高速公路改擴(kuò)建工程原瀝青路面病害處治技術(shù)探究

沈蘊(yùn)虹

（佛山市中策廣明高速公路有限公司，廣東 佛山 528000）

一、工程概況

佛江高速公路和順至陳村段工程路線總體呈南北走向，在現(xiàn)有佛山一環(huán)東線和北延線的基礎(chǔ)上改造，路線全長(zhǎng)38.926km。原舊路面已呈現(xiàn)較嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象，主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫、龜裂、坑槽、沉陷、車轍及擁包等問(wèn)題。

二、路面病害的類型及成因

（一）路面病害的類型與識(shí)別

按照破損類型和嚴(yán)重程度，一般將路面病害劃分為四大類，主要包括裂縫、松散、變形及其他，具體情況如表1所示。

表1. 路面病害類別

（二）路面病害成因分析

1.橫向裂縫

橫向裂縫一般分為溫度型裂縫和反射型裂縫。溫度性裂縫通常由于氣溫驟降，瀝青面表層出現(xiàn)低溫收縮，其溫度變化率及拉應(yīng)力最大，在冷熱交替作用下易形成疲勞效應(yīng)；瀝青面表層受下層材料黏連限制形成較大的張拉應(yīng)力，當(dāng)張拉應(yīng)力超過(guò)表層材料極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非荷載型橫向裂縫。反射型裂縫是由于受到半剛性基層材料干縮及溫縮開(kāi)裂影響，形成反射擴(kuò)展引起下面層底部開(kāi)裂，致使瀝青面層拉裂導(dǎo)致的橫向裂縫。

2.縱向裂縫

縱向裂縫一般分為荷載型裂縫和沉降型裂縫。當(dāng)行車荷載作用時(shí)，基層底部會(huì)形成拉應(yīng)力，當(dāng)基層材料的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗基層底部拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)造成基層底部開(kāi)裂；行車荷載的反復(fù)作用會(huì)使底部裂縫擴(kuò)展至瀝青面層，形成沿車輪軌跡行駛方向的荷載型縱向裂縫和龜裂。沉降型裂縫主要是由于填土固結(jié)或路基不均勻沉陷引起，常出現(xiàn)于路基半填半挖處、施工交接處、橋涵兩頭、新舊路面交界處等。

3.塊狀裂縫

當(dāng)路面車輛嚴(yán)重超載，路面基層強(qiáng)度未滿足設(shè)計(jì)要求，路面結(jié)構(gòu)層中有軟弱夾層、滑動(dòng)面、低質(zhì)量瀝青混合料等情況時(shí)，易造成縱橫交錯(cuò)的塊狀裂縫。路面面層未滿足設(shè)計(jì)厚度或各結(jié)構(gòu)層間黏結(jié)性低易加速外部水分的滲入，造成塊狀裂縫的快速蔓延。

4.龜裂

龜裂是在瀝青路面中較常見(jiàn)的一種開(kāi)裂現(xiàn)象，主要由瀝青混合料溫度穩(wěn)定性差、強(qiáng)度低的原因?qū)е隆Ａ芽p自受彎拉應(yīng)力最大的瀝青面層或基層底部延展至路面表層，在行車荷載的重復(fù)作用下，從數(shù)條平行裂縫發(fā)展至多個(gè)無(wú)規(guī)則小塊，最終形成龜紋狀裂縫。

5.坑槽

坑槽通常由于施工時(shí)混合料溫度不適中或路面結(jié)構(gòu)層長(zhǎng)期積水，造成路面集料松動(dòng)脫落而形成。混合料溫度偏高會(huì)影響?zhàn)そY(jié)性、硬度及強(qiáng)度，反復(fù)受載受壓后造成瀝青老化形成坑槽?；旌狭蠝囟绕蜁?huì)影響攤鋪均勻度、壓實(shí)度，逐步演變成坑槽。當(dāng)裂縫出現(xiàn)后未能及時(shí)處理導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層長(zhǎng)期積水，在荷載及溫差的共同反復(fù)作用下，易導(dǎo)致混合料剝離，形成坑槽。

6.沉陷

沉陷一般包括大面積沉陷及局部沉陷。前者主要由路基不均勻沉降或局部層間滑移造成。后者則是因局部承載力不足，路面受行車荷載后出現(xiàn)龜裂及滲水后，基層軟化所致。

7.車轍

車轍主要是由溫差應(yīng)力、行車速度、交通荷載、路基路面強(qiáng)度不夠、瀝青混合料密實(shí)度差、高溫穩(wěn)定性不足等原因?qū)е碌穆访婢植繋钭冃?，一般分為磨損型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍，以及壓密型車轍。

