高速公路路基路面常見病害及應(yīng)對措施

溫玉娟

（內(nèi)蒙古高速公路集團有限責(zé)任公司烏蘭察布分公司,內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

路基作為公路工程的主要結(jié)構(gòu)受力承載體，是整個公路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，隨著交通量的增加和使用年限以及外界因素的影響，長期受交通量的高負荷狀態(tài)和氣候變化的動態(tài)負荷影響，導(dǎo)致原設(shè)計和施工質(zhì)量已不能滿足目前交通高質(zhì)量需求的變化，造成高速公路路基路面出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等常見質(zhì)量病害[1]。瀝青路面具有施工速度快、養(yǎng)護費用低等優(yōu)勢，目前高速公路較多為瀝青路面。該文以路面狀況指數(shù)、抗滑系數(shù)、路面承載力等路面路用性能控制指標為重點研究對象，并對傳統(tǒng)的路面預(yù)養(yǎng)護技術(shù)的適用性進行研究，采取預(yù)處理措施減少路基路面損壞后維修的經(jīng)濟損失以及運營過程中的安全威脅。參考同類高質(zhì)量項目，以路基下沉為主，對路基路面養(yǎng)護措施應(yīng)用及效果進行深入分析，降低路基路面病害發(fā)生概率。

1 高速公路路基常見病害

1.1 水浸路基

路基的斷裂是由于路基整體受水稀釋導(dǎo)致密度變小、強度變低引起，在高外力作用下，水浸路基成為脆弱體而斷裂，導(dǎo)致交通事故發(fā)生，為交通運輸行業(yè)的安全運營增加了風(fēng)險，加大了道路管理部門在道路路基病害方面的控制與排查力度，同時因病害威脅增加了道路運營成本[2]。

1.2 邊坡坍塌

邊坡出現(xiàn)坍塌、落石、滑坡等病害現(xiàn)象，根據(jù)其成因進行分析。崩塌現(xiàn)象是由于巖體的部分失穩(wěn)串聯(lián)引起支點消失導(dǎo)致整體失穩(wěn)的斷層坍塌、滑移坍塌，陡峭地段尤其是斜坡段的坍塌由于垂直高度大、沖擊力大，斷層裂隙發(fā)育成大的裂面，分割斷層成若干大小不一的斷塊，裂隙的程度也因多數(shù)斷塊連接而顯著增大。此外，因外界滲水經(jīng)常充滿裂縫以及受反復(fù)凍融等其他不良因素的影響，裂縫逐漸擴大，產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力作用造成坍塌，此種病害現(xiàn)象屬于劇烈坍塌。

落石現(xiàn)象對行車安全構(gòu)成很大威脅，多發(fā)生在硬巖下臥軟弱層、裂隙發(fā)育巖體，必須嚴格控制。由于巖層在外力作用下剪斷，在路基挖方段，特別是在深挖石質(zhì)地段，巖層間軟石發(fā)生順層滑動，造成滑動型坍塌。邊坡多種坍塌危險程度的聚集和多種連鎖反應(yīng)的疊加，導(dǎo)致路基受力不均勻的出現(xiàn)，從而造成整體路面和路基的穩(wěn)定性受到嚴重影響。

1.3 沉降變形

沉降變形原因主要有三個方面：①施工因素：碾壓時分層過厚或路基含水量過低，導(dǎo)致路基壓實度不夠，填料會因外力作用而打破原有結(jié)構(gòu)狀態(tài)，失穩(wěn)變形；②材料因素：路基填料的強度不足，質(zhì)地不夠堅硬，壓縮系數(shù)過大，或存在不合格材料進行混填，導(dǎo)致路基整體指標不合格，產(chǎn)生受力后的變形與沉降；③管理因素：車流量的增大，以及超載車輛的增加，導(dǎo)致路基在短時間內(nèi)承受較大負荷的壓力或超負荷的承載力，打破原有路基的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，迅速破壞了路基的承載力，產(chǎn)生變形與沉降。

1.4 路基翻漿

路基翻漿多出現(xiàn)在路基土質(zhì)不良及路基坡腳出現(xiàn)積水的路段，主要原因是路面封層和隔離層的作用失效，降低了路面的泌水性，導(dǎo)致往期聚水以及春融冰化生水量加大，滲入路基層。隨著滲入量的加大，路基部分掏空，遇到強度高及性能好的路基就會聚水泛起，出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，導(dǎo)致沉降和隆起并存。為了有效防止翻漿的產(chǎn)生應(yīng)做好路面的排水以及積水點的預(yù)先處理，或通過采取增加防水結(jié)構(gòu)層等措施保證路面不積水以及及時排水，消除長期聚水導(dǎo)致滲水的隱患。

