公路瀝青路面病害預(yù)控施工技術(shù)研究

回達(dá)鵬

（河北高速公路集團(tuán)有限公司京滬分公司，河北 滄州 061000）

1 工程概況

某公路工程設(shè)計(jì)為公路1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，公路全長(zhǎng)為30.26km，采用雙向4車(chē)道結(jié)構(gòu)，在公路建設(shè)施工前，經(jīng)對(duì)工程所在地周?chē)h(huán)境的勘探，以及同類(lèi)工程的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，此區(qū)域內(nèi)的公路存在病害問(wèn)題，其中最為明顯的病害為裂縫、坑槽、變形，如不能及時(shí)處理，將直接影響公路的整體質(zhì)量。因此，為保證該公路的施工質(zhì)量，要求施工單位在該公路建設(shè)過(guò)程中做好瀝青路面的病害預(yù)控施工。

2 公路瀝青路面病害分析

2.1 裂縫問(wèn)題

2.1.1 裂縫成因

（1）在公路瀝青路面常見(jiàn)的病害問(wèn)題中，裂縫病害發(fā)生的概率最大。通過(guò)對(duì)同類(lèi)工程裂縫的調(diào)查得知，其存在的裂縫從形狀上可劃分為橫向裂縫、縱向裂縫以及不規(guī)則裂縫；從形式上可劃分為荷載裂縫和非荷載裂縫，其中荷載裂縫是指因行車(chē)荷載的作用，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)遭受破壞而產(chǎn)生的裂縫，非荷載裂縫是指由于瀝青面層溫度的變化，導(dǎo)致路面產(chǎn)生的裂縫。無(wú)論哪種裂縫問(wèn)題，都會(huì)對(duì)公路的使用性能造成影響，威脅公路的使用安全。

（2）導(dǎo)致瀝青路面發(fā)生非荷載裂縫的主要原因是溫度的變化。瀝青材料在較高溫的情況下，具有良好的軟化性能，當(dāng)溫度發(fā)生輕微變化時(shí)，瀝青材料并不會(huì)因溫度應(yīng)力而發(fā)生明顯的變形，但在冬季氣溫會(huì)發(fā)生驟降現(xiàn)象，此時(shí)路面基層及路基均會(huì)出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，待春季溫度升高，凍脹的路基土?xí)l(fā)生消融，在此過(guò)程中，路面瀝青材料的性能難以抵擋溫度應(yīng)力的變化，從而造成瀝青材料出現(xiàn)裂縫問(wèn)題[1]。

（3）導(dǎo)致瀝青路面荷載裂縫的主要原因包括：首先在公路建設(shè)過(guò)程中，施工單位沒(méi)能做好瀝青混合料的配比工作，造成混合料本身存在性能缺陷，在車(chē)輛的荷載作用下出現(xiàn)裂縫問(wèn)題；其次，公路路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)能結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的特點(diǎn)，以及行車(chē)量的需求，從而造成公路使用過(guò)程中發(fā)生超載問(wèn)題，并遭受環(huán)境的侵蝕，最終產(chǎn)生裂縫；最后，瀝青路面施工過(guò)程中存在缺陷，路面攤鋪、碾壓、接縫施工不到位，路面施工質(zhì)量難以保證，從而引發(fā)裂縫現(xiàn)象。

2.1.2 裂縫處理

當(dāng)路面產(chǎn)生裂縫病害后必須及時(shí)采取措施處理，否則裂縫會(huì)伴隨著行車(chē)量的增加而逐漸擴(kuò)大，直至公路性能完全喪失。目前對(duì)瀝青路面裂縫的處理普遍采用灌縫法，根據(jù)裂縫病害程度灌縫法可分為開(kāi)槽施工與不開(kāi)槽施工。其中，不開(kāi)槽灌縫適用于裂縫寬度在10mm以?xún)?nèi)的路段，施工人員直接利用合格的漿液灌入裂縫，再養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可[2]；開(kāi)槽灌縫適用于裂縫寬度在10mm以上的路段，施工時(shí)先在裂縫位置標(biāo)記開(kāi)槽范圍，然后利用開(kāi)槽機(jī)依據(jù)范圍擴(kuò)縫處理，最后再注入合格的漿液，并養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.2 坑槽問(wèn)題