8.擁包

擁包主要由于瀝青混合料熱穩(wěn)定性不好、路面結(jié)構(gòu)層黏結(jié)性差、基層或下面層壓實(shí)度低、瀝青混合料攤鋪不均勻、日常養(yǎng)護(hù)瀝青混合料強(qiáng)度不足等原因造成，常出現(xiàn)于平整度低、車輛經(jīng)常制動(dòng)的路段。

三、瀝青路面破損狀況及路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)

制定瀝青路面病害處治方案時(shí)，應(yīng)充分考慮路面破損狀況PCI及彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)。

（一）瀝青路面破損狀況檢測(cè)

主要采用PCI指數(shù)對(duì)瀝青路面破損程度進(jìn)行研究，并對(duì)損壞的類型、嚴(yán)重程度、范圍進(jìn)行定量。路面狀況指數(shù)PCI通過(guò)路面綜合破損率計(jì)算得出，計(jì)算公式為。PCI值越小，破損程度越高，反之亦然，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。路面損壞應(yīng)縱向連續(xù)檢測(cè)，橫向檢測(cè)寬度不應(yīng)小于車道寬度的70%；檢測(cè)設(shè)備應(yīng)能分辨約1mm的路面裂縫，檢測(cè)數(shù)據(jù)宜采用機(jī)器自動(dòng)識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率應(yīng)達(dá)到90%以上。

表2. 瀝青路面破損評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（二）路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)指標(biāo)采用路面彎沉l0，應(yīng)采用與貝克曼梁具有有效相關(guān)關(guān)系的高效自動(dòng)化彎沉檢測(cè)設(shè)備，相關(guān)系數(shù)應(yīng)≥0.95。開(kāi)展彎沉檢測(cè)時(shí)，應(yīng)每20m設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，盡量避免降雨期間進(jìn)行，并充分考慮溫濕度影響系數(shù)；對(duì)原舊路病害較多的路段，應(yīng)加密彎沉檢測(cè)。

四、瀝青舊路面病害處治方案

（一）舊路面銑刨重鋪方案

根據(jù)瀝青路面破損狀況指數(shù)PCI及路面彎沉數(shù)據(jù)l0，對(duì)病害進(jìn)行分類處治，具體如下：

1.對(duì)l0≤20且PCI≥92的病害較少路段，將病害處理后直接加鋪罩面。

2.對(duì)l0≤35且PCI≥80的路段，銑刨上、中面層后回鋪改性瀝青AC-20。

3.對(duì)l0≤35且PCI＜80的病害密集路段，上、中面層銑刨后回鋪AC-25，并在調(diào)平層頂面鋪設(shè)玻纖防裂網(wǎng)。

4.對(duì)l0＞35且PCI＜80的路段，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足時(shí)，應(yīng)銑刨上基層及下基層；當(dāng)整體沉降仍在發(fā)生時(shí)，應(yīng)預(yù)留路面沉降厚度；當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)時(shí)，很可能導(dǎo)致路基沉降縱向裂縫繼續(xù)沉降，應(yīng)在路基深層壓漿后清理面層，并在回補(bǔ)鋼筋混凝土基層后加鋪≥2層面層。

（二）舊路面病害維修方案

主線路基段新鋪面層前，應(yīng)確保舊路面層已銑刨至較完整，并在鋪筑前設(shè)置SBS改性熱瀝青下封層。主線橋梁段各結(jié)構(gòu)層間應(yīng)灑布改性乳化瀝青黏層，用量為0.3～0.6L/m 。如基層已損壞，應(yīng)先修補(bǔ)處理再鋪筑面層。為保證結(jié)構(gòu)層和接縫位置的密封性，對(duì)存在較大面積坑槽、裂縫、車轍的路段，原瀝青面層側(cè)涂刷熱黏層瀝青，回填瀝青結(jié)構(gòu)層間灑布黏層瀝青。瀝青面層的翻修范圍邊緣線應(yīng)超出基層翻修范圍邊緣線的300mm左右，以防接縫重疊。深層處治病害時(shí)，縱橫向均應(yīng)分臺(tái)階開(kāi)挖，每級(jí)橫向臺(tái)階寬應(yīng)≥15cm，每級(jí)縱向臺(tái)階寬應(yīng)≥2m，接縫位置均應(yīng)騎縫黏貼抗裂貼。