2 高速公路路面常見病害

2.1 路面裂縫

地基基礎(chǔ)的承載能力不足會導(dǎo)致路面產(chǎn)生橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫等，在施工過程中的質(zhì)量控制以及瀝青、水泥、砂石等材料收縮性能變化的因素作用會影響到裂縫的產(chǎn)生。不同裂縫類型的原因分析及處理措施見表1所示。

表1 路面裂縫處理分析表

2.2 路面泛油

路面泛油的產(chǎn)生與溫度直接相關(guān)，溫度影響瀝青的分子結(jié)構(gòu)，打破瀝青分子的黏結(jié)性，直接影響瀝青黏稠度的作用效能。同時，若黏稠度偏低的瀝青用量偏大，遇到高溫天氣，瀝青混凝土中的瀝青受溫度影響脫離整體向上層移動，導(dǎo)致泛油現(xiàn)象的產(chǎn)生?？梢?，路面泛油主要原因在于混凝土控制中的合適的配合比控制及外界施工溫度環(huán)境與混凝土配合比的適宜搭配。同時，操作的連續(xù)性和規(guī)范性也保證混凝土整體處于同一施工工況環(huán)境下的良好狀態(tài)。

3 針對病害采取的應(yīng)對措施

3.1 合理選擇路基填料

由于路基是道路總承載力的決定性組成部分，路基在道路使用過程中往往面臨較大的壓力和載荷。因此，承載能力是道路使用質(zhì)量的重要保證，穩(wěn)定性也是道路使用質(zhì)量的重要組成部分，選擇質(zhì)量高、硬度高、穩(wěn)定性好的路基填料是保證路基質(zhì)量的前提。公路路基穩(wěn)定性的特點是在外力作用下具有優(yōu)良的防腐和安全性。在這個過程中，路基土石的施工在城市道路建設(shè)中尤為重要。

3.2 路面結(jié)構(gòu)性疲勞破壞控制

對于水穩(wěn)基層瀝青路面，其結(jié)構(gòu)性疲勞破壞主要是水穩(wěn)基層（底基層）疲勞破壞，由水穩(wěn)底基層應(yīng)力水平和強度決定。根據(jù)高速擴建工程中對水穩(wěn)基層（底基層）疲勞破壞的分析，對于總厚度72 cm以上的路面結(jié)構(gòu)，在15年設(shè)計使用年限內(nèi)，其基層（底基層）疲勞破壞的風(fēng)險整體可控。為提高路面結(jié)構(gòu)性能的可靠度，可通過適當(dāng)提高底基層強度和降低底基層底部應(yīng)力水平兩種方式實現(xiàn)。提高底基層強度同時也要控制其強度在合理的數(shù)值水平，以免造成收縮裂縫增加，7 d無側(cè)限抗壓強度要求以不超過4.5 MPa為宜。降低底基層底部應(yīng)力水平的方式包括增加路面厚度和提高路基承載能力（模量）?；貜椖Ａ颗c底基層疲勞性關(guān)系曲線見圖1所示。

圖1 回彈模量與底基層疲勞性關(guān)系曲線

3.3 混凝土裂縫處理控制

對于溫度裂縫的控制需要進行技術(shù)和材料方面的控制。首先需要對水泥和水煤灰類型進行控制，從而使其與施工技術(shù)緊密結(jié)合，應(yīng)選擇高效的減水劑，對混凝土集料中的最大顆粒進行嚴格的篩選和控制，依照實驗進行分析，保證相應(yīng)溫度之下混凝土配比的科學(xué)性，從而降低裂縫發(fā)生的概率。其次，路基路面施工的過程中，需要對每一個施工環(huán)節(jié)都加以控制，澆筑過程中采取分層或者分塊澆筑的方式，將溫度進行有效的控制，從而保證混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時減少溫度裂縫的產(chǎn)生。收縮裂縫的控制通過施工工藝控制、選擇硅酸鹽水泥材料控制、混凝土混合的過程中加入融水劑以及后期的養(yǎng)護等多種手段保證混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（1）控制橫向裂縫數(shù)量的措施包括：控制水穩(wěn)基層收縮裂縫、基層與瀝青面層間設(shè)置應(yīng)力吸收層或碎石隔離層；提高面層抗裂性能（如采用橡膠瀝青混合料較多采用）等。

（2）控制橫向裂縫衍生病害的措施包括：設(shè)置碎石底基層或碎石路基改善層；采用透水性好的材料填筑路基[3]。

（3）控制縱向裂縫（輪跡帶網(wǎng)裂）的措施包括：對于新建項目，縱向裂縫產(chǎn)生的原因包括路基沉陷、上面層疲勞老化或嚴重車轍導(dǎo)致的Top-dowm開裂兩種。路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要控制后者：①上面層可采用抗疲勞、抗老化能力強的混合料，如橡膠瀝青AC或橡膠瀝青SMA等；②對于重載交通，需要進一步通過采用優(yōu)質(zhì)改性瀝青、優(yōu)化面層瀝青混合料配合比設(shè)計、加強質(zhì)量控制等，控制路面車轍深度。

