長(zhǎng)潭高速公路連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路面病害

顏燕舞，劉朝暉

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙　410004)

?

道路工程

長(zhǎng)潭高速公路連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路面病害

顏燕舞，劉朝暉

(長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410004)

摘要：針對(duì)長(zhǎng)潭高速公路路面損壞情況，結(jié)合長(zhǎng)潭高速公路復(fù)合式路面的調(diào)查結(jié)果，總結(jié)了連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路面的典型病害，分析了相應(yīng)病害的原因，提出了相應(yīng)的處治措施及整體路面設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案，相應(yīng)結(jié)果可為今后連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：道路工程；連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路面；路面病害；處治措施

0引言

長(zhǎng)潭高速公路是湖南省修建的第一條高速公路，2003年進(jìn)行了路面大修改造。改造后的路面結(jié)構(gòu)形式為4 cm SBS改性瀝青SMA-13上面層+6 cm SBS改性瀝青AC-20下面層+18 cm連續(xù)配筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)+2.5 cm AC-10隔離層+25 cm舊水泥混凝土面層+20 cm舊水泥穩(wěn)定砂礫基層(總厚度75.5 cm)。橋面為6 cm SBS改性瀝青SMA-13。

長(zhǎng)潭高速從2003年大修改造至今有12年之久。隨著交通量的日益增長(zhǎng)，重載超載現(xiàn)象普遍，加之湖南氣候異常，雨水充沛，常受冰雪災(zāi)害的影響，瀝青材料的老化日益嚴(yán)重，出現(xiàn)了一系列病害。通過調(diào)查長(zhǎng)潭高速公路病害的實(shí)際情況，提出相應(yīng)病害的處治措施。

1AC層主要病害類型與原因分析

1.1裂縫類

(1)橫向裂縫

橫向裂縫是長(zhǎng)潭高速公路典型病害之一，數(shù)量相對(duì)較多，但多數(shù)為并沒有貫穿整個(gè)瀝青層的輕微裂縫。通過實(shí)際路面跟蹤調(diào)查，橫向裂縫在全線都有分布，且大多數(shù)已經(jīng)得到過灌縫處理，但仍然有部分開裂的現(xiàn)象。重度裂縫主要集中在橋頭位置或剛?cè)徇^渡的位置，部分最早修建的舊水泥混凝土路面接縫的位置也出現(xiàn)了重度裂縫。

對(duì)橫向裂縫產(chǎn)生的原因分析如下。

①間距不等的橫向貫穿裂縫。此類裂縫大多與行車道垂直或者接近垂直，主要原因是原路面混凝土板在開裂后，在車輛駛過裂縫時(shí)，雖然CRC板承擔(dān)了一部分的荷載，但基層仍是承載的主要形式。在車輛荷載的作用下，加速了反射裂縫的發(fā)展。尤其在部分路基強(qiáng)度不足的地段，不均勻沉降可能造成CRC板的破損甚至斷裂下沉。在這樣的條件下，瀝青面層底部被拉裂，然后逐步向上發(fā)展，很快裂縫便反射到瀝青面層，呈下寬上窄的形式。此類原因造成的貫穿裂縫，倒不是很多。另外，CRC板施工縫或者切縫附近，在車輛沖擊荷載作用下會(huì)出現(xiàn)沖斷破壞，然后以相同的方式反射到瀝青面層上，造成瀝青面層開裂。

②尚未貫穿的橫向裂縫。瀝青對(duì)溫度的敏感程度很大，瀝青混凝土低溫收縮、疲勞容易引起路面開裂。對(duì)于長(zhǎng)潭高速公路，瀝青面層共10 cm，厚度較薄，其下是連續(xù)配筋混凝土，整體剛度大，收縮變形也受到鋼筋的控制，瀝青層和CRC板的變形差異很大。因此和普通瀝青路面相比更容易出現(xiàn)此類裂縫。在表面開裂后，雨水沿著縫隙進(jìn)入瀝青層內(nèi)，集料瀝青剝離，加速了裂縫的發(fā)展。此類裂縫從上至下發(fā)展，屬于典型的Top-Down裂縫，普通瀝青路面一般不會(huì)貫穿整個(gè)瀝青層，而在本項(xiàng)目中，因?yàn)楹穸鹊脑?，也出現(xiàn)了貫穿的橫向裂縫。

