路面結構層等方面對比了兩個不同工程實例，研究表明水損病害的主要原因是層間水積聚，對此提出了刻槽回填病害的處治方法，并通過現場實踐驗證了其可行性，該文章研究旨在為瀝青路面的水損病害處治提供參考。

關鍵詞 SMA-13罩面；水損病害；層間水積聚；公路工程

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0086-03

0 引言

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）具有高溫抗車轍、低溫抗裂、抗滑等優點，適用于重載交通的SMA罩面，其公稱最大粒徑為13 mm，壓實層厚度為35～40 mm，可有效提高舊路面的使用性能，是一種常用的路面養護材料。然而，SMA-13罩面存在早期水損問題，早期水損是指SMA-13罩面施工后，在短時間內出現的層間剝離、破碎、坑槽等病害，主要原因是SMA-13罩面與下層路面之間的層間水排水能力不足，導致水分滲入并積聚在層間，破壞層間結構。為有效解決SMA-13罩面早期水損問題，該文以某高速公路舊路面養護項目為例，探討加鋪SMA-13罩面后出現的早期水損病害，進而提出針對性的病害處治方案。

1 水損病害實例分析

1.1 工程概況

某國道公路是某省重要交通干線，路面結構為AC-25下面層4 cm、AC-13中面層3 cm和SMA-13罩面層2 cm，總厚度為9 cm。由于該路段長期承受重載交通、高溫環境的影響，路面出現裂縫、車轍、坑槽等病害，影響行車安全和舒適性。為改善路面性能，2024年對該路段進行養護施工，采用銑刨舊面層、加鋪SMA-13罩面層的方法，壓實層厚為4 cm。施工后，路面平整度、抗滑性和耐久性都得到了提高，但施工后短時間內，面層結構出現層間剝離、破碎、坑槽等水損病害，尤其是在強降雨后病害更加嚴重，直接影響路面養護效果。

1.2 病害實例

為探究該公路SMA-13罩面的早期水損病害情況，通過現場調查、取樣檢測等手段，發現病害主要位于輪跡帶，無明顯規律，周邊有唧漿、泛油、骨料外露等現象，部分地段出現沖刷、坑槽等病害，罩面層與下面層之間有明顯水漬，說明層間水排水能力不足，導致水分滲入并積聚在層間，破壞層間結構。該省另一條高速公路的同類工程也采用銑刨重鋪加鋪SMA-13罩面層，施工時間相近，但未出現水損病害。

1.3 病害分析方法

針對SMA-13罩面的水損病害分析及處治技術路線見圖1，基本流程如下：

（1）進行相關材料質量檢驗，分析現有瀝青路面路用性能；

（2）選取病害路段、正常路段進行比較，分析各項指標，找出差異和影響因素；

（3）根據對比分析的結果，綜合判定水損病害的成因，分析其機理、影響程度；

（4）根據水損病害形成原因確定針對性的處治技術方案，并用于病害路段檢驗其有效性。

2 水損病害分析

2.1 原材料分析

針對水穩定性不良的瀝青路面的原材料質量進行檢測評價，包括集料、瀝青的性能指標。結果表明，兩個路段的集料均為凝灰巖，具有較高的黏附性，質量均符合要求，差異較小。因此，原材料不是引發水損病害的主因。

2.2 瀝青混合料分析

分析瀝青混合料的空隙率、瀝青含量、水穩定性等指標，以探究其與水損病害的關系。

（1）級配組成分析：級配組成對瀝青混合料的水穩定性存在一定影響，具體表現為級配越密，空隙率越小，瀝青含量越高，水穩定性越好；級配越開，空隙率越大，瀝青含量越低，水穩定性越差。比對兩個路段的瀝青混合料的級配組成，結果顯示，兩個路段的瀝青路面水穩定性均符合要求，該公路水損病害與級配組成無直接關系。

（2）瀝青含量分析：采用燃燒試驗分析瀝青混合料的瀝青含量，檢測兩個路段的瀝青混合料，結果顯示瀝青含量均符合設計要求，判斷該公路水損病害與瀝青含量無關。

（3）空隙率分析：采用表干法檢測兩個路段的瀝青混合料，結果顯示空隙率、馬歇爾指標均無明顯差異，說明瀝青混合料的密實度、穩定性均較好，空隙率并非導致水損病害的原因，可以排除。結合之前的級配和瀝青含量的分析，該文認為兩個路段的材料質量、性能基本一致，材料不是造成水損病害的根本原因。