3.4 要對路面平整度進行控制

針對瀝青混凝土鋪設(shè)的路面來說，對其平整度產(chǎn)生影響的因素比較多樣化，包括路基的平整度以及碾壓的溫度，還有碾壓的強度等多個方面。同時，應(yīng)把握好每一個環(huán)節(jié)的碾壓溫度，并對路面基層的平整度進行合理控制，盡量增加公路路面的使用時間和壽命。在路面的壓實工作完成后，還需要對碾壓接縫處的平整度進行檢查，了解平整度的情況，尤其是要重視接縫處的石料清理工作，及時清除剩余的材料。

3.5 路面抗滑性能及抗老化控制

（1）抗滑性能主要與上面層碎石品質(zhì)（尤其是磨光值）和混合料選型有關(guān)。碎石品質(zhì)：對玄武巖礦源的試驗分析，建立優(yōu)質(zhì)玄武巖料源（廠家）庫；混合料選型：主要影響施工后的構(gòu)造深度，一些地區(qū)通過采用SMA，一些地區(qū)通過增大上面層粒徑（如采用AC16），提升路面構(gòu)造深度。

（2）路面空隙率的大?。ㄓ绕涫情_口空隙的大?。Q定了瀝青混合料與外界光、熱、紫外線燈環(huán)境的接觸程度。適當(dāng)?shù)目障堵誓軌蛟诒ＷC混合料各項性能均衡的情況下，使壓實后的路面空隙率處于合適狀態(tài)，延緩瀝青面層老化速率。從施工組織入手，對瀝青混合料生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)溫度進行精確把控。降低瀝青混合料施工所需的“富余”溫度，減少瀝青膠結(jié)料在施工階段的高溫老化。以控制施工過程“溫度損失”為原則，對運輸車保溫措施、攤鋪機播料倉保溫措施提出微改造建議；對拌和、運輸、攤鋪、碾壓等各環(huán)節(jié)施工工藝控制提出改良措施。

3.6 重視路面裂縫問題的處理以及預(yù)防工作

公路工程的建設(shè)涉及多元化的內(nèi)容，其中路面裂縫的控制異常關(guān)鍵。如果在公路工程中路面裂縫問題極其嚴重，對整體的結(jié)構(gòu)會造成破壞，會導(dǎo)致難以修復(fù)的損失。路面的裂縫問題很難避免，可能會受到多方面因素的影響，比如路面的荷載較大以及混凝土內(nèi)外的溫差明顯等。因此在具體公路工程路基路面鋪設(shè)環(huán)節(jié)要合理選擇施工材料，根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)的防護措施和方法，尤其是針對一些溫度相對比較敏感的材料，要結(jié)合實際的情況混合這些材料，防止公路路面由于溫差問題而產(chǎn)生裂縫。除此之外，在公路工程項目中，為了避免路面受到外力的破壞而產(chǎn)生變形，要使用收縮性能相對更小的材料，從而減少路面裂縫問題的形成，最大程度上提高整體的施工質(zhì)量。

3.7 完善公路路基路面病害檢測技術(shù)

病害檢測技術(shù)是發(fā)現(xiàn)公路路基路面病害問題的基礎(chǔ)，對公路路基路面病害進行檢測的過程中，一定要采用多種檢測手段，精準地反映公路路基路面的情況。公路開放之后，施工人員需定期開展檢測工作，對公路路基路面的病害進行有效預(yù)防和處治[4]。要完善公路路基路面的檢測手段，可以從檢測過程的銜接性入手，提高各環(huán)節(jié)的檢測質(zhì)量和效率，并重點把控關(guān)鍵點的檢測質(zhì)量，用檢測結(jié)果約束施工標準的持續(xù)性，保證整體施工質(zhì)量[5]。

3.8 提高公路路基路面小修保養(yǎng)重視度

提高公路路基路面小修保養(yǎng)重視度是迫切需要解決的問題。很多地方大的病害問題解決得都比較迅速，但是對于一些小問題不夠重視，往往這些小問題就會變成大病害，既造成了嚴重的經(jīng)濟損失，也縮短了道路的使用壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，公路路基路面是工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，公路路基路面病害檢測的過程中，一定要注重檢測工作的開展，并及時解決工作過程中出現(xiàn)的問題。優(yōu)化橋面瀝青鋪裝設(shè)計方案以及施工質(zhì)量控制指標和配合比設(shè)計，創(chuàng)新管理模式和管理手段，推動實現(xiàn)建設(shè)、運維數(shù)據(jù)互通，為科學(xué)養(yǎng)護打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時，做好公路路基路面的病害檢測工作，也是推動經(jīng)濟發(fā)展、保障交通安全的重要措施。