③橋涵通道兩端橫向裂縫。橋涵通道兩端屬于過渡段，處在剛?cè)峤唤拥奈恢?，路面結(jié)構(gòu)不一致，經(jīng)常受到車輛沖擊動(dòng)荷載的作用，所謂的“橋頭跳車”現(xiàn)象也是因?yàn)闆_擊荷載而產(chǎn)生。另外，橋涵兩側(cè)因?yàn)槌两挡痪鶆?，造成裂縫發(fā)展迅速。在沖擊作用造成微裂縫產(chǎn)生后，雨水侵入內(nèi)部，路基在雨水作用下更容易產(chǎn)生沉降。反過來，路基沉降加大了沖擊荷載的作用力，二者相互影響，共同造成了橋涵通道兩端橫向裂縫的產(chǎn)生。

(2)縱向裂縫

本項(xiàng)目縱向裂縫較少，不過從裂縫的嚴(yán)重程度來看，主要是中度和重度裂縫兩類為主。從調(diào)查的情況來看，長(zhǎng)潭高速公路縱縫并不嚴(yán)重。橋面上縱向裂縫主要出現(xiàn)在空心板鉸縫處，均為中、重度裂縫，共7條54 m。

此類裂縫主要分布于行車道輪跡帶及路面加寬段的加寬部分與原路面的交界處。和普通水泥混凝土板一樣，CRC在縱向存在接縫，由于有些舊水泥混凝土板損壞比較嚴(yán)重，即使通過調(diào)平層，對(duì)上部CRC板仍有影響，在車輛荷載作用下產(chǎn)生裂縫后，雨水通過縫隙進(jìn)入基層，出現(xiàn)唧泥等現(xiàn)象后，舊板沉降，在上部車輛荷載作用下，CRC沿著縱向接縫破損下沉，縱向裂縫產(chǎn)生。在加寬路段，由于舊路和加寬段沉降不均勻，也會(huì)導(dǎo)致縱向裂縫的產(chǎn)生。此外，在橋面行車道上也出現(xiàn)了縱向裂縫。主要原因分析如下：橋梁混凝土受到收縮徐變和溫度應(yīng)力的影響，加上外部荷載的作用，鉸縫混凝土容易松動(dòng)。同時(shí)，鉸縫在傳遞剪應(yīng)力的同時(shí)也承擔(dān)了一部分剪應(yīng)力，再加上鉸縫澆筑時(shí)候由于縫窄不易振搗密實(shí)，在外力作用下容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致鉸縫開裂，在車輛荷載的作用下引起面層開裂。

1.2松散類

(1)坑槽

長(zhǎng)潭高速公路坑槽病害主要集中在橋頭搭板與伸縮縫之間的瀝青路面上，以及修補(bǔ)后再次出現(xiàn)的坑洞等。實(shí)際復(fù)合式路面的坑槽主要以兩種形式存在，①輕度坑槽，面積小于1 m2，表現(xiàn)為瀝青混凝土局部破損，無其他病害，或由于鉆芯取樣未能及時(shí)填補(bǔ)，或者因?yàn)樘钛a(bǔ)不夠密實(shí)而形成的的坑洞，一般分布于行車道或者硬路肩，分布不集中；②重度坑槽，主要深度位于原上、下面層，病害相對(duì)嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為原橫向裂縫處發(fā)展而成的1～2 m2大小坑槽，伴有沉陷、網(wǎng)裂等病害，嚴(yán)重影響形成質(zhì)量。

產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)。

①本項(xiàng)目坑槽病害主要發(fā)生在橋頭搭板與伸縮縫之間的瀝青路面，可能在行車的沖擊作用下，搭板本身有局部損壞，造成上層瀝青層開裂且未處理，久而久之發(fā)展成為坑槽。

②由于瀝青面層局部拌合不均勻或壓實(shí)度不足，使局部面層空隙率過大，地表降水進(jìn)入并滯留在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，在大量快速行車荷載作用下，反復(fù)的動(dòng)水壓力和真空抽吸應(yīng)力沖刷瀝青面層，使碎石瀝青分離剝落，進(jìn)一步加劇了瀝青混合料的松散。隨后碎石被車輪甩出，在路面形成了坑槽。

③部分坑槽經(jīng)切除后發(fā)現(xiàn)其下CRC板斷裂下沉，此類坑槽主要是因?yàn)镃RC板沖斷破壞后，面層瀝青混合料開裂，隨而局部下沉，在雨水的沖刷作用下，發(fā)展成為局部坑槽病害。