（4）水穩定性分析：采用馬歇爾試件，對兩個路段的瀝青混合料進行了三種不同的水穩定性試驗，水穩定性的表征指標是劈裂強度比，劈裂強度比越接近1，說明水穩定性越好；動水沖刷試驗得到的瀝青混合料劈裂強度比越低，說明該試驗水損環境越嚴格，要求混合料水穩定性越好。兩種水穩定性試驗環境下，SMA-13的劈裂強度比均大于80%，滿足設計要求，說明SMA-13罩面層的水穩定性較好，水穩定性不是導致水損病害的可能因素，可以排除。

2.3 瀝青路面分析

路面壓實度分析：采用芯樣法檢測兩個路段的SMA-13上面層，結果顯示路面壓實度、空隙率均無明顯差異，且均符合設計要求，說明瀝青路面的密實度、水穩定性均較好。因此，路面壓實度不是導致水損病害的可能因素，可以排除。

滲水系數分析：基于試驗得到的不同瀝青路面的滲水系數見表1。據表可知，車輛荷載作用下，原瀝青路面摩擦系數減小，滲水系數降低，基本不滲水。而經過罩面、銑刨重鋪處治的路面，其他性能指標符合要求，但滲水系數明顯增大，說明路面有滲水，可能影響路面的使用性能。

據此可以推斷滲水系數是導致水損病害的一個重要因素，因為滲水會造成層間水的形成，瀝青路面各層之間的水受到車輛荷載的長期反復作用，罩面層底動水壓力明顯增大，動水壓力會破壞瀝青混合料的水穩定性，導致水損發生。依據水穩定性試驗評價瀝青混合料抗水損能力，試驗結果可知：瀝青混合料在動水壓力下作用下易發生水損，即使混合料水穩定性指標合格，也無法保證瀝青混合料不產生水損病害。

因此，應合理控制瀝青路面的滲水系數，以防止層間水產生，提高瀝青路面的水穩定性。

分析兩種路段的路面結構層，結果表明：銑刨重鋪后加鋪罩面的路面結構層具有較好的透水性、層間儲水能力，銑刨重鋪后新鋪設的混合料比原路面更透水，且結構層整體加厚，減少了層間水的影響。直接加鋪SMA-13路面結構層則存在層間嵌合不良的問題，SMA-13骨架密實型結構與光滑舊路面不易形成有效黏結。因此，建議處治時以水泥穩定碎石層作為黏層，可有效確保層間結構牢固，增加路面結構的穩定性。

3 綜合分析及病害處治

3.1 綜合分析

根據試驗分析綜合判斷水損病害成因為罩面后的層間水聚集。層間水是指瀝青路面結構層之間存在的水分，主要來源于雨水的滲透、基層空孔隙水的上升。層間水會降低瀝青、礦料的黏結強度，削弱瀝青混合料的抗水損害能力，增加瀝青混合料的變形破壞，導致路面產生松散、坑槽、車轍、泛油等病害。層間水對瀝青路面的病害形成過程，主要包括以下三個方面：

（1）層間水對上面層的影響：上面層是指瀝青路面的最上層，一般采用SMA-13型瀝青混合料。當雨水透入上面層后，由于下層比較密實不滲水，上面層的水無法下滲，而在車輛荷載、動水壓力的作用下，上面層混合料產生破壞，瀝青、礦料剝離，骨料外露，表面層發生松散、坑槽。SMA-13的攤鋪厚度、表面構造也影響其阻水效果，厚度越低，表面構造越深，阻水效果越差，滲水風險越高。

（2）層間水對下面層的影響：下面層是指瀝青路面的下層，一般采用AC型瀝青混合料。由于原有瀝青路面在車輛載荷的長期作用下，表面摩擦系數、滲水系數降低，形成深淺不一的車轍，進而導致路面各層間水量增加。層間水受到車輛動荷沖擊形成較大動水壓力，反復沖刷混合料，最終導致瀝青和礦料的剝落。同時，高速輪胎和路面產生泵吸力，使瀝青上浮形成油膜，不斷擴散，使骨料外露，最后形成坑槽。

（3）層間水對罩面的影響：罩面是指瀝青路面的最外層，一般采用SMA-13型瀝青混合料。罩面的作用是作為上面層的磨耗層，以提高路面的防水性、耐磨性。但加鋪罩面后，為確保路側護欄立柱埋深需增加土路肩高度，加高后的土路肩與硬路肩融合，導致層間水難以順暢排出，增加了層間水的積聚，加劇了水損的程度。