1.橫向裂縫及縱向裂縫

（1）對(duì)縫寬≤2mm的輕微裂縫，采取少量稠度較低的改性乳化瀝青涂刷處理。

（2）對(duì)2mm＜縫寬＜5mm的裂縫，開(kāi)槽后灌入低稠度瀝青至縫深的2/3，再填入石屑或粗砂搗實(shí)，最后將溢出縫外的回填料清除干凈。

（3）對(duì)縫寬＞5mm無(wú)松散及支縫的單一裂縫，采用厚2mm的SA自貼性抗裂貼黏貼，回填瀝青砂進(jìn)行處理。

（4）對(duì)縫寬＞5mm且支縫發(fā)達(dá)散落的嚴(yán)重裂縫，沿病害處切槽至基層頂面，回填2cm的細(xì)粒式AC-5進(jìn)行調(diào)平抗裂，再鋪筑兩層AC-20混合料，灌縫后采用抗裂貼處理，并在24小時(shí)內(nèi)攤鋪厚度＞40mm的瀝青混合料面層。

2.塊狀裂縫及龜裂

對(duì)縫寬較小、散落程度低、裂區(qū)無(wú)變形的輕度裂縫，在加鋪前噴灑黏層瀝青處理。對(duì)縫寬較大、散落變形程度高、裂塊明顯的嚴(yán)重裂縫，應(yīng)先清除松動(dòng)部分后再進(jìn)行修補(bǔ)，如病害面積較大，應(yīng)按≤8cm的厚度分層修補(bǔ)，瀝青混合料罩面層的壓實(shí)度應(yīng)大于93%。

3.坑槽

按照“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則劃出所需修補(bǔ)坑槽的輪廓線，并沿輪廓線開(kāi)鑿至坑底以下穩(wěn)定層，挖除深度必需大于等于原坑槽最大深度?？硬鄣膶?shí)際處理范圍應(yīng)超過(guò)病害邊緣20cm以上，對(duì)局部小坑槽，其處理范圍縱橫邊緣應(yīng)與車道平行或垂直，處理寬度不小于1m；對(duì)坑槽間距＜10m的連續(xù)坑槽，應(yīng)對(duì)該段坑槽整體銑刨處理，橫向處理寬度≥2m，縱向處理邊緣與車道方向平行。對(duì)坑槽內(nèi)松動(dòng)部分、粉塵雜物應(yīng)同步清除，并涂刷黏層瀝青。槽璧周邊應(yīng)使用“壓縫帶”進(jìn)行處理，填補(bǔ)瀝青混合料整平后壓實(shí)。

4.沉陷

（1）對(duì)沉陷深度≤20mm、破損程度低的局部路面沉陷，在沉陷處噴灑或涂刷黏層瀝青，再加鋪瀝青罩面。

（2）對(duì)沉陷深度＞20mm，破損程度較低的輕度裂縫，在病害處噴灑涂刷黏層瀝青后，加鋪瀝青混合料壓實(shí)。

（3）對(duì)路面破損程度嚴(yán)重，土基或基層結(jié)構(gòu)層受損嚴(yán)重的沉陷，應(yīng)將松動(dòng)散落的區(qū)域清除干凈。當(dāng)基層受損面積較小，采用瀝青混合料進(jìn)行回補(bǔ)；當(dāng)受損面積及范圍較大，則采用水穩(wěn)碎石基層進(jìn)行回填；罩面按≤8cm的厚度分層施工且壓實(shí)度應(yīng)＞93%。

5.車轍

車轍處理范圍的縱向邊緣應(yīng)與車道方向平行。對(duì)深度≤8mm且各結(jié)構(gòu)層完好無(wú)損的輕微車轍，清除受損面層后采用稀漿封層處理。對(duì)8mm＜深度≤40mm且各結(jié)構(gòu)層較穩(wěn)定的車轍，實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)、填充、灌封后采用微表處罩面。對(duì)深度＞40mm的失穩(wěn)型車轍，應(yīng)銑刨并加鋪罩面層，鋪筑瀝青混合料后修復(fù)?；鶎訐p壞的，應(yīng)修補(bǔ)加固處理后鋪筑面層。

6.擁包

輕度擁包采用機(jī)械或人工挖除后，涂刷乳化瀝青。重度擁包挖除后清理干凈碎屑、雜物及粉塵后鋪熱瀝青混合料面層，處理范圍參照坑槽。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路改擴(kuò)建工程原瀝青路面處治方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)在執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的情況下，綜合考慮病害成因及類型、路面破損狀況PCI、彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)、各結(jié)構(gòu)層破損狀況、設(shè)計(jì)方案、經(jīng)濟(jì)條件等要素，為工程建設(shè)的順利推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。