淺析高速公路大中修工程病害的成因及處治

高長(zhǎng)清

山西路橋第五工程有限公司 山西太原 044000

1 工程概況

項(xiàng)目位于北天山褶皺帶，屬高山-中高山區(qū)，海拔2000-3500m，夏炎熱冬季干冷，冬季較長(zhǎng)，日溫差大，最大積雪厚度150cm，最冷月平均氣溫-14℃，冬季主風(fēng)向?yàn)闇瞎蕊L(fēng)[1]。

2 主要病害及成因

原有路況以橫向、縱向裂縫、龜裂、塊狀裂縫、松散、變形、隧道水泥路面破損、橋涵泛堿及裂縫、混凝土破損為主。

（1）橫向裂縫大多貫通整幅路面，與行車方向基本垂直，裂縫下寬上窄和上寬下窄均有分布，貫穿面層。通過芯樣結(jié)構(gòu)分析，成因1 半剛性基層反射裂縫2 瀝青混凝土的溫縮裂縫3 橋涵結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的不均勻沉降產(chǎn)生的橫向裂縫。水穩(wěn)砂礫基層強(qiáng)度較高，水泥含量較高是橫向裂縫較多的一個(gè)重要原因。

（2）縱向裂縫主要分布在靠近車道邊線50-60cm 處車輛輪跡帶位置或者半幅路面中心線位置及下行線靠近擋墻位置硬路肩上。多為與道路中心線大致平行長(zhǎng)直裂縫，少量支縫。鉆芯檢測(cè)，重度縱向裂縫基本都向下貫通至基層，輕度未貫穿，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比觀測(cè)，原因：①在交通荷載特別是超載及高胎壓作用下，路表產(chǎn)生較大剪應(yīng)力，致使輪跡處路表產(chǎn)生縱向裂縫；②面層開裂后基層在交通荷載拉應(yīng)力作用下開裂；③部分縱向裂縫較為平直，沿路面縱向延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，處于車道中間位置，為攤鋪施工縫處理不良導(dǎo)致；④靠近擋墻位置硬路肩上和縱向延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)縱向裂縫為擋墻和新舊路基拼接不均勻沉降造成。

（3）龜裂、塊裂以輕中度為主，重度龜裂、塊裂增長(zhǎng)速率較快，裂縫寬度3cm 以上，主要分布在靠近車道邊線50-60cm 的輪跡線位置，部分由縱、橫向裂縫向兩側(cè)擴(kuò)展，已發(fā)展為輕微龜裂、塊裂等。路面切割鉆芯檢測(cè)，僅存在瀝青面層中；基層芯樣完整，但均出現(xiàn)明顯松散。原因?yàn)槁繁碓谧贤饩€、光、熱、水的影響下，逐步老化，脆性增加，極限拉應(yīng)力變小，路面經(jīng)受拉-壓反復(fù)作用次數(shù)多，導(dǎo)致大量行車荷載反復(fù)作用下超過疲勞壽命。

（4）松散：坑槽、麻面等，成因于瀝青老化，瀝青與集料之間粘結(jié)力喪失?？硬凼驱斄选⑺缮⒌绕渌鼡p壞進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果，來自水、油損害。雨水由瀝青路面大空隙或破損處滲入，停留在基層表面，在行車荷載反復(fù)作用泵吸作用半剛性基層細(xì)料逐漸形成灰漿，在唧漿位置瀝青面層網(wǎng)裂，一些碎裂小塊面層或基層材料被車輪帶走形成坑洞，不斷擴(kuò)大成坑槽。

（5）變形為沉陷、車轍、波浪及擁包等。沉陷是路基豎向變形過大造成的下陷，主要包括路基塌陷及不均勻沉降造成路面變形或路面下部軟基未處理，造成基層不均勻沉降導(dǎo)致路面沉陷；車轍出現(xiàn)于輪跡帶的位置，變形深度約10-20mm。主要是行車荷載長(zhǎng)期累積作用，瀝青混合料壓縮和剪切變形所致；波浪擁包沿路面縱向存在，高低起伏，在行車荷載作用下路面強(qiáng)度大幅下降，產(chǎn)生推移與變形[2]。

（6）隧道水泥砼路面以裂縫、接縫料損壞為主，破碎板和邊角剝落，錯(cuò)臺(tái)等病害較少。成因：①溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫；②水泥砼表面水分急劇蒸發(fā)，干縮拉應(yīng)力大于水泥砼抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生裂縫；③重載反復(fù)作用。