(2)微表處老化脫皮

2003年長(zhǎng)潭高速大修到現(xiàn)在已經(jīng)十多年之久，隨著時(shí)間的推移和車輛荷載的反復(fù)作用，加上太陽輻射和雨水的侵蝕，上行線K1533+000～K1537+600、下行線K1535+845～K1537+625兩段路面的微表處均出現(xiàn)了不同程度的老化、脫皮和剝落等病害。

脫皮、松散、麻面可能有以下幾方面的原因：

①由于面層粉料多或者礦料潮濕，施工中碾壓過度，礦料被壓碎，形成阻礙油料滲透的隔離層，破壞了嵌縫料和主層礦料的粘結(jié)，容易使面層礦料脫落。

②后期加鋪的微表處時(shí)間較長(zhǎng)，在輪胎的摩擦作用下，瀝青脫皮、老化，在重載車輛的作用下松散脫落。

③部分段落通過火燒的痕跡判斷為火燒使路面松散、麻面。

1.3變形類

(1)車轍

車轍病害是長(zhǎng)潭高速公路的典型路面病害。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，車轍病害主要分布在行車道上，大多數(shù)車轍深度在10～20 mm之間，少部分段落伴有輪跡帶縱向網(wǎng)裂，通過現(xiàn)場(chǎng)病害形態(tài)可判斷為壓密性車轍和輕微失穩(wěn)性車轍兩類。病害最嚴(yán)重的路段平均車轍深度為20～30 mm，輪跡帶兩側(cè)隆起，呈現(xiàn)W型車轍斷面，現(xiàn)場(chǎng)判斷為失穩(wěn)性車轍。

失穩(wěn)型車轍：長(zhǎng)潭高速中，此類車轍較為嚴(yán)重，主要分布在長(zhǎng)大縱坡的上坡路段的行車道，表現(xiàn)為車轍兩側(cè)側(cè)向隆起，斷面呈W型。原因分析：在夏季高溫時(shí)，瀝青混合料由于高溫穩(wěn)定性不足，且長(zhǎng)潭高速車流量大，重載車輛多，在縱坡路段車輛前進(jìn)緩慢，瀝青材料產(chǎn)生剪切變形，內(nèi)部材料產(chǎn)生側(cè)向流動(dòng)變形。

壓密型車轍：主要出現(xiàn)在局部路段，由于瀝青施工時(shí)混合料溫度或者氣溫過低、壓實(shí)次數(shù)過少造成瀝青層壓實(shí)度不足，在重載車輛作用下，進(jìn)一步壓密產(chǎn)生。除了上述提到的W型車轍外，其他地方的車轍都比較小，基本屬于此類病害。

總的來說相比普通瀝青路面，長(zhǎng)潭高速車轍病害顯得輕微很多，車轍深度相對(duì)小，結(jié)構(gòu)型車轍也基本不存在。CRC板承擔(dān)了來自車輛的主要荷載，瀝青面層厚度又只有普通瀝青路面厚度的一半甚至更小，因此病害自然就沒那么嚴(yán)重。

(2)推移

長(zhǎng)潭高速屬于CRC+AC的結(jié)構(gòu)，層間粘結(jié)力僅靠粘結(jié)層來提供。瀝青面層厚度僅為10 cm，水平力的滲透效果幾乎可以達(dá)到整個(gè)瀝青層，對(duì)于基層，模量大、整體性好，水平力對(duì)CRC層的影響幾乎可以忽略。因此，推移破壞也是長(zhǎng)潭高速公路病害的一種形式，尤其在下坡拐彎處，推移現(xiàn)象很常見。

一般發(fā)生在高溫季節(jié)，主要原因是路面受到的水平力超過了瀝青材料的粘結(jié)力和與CRC層的摩擦力，路面瀝青材料向一個(gè)方向移動(dòng)，瀝青路面拉裂。

全線還零星分布其他如橋頭混凝土破損、唧漿等病害。

2014年10月，管理單位對(duì)橋頭破損段已采用銑刨加鋪的方式進(jìn)行了維修養(yǎng)護(hù)，對(duì)混凝土破損處的伸縮縫進(jìn)行了處理，效果很好。此次調(diào)查結(jié)果顯示有幾處伸縮縫存在混凝土破損的情況；同時(shí)，全線只有超車道有兩處唧漿病害，均位于橫向裂縫處并有少量唧泥；松散類病害，主要位于行車道和硬路肩位置，表現(xiàn)為表面瀝青膜脫落，集料外露，部分位置發(fā)現(xiàn)火燒痕跡。