為驗證該文的分析結論，該工程對現場病害集中部分路段進行刻槽，即用切割機在路面上沿縱向切槽，槽深15 cm，寬5 cm，用鏟子清理干凈槽內混合料，觀察槽壁、槽底情況。槽內可觀測到較多水從層間滲出，局部形成小水流，說明層間存在大量積水，與該文分析結論一致。

3.2 病害處治

根據分析可知，該公路SMA-13罩面性能受到層間水影響，因此，需采取針對性病害處治措施。

（1）病害處治的原理和方法：為消除層間水的通道，防止水損擴展，在病害集中路段每隔15 m刻槽，刻槽尺寸為20×5 cm，從硬路肩延伸至土路肩，進行回填。現場試驗檢測顯示刻槽回填后，路面病害得到有效控制，沒有出現新水損現象，說明該方法可行。

（2）病害處治的補充措施：為進一步提高SMA-13罩面的抗水損害能力，還需采取以下補充措施。1）增加罩面的設計厚度，確保不小于3.5倍的公稱最大粒徑，以形成有效阻水層，防止雨水滲透；2）多雨高溫地區需做好層間水處理，硬路肩部位可采用回鋪碎石法增加層間嵌合作用；3）在橫坡較小位置刻槽，以排除層間水；4）土路肩采用混凝土加高時，需預留明溝，以利于層間水排放。

4 結語

綜上所述，該文以某高速公路路面養護項目為例，結合試驗數據綜合分析了該公路路面加鋪SMA-13罩面產生的早期水損病害成因及處治方式，主要結論如下：

（1）分析了某高速公路SMA-13罩面的早期水損病害成因為層間水的積聚，進而導致了瀝青混合料的水穩定性下降，路面結構層的嵌合不良。

（2）提出了刻槽回填的病害處治方法，通過現場實踐驗證了其可行性，同時提出其他補充措施，用以提高SMA-13罩面的抗水損害能力。

（3）該文的研究成果可為濕熱區域的高速公路瀝青路面加鋪SMA-13罩面處治施工提供參考，也可為其他類型的瀝青路面的水損病害的分析處治提供思路。

參考文獻

[1]胡小兵，張弟華.高溫多雨區SMA瀝青混合料配合比設計研究[J].交通科技，2022（1）：101-103+125.

[2]李燁宏.SMA-13瀝青混合料在濕熱地區高速公路路面中的應用[J].廣東公路交通，2021（4）：49-55.

[3]陳名旺，李本亮，何創，等 . 新型 1.2 cm 超薄罩面用于隧道水泥加鋪的實踐與評價 [C].中國公路學會養護與管理分會第九屆學術年會論文集.中國公路學會養護與管理分會.2019：228-235.

[4]李本亮，唐豹 . 超薄磨耗層在高速公路長大縱坡水泥路面安全改善上的應用 [C].中國公路學會養護與管理分會第十一屆學術年會論文集.中國公路學會養護與管理分會.2021：166-173.

[5]周武軍，歸楷昌 .EMC-13 超薄罩面混合料路用性能試驗研究 [C].中國公路學會養護與管理分會第十二屆學術年會論文集.中國公路學會養護與管理分會.2022：372-376.

[6]韓方元，惠迎新，萬青青，等 . 低冰點溫拌 SMC 改性瀝青磨耗層路用性能研究 [C].中國公路學會養護與管理分會第十一屆學術年會論文集.中國公路學會養護與管理分會.2021：317-322.

[7]虞將苗，陳富達，彭馨彥，等.高韌超薄瀝青磨耗層在港珠澳大橋珠海人工島通道上的應用[J].清華大學學報（自然科學版），2020（1）：48-56.

[8]劉康康，李大為，曹捷.超薄罩面在城市道路水泥路面白改黑中的應用實踐[J].城市道橋與防洪，2021（9）：196-198+23-24.

[9]陳在林 . 高速公路溫拌超薄磨耗層施工技術及效果檢測 [C].2022年工業建筑學術交流會論文集（中冊）.工業建筑雜志社.2022：364-366+335.

[10]劉雪鋒 . 高摻量廠拌熱再生瀝青混合料用于小流量高速公路罩面工程的應用研究 [C].中國公路學會養護與管理分會第十二屆學術年會論文集.中國公路學會養護與管理分會.2022：194-201.

收稿日期：2024-02-05

作者簡介：熊陳晨（1990—），男，本科，工程師，主要從事公路工程施工工作。