3 處治措施

全線行車道、超車道用維特根W2000 冷銑刨機(jī)銑刨4cm 原有面層，然后進(jìn)行病害處治，同步碎石封層（碎石采用S12 規(guī)格，瀝青采用道路石油瀝青90#A 級(jí)，瀝青用量在1.2KG/m2左右）后4cmSMA-13 細(xì)粒式瀝青砼罩面。為了消除冬季融雪劑和除冰鹽等除雪材料對(duì)鋼護(hù)欄的腐蝕，大、特大橋采用4cmSMA-13+0.4%相變調(diào)溫材料（拌合時(shí)直接摻入，每1000kg 瀝青混合料添加4kg該材料）。

病害處治：

（1）裂縫處治。①早期微裂縫d ＜5mm，可統(tǒng)一銑刨、罩面；②5mm ＜d ＜20mm 的，徹底清除松動(dòng)邊緣，清掃干凈縫隙，用壓縮空氣吹去塵土后，灌注嚴(yán)寒型灌封膠；③d ≥20mm 的（嚴(yán)重裂縫，支縫較多、縫壁散落、唧漿），進(jìn)行挖補(bǔ)處理，開槽深度為原路面面層厚度，開挖寬度大于實(shí)際范圍10cm,基層有裂縫的徹底清除松動(dòng)邊緣M10 水泥砂漿灌縫，搗實(shí)后槽底刷涂透層油，周邊刷涂粘層油，回填與原路面結(jié)構(gòu)材料一致的瀝青砼至原路面頂面，壓實(shí)度不小于98%。

（2）龜裂、塊裂、松散、變形處治。①輕度的，統(tǒng)一進(jìn)行銑刨、罩面；②對(duì)于中度的，將病害挖除，挖除范圍大于實(shí)際范圍10cm，挖補(bǔ)范圍輪廓線與路面中心線平行或垂直，在基層頂面涂刷透層油，在原有路面邊緣涂刷黏層油后填補(bǔ)與原路面結(jié)構(gòu)材料一致的瀝青砼，壓實(shí)處理后的頂面與周圍銑刨后的瀝青面層平齊、連接緊密，保持原有路拱橫坡；③對(duì)于基層損害的重度病害路段，挖除基層，清掃干凈，重新鋪筑。

（3）水泥路面裂縫處治。①d ＜5mm,采用闊縫灌漿處理，順著裂縫擴(kuò)寬1.5-2.0cm 的溝槽，槽深根據(jù)裂縫深度確定，不得超過2/3 板厚,然后填入瀝青砂，再用環(huán)氧樹脂灌縫2cm；②對(duì)重度的路面板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)、邊角剝落、坑洞、露骨等進(jìn)行換板處理，換板時(shí)橫縫、縱縫分別設(shè)置傳力桿和拉桿，嵌入相鄰板內(nèi)，鉆孔時(shí)注意鉆頭要大一號(hào)，傳力桿采用φ32mm 光面鋼筋，長(zhǎng)50cm；拉桿采用Φ16mm 螺紋鋼，長(zhǎng)80cm。換板后，對(duì)全線每塊板間縱橫縫用清縫機(jī)清縫，用灌漿機(jī)填縫,填縫料采用聚氯乙烯膠泥，然后貼縫以防雨水滲入。

（4）錯(cuò)臺(tái)處理：大于5 小于10mm 時(shí)路平機(jī)磨平或者人工鑿平，從最高點(diǎn)向四周拓展，邊磨平邊用3m 直尺找平到相鄰兩塊板齊平。大于10mm 及破損較嚴(yán)重?fù)Q下沉板處理。

（5）泛堿、裂縫、破損處理：對(duì)滲堿部位用刷子刷除，用稀釋弱酸清洗，存在裂縫的封閉處理。存在鉸縫砼脫落、破損的，當(dāng)裂縫寬度＜0.15mm 時(shí)表面涂刷含環(huán)氧樹脂膠黏劑的結(jié)構(gòu)膠表封；裂縫寬度≥0.15mm 時(shí)壓力灌注環(huán)氧樹脂灌封膠修補(bǔ)[3]。

（6）混凝土缺陷：橋涵蜂窩、麻面、掉塊、缺損、凹陷等缺陷，需對(duì)缺陷部位外露鋼筋除銹，鑿除松散砼，用改性環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，最后涂刷水泥漿達(dá)到顏色一致。

4 結(jié)語

高速公路一旦出現(xiàn)病害，維修起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力且影響正常使用和行車安全。只有深入研究病害形成因素和處治方法，從設(shè)計(jì)、施工和管理等環(huán)節(jié)層層控制，才能科學(xué)有效地消除病害。