2CRC層病害類型

2.1板邊沖斷破壞

由于CRC板在溫縮干縮條件下產(chǎn)生隨機(jī)裂縫，裂縫的分布，有時(shí)間距比較小，大約20～30 cm，使得CRC板的整體剛度下降。車輛的行駛會(huì)給路面帶來沖擊力，在有裂縫或者不平整的路段尤其明顯，因此位于裂縫邊緣的混凝土?xí)艿捷^大的沖擊力，容易破損剝落，加劇開裂現(xiàn)象，最后貫穿整個(gè)CRC板，使得裂縫間的板獨(dú)立開來，成為類似懸臂梁的工作狀態(tài)，最終導(dǎo)致沖斷破壞。

2.2縱向鋼筋拉斷破壞

原本CRC+AC復(fù)合式結(jié)構(gòu)，由于瀝青層的防水作用，雨水不會(huì)進(jìn)入CRC板裂縫內(nèi)，但由于溫度和荷載的綜合作用，瀝青面層出現(xiàn)疲勞破壞，再加上自然環(huán)境的影響，瀝青老化等現(xiàn)象，瀝青面層和粘結(jié)層的防水效果變差，雨水通過瀝青層的縫隙進(jìn)入到CRC板裂縫中，鋼筋便開始生銹，截面積減少，分配到每根鋼筋的拉應(yīng)力增大，嚴(yán)重的導(dǎo)致鋼筋斷裂。

在長(zhǎng)潭高速實(shí)體工程中，鋼筋拉斷的情況還沒有發(fā)現(xiàn)，不過由于沖擊荷載導(dǎo)致CRC板破損，加上雨水的侵蝕作用，導(dǎo)致鋼筋生銹的情況存在幾處。

2.3CRC板下沉、開裂

對(duì)于連續(xù)配筋混凝土板來說，由于剛度大、整體性強(qiáng)，基本不會(huì)出現(xiàn)板下沉的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)，肯定也是路基沉降不均導(dǎo)致。在長(zhǎng)潭高速公路中，有一兩處板斷裂的地方出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象，鋼筋漏出，并伴有泥漿的痕跡。另外，縱向接縫的位置，也出現(xiàn)了CRC板下沉。

3病害處治措施

3.1裂縫類

(1)輕度裂縫：通過粘層及加鋪罩面直接封閉。

(2)中度裂縫：先用擴(kuò)縫機(jī)進(jìn)行擴(kuò)縫，同時(shí)為了降低裂縫的反射作用，增強(qiáng)防水效果，采用密封膠灌縫。

(3)重度裂縫：沿裂縫外輪廓并于車道垂直或平行方向銑刨病害范圍內(nèi)的原路面4 cm上面層+6 cm中面層擴(kuò)槽，擴(kuò)槽寬度2.0 m，深度10 cm，上面層和中面層間設(shè)置15 cm臺(tái)階，擴(kuò)槽銑刨后將槽底，槽壁清理干凈，對(duì)槽底輕微裂縫按中度裂縫進(jìn)行密封膠灌縫，然后在槽底裂縫上鋪抗裂貼，最后在槽底、槽壁刷一層改性乳化瀝青粘層油，鋪6 cm SMA-13和4 cm SMA-13。

如發(fā)現(xiàn)連續(xù)配筋混凝土破損或裂縫較寬時(shí)，應(yīng)對(duì)水泥路面進(jìn)行處理，如用高效修輔料坑洞靈對(duì)破損進(jìn)行填補(bǔ)，再鋪瀝青層。

3.2坑槽、麻面處治方案

(1)輕度坑槽：針對(duì)取芯未修補(bǔ)坑洞類直接用SMA-13進(jìn)行分層填補(bǔ)，搗實(shí)，頂面略高于周圍路面?？硬垲惏凑铡皥A洞方補(bǔ)”原則，挖除4 cm上面層，清理灑布粘層油，重鋪4 cm SMA-13。

(2)重度坑槽：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定病害范圍，按“圓洞方補(bǔ)”的原則，沿病害輪廓并于車道垂直方向銑刨病害范圍內(nèi)的原路面結(jié)構(gòu)層，銑刨寬度按一個(gè)車道寬度進(jìn)行，銑刨按兩次面層銑刨深度設(shè)計(jì)(4 cm上面層+6 cm中面層)，兩層錯(cuò)臺(tái)寬度15 cm。銑刨后沿四周和槽底涂刷改性乳化瀝青粘層油。填補(bǔ)時(shí)，分兩層填鋪，壓實(shí)，新填的路面應(yīng)高于老路面。

(3)松散、麻面：銑刨病害范圍內(nèi)的4 cm上面層，涂粘層油，填補(bǔ)、壓實(shí)。

3.3橋面病害處治方案

(1)橋面鋪裝層病害：對(duì)橋面瀝青混凝土出現(xiàn)的坑槽、裂縫病害的處治，先銑刨病害范圍內(nèi)的6 cm瀝青鋪裝層，為了新鋪瀝青混凝土與橋面板結(jié)合更好，對(duì)橋面板進(jìn)行噴砂打毛處理清潔界面，保

證橋面干燥、干凈、有一定粗糙度設(shè)置防水粘結(jié)層 重鋪6 cm SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石混合料。

動(dòng)態(tài)處治方案：銑刨瀝青層后如果發(fā)現(xiàn)橋面水泥混凝土鋪裝層也有破壞，則先應(yīng)對(duì)水泥混凝土鋪裝進(jìn)行處理。具體視混凝土破壞深度h而定，如果h<5 cm，則鑿除破壞的混凝土，采用相應(yīng)厚度的聚合物水泥砂漿進(jìn)行修復(fù)，強(qiáng)度達(dá)到要求后，鋪設(shè)防水粘結(jié)層，加鋪瀝青層；如果h>5 cm，鑿除破壞的混凝土，如鋼筋外露，先進(jìn)行除銹處理，然后采用相應(yīng)厚度的C40混凝土進(jìn)行修復(fù)，然后完成其余工作。

(2)橋面伸縮縫槽口混凝土：鑿除局部破壞的槽口混凝土，如果鋼筋損壞則需對(duì)破損鋼筋進(jìn)行恢復(fù)，然后澆筑C50混凝土，強(qiáng)度達(dá)到要求后開發(fā)交通。

3.4路面整體養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)

結(jié)合路段病害的實(shí)際情況、檢測(cè)結(jié)果以及路面的使用狀況，同時(shí)根據(jù)路面造價(jià)、技術(shù)分析，對(duì)路面整體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)。在全線PCI、RQI、RDI不達(dá)標(biāo)或車轍深度較大(車轍深度>10 mm)的路段，采用銑刨原來上面層4 cm重鋪，再加鋪2.2 cm Novachip超薄磨耗層的方案(K1492+788～K1531+000)；全線PCI、RQI、RDI達(dá)標(biāo)且點(diǎn)病害較少的情況不進(jìn)行加鋪設(shè)計(jì)，只對(duì)點(diǎn)病害進(jìn)行處置；對(duì)原微表處出現(xiàn)局部脫皮、麻面、車轍深度較小(<10 mm)的路段，銑刨1 cm微表處，處理路面點(diǎn)病害后，采用1 cm微表處重新罩面(K1531+000～K1537+625)。

4結(jié)語

通過實(shí)際路面跟蹤調(diào)查和分析，確定了長(zhǎng)潭高速公路連續(xù)配筋混凝土復(fù)合式瀝青路路面主要破壞類型，深入分析了各項(xiàng)路面病害產(chǎn)生的原因，結(jié)合路面的實(shí)際情況，提出了相應(yīng)的處治方案，對(duì)全線路面提出了微表處和加鋪Novachip超薄磨耗層的整體設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾思清.超薄磨耗層NovaChip在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用探討[J].交通建設(shè)與管理,2013,(4):84-88.

[2]王斯倩,舒澄.NovaChip超薄磨耗層在江西高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].交通建設(shè)與管,2014，(11):183-184.

[3]李盛,劉朝暉,李宇峙.CRC+AC復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)層厚度對(duì)溫度效應(yīng)及車轍變形的影響[J].中國公路學(xué)報(bào),2012,25(1)：21-28.

Changsha-Xiangtan highway disease analysis of continuous reinforced concrete composite asphalt pavement

YAN Yan-wu，LIU Zhao-hui

(School of Transportation Engineering, Changsha University of Science and Technology，Changsha, Hunan 410004,China)

Abstract:Aimed at Changsha-Xiangtan highway pavement damage, combined with Changsha-Xiangtan highway composite pavement survey results, summed up the typical disease of continuous reinforced concrete composite asphalt pavement, the paper analyzes the reasons of the corresponding diseases; and puts forward the corresponding treatment measures and the whole road surface maintenance design scheme. The author wish that the corresponding results could provide reference for the future maintenance.

Keywords:road engineering; continuous reinforced concrete composite asphalt pavement; pavement disease; treatment measures

收稿日期：2015-12-14

作者簡(jiǎn)介：顏燕舞(1992-)，男，湖南漣源人，研究生。

中圖分類號(hào)：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)05-0001-03