2.2.1 坑槽成因

坑槽病害是指瀝青路面中部分瀝青材料喪失而形成的坑洞現(xiàn)象，坑槽的深度越大對(duì)路面的危害程度就越嚴(yán)重。對(duì)同類(lèi)公路工程的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，公路坑槽根據(jù)不同的位置可分為表面層坑槽、表面層與中面層坑槽、底面層與基層坑槽、橋面坑槽，而導(dǎo)致坑槽發(fā)生的原因主要是水損害。公路在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)經(jīng)受雨水的沖刷，大量雨水存在于瀝青路面表層時(shí)，公路在行車(chē)荷載的作用下，會(huì)導(dǎo)致雨水向路面基層滲透形成灰漿，并逐漸產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，伴隨時(shí)間的累積，路面唧泥的位置會(huì)逐漸發(fā)生網(wǎng)裂，其表面的材料會(huì)被車(chē)輪帶走而丟失，最終形成微小的坑洞，然后坑洞進(jìn)一步擴(kuò)大演變成坑槽。

2.2.2 坑槽處理

對(duì)公路坑槽問(wèn)題的處理可采用冷補(bǔ)法和熱補(bǔ)法。采用冷補(bǔ)法處理坑槽時(shí)先測(cè)定坑槽的深度，并標(biāo)記處切槽修補(bǔ)的范圍，再利用風(fēng)鎬根據(jù)標(biāo)記范圍切槽處理，然后采用高壓風(fēng)槍將槽內(nèi)清理干凈后涂刷粘層油，最后將準(zhǔn)備好的填充料填筑至坑槽并壓實(shí)，對(duì)坑槽深度在6cm以上的位置填筑時(shí)，應(yīng)采用分層填筑的方式；采用熱補(bǔ)法處理坑槽時(shí)，施工人員先標(biāo)記出需要加熱的范圍，然后直接利用加熱板將修補(bǔ)范圍內(nèi)的瀝青混合料全部加熱至軟化，最后采用合格的填料回填并壓實(shí)。

2.3 變形問(wèn)題

2.3.1 變形成因

（1）瀝青路面變形病害是指路面瀝青材料出現(xiàn)變形影響公路使用安全的現(xiàn)象。公路變形病害大體可分為路面車(chē)轍、沉陷、波浪以及擁包。其中，路面車(chē)轍主要是由于車(chē)輛的行駛，導(dǎo)致路面沿著輪跡方向產(chǎn)生的縱向凹陷，從而形成車(chē)轍問(wèn)題，根據(jù)不同類(lèi)型，車(chē)轍變形可分為結(jié)構(gòu)型車(chē)轍、流動(dòng)型車(chē)轍、壓實(shí)型車(chē)轍以及磨損型車(chē)轍；路面沉陷是延公路豎直方向向下發(fā)生的變形，其主要原因是路基強(qiáng)度或基層強(qiáng)度不足，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象[3]。

（2）路面波浪變形是公路上形成有規(guī)則的凸起和凹陷問(wèn)題，波峰與波谷交替出現(xiàn)，相互間隔大約0.5m。導(dǎo)致路面波浪變形的主要原因是路面使用的瀝青混合料配比設(shè)計(jì)不合理，材料性能難以滿(mǎn)足行車(chē)荷載要求，從而造成材料發(fā)生變形產(chǎn)生波浪現(xiàn)象；路面擁包是順著公路方向路面局部出現(xiàn)隆起的問(wèn)題，導(dǎo)致?lián)戆F(xiàn)象發(fā)生的主要原因包括：路面結(jié)構(gòu)黏結(jié)層的應(yīng)力過(guò)大；瀝青混合料的穩(wěn)定性太差。無(wú)論哪種變形問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)瀝青路面而言都會(huì)影響其行車(chē)的安全。

2.3.2 變形處理

對(duì)路面變形問(wèn)題處理時(shí)，針對(duì)車(chē)轍問(wèn)題可選擇鋪設(shè)微表處養(yǎng)護(hù)層的方式，此方式只適用于車(chē)轍深度小于15mm的路段，當(dāng)車(chē)轍深度不小于15mm，且對(duì)公路結(jié)構(gòu)造成實(shí)際損傷時(shí)，則應(yīng)將車(chē)轍病害位置全部挖除，然后采用強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的混合料，重新填筑路面基層與面層；如沉陷、波浪問(wèn)題輕微不影響公路的正常使用，則無(wú)需處理，如病害程度嚴(yán)重，則要將路面開(kāi)挖，并針對(duì)性地對(duì)基層及路基進(jìn)行修復(fù)，然后重新攤鋪路面面層結(jié)構(gòu)；對(duì)路面擁包問(wèn)題處理時(shí)，可直接將凸出的瀝青混合料挖出，然后使路面保持平整，若凸出現(xiàn)象不明顯，不影響安全行車(chē)則無(wú)需處理[4]。

3 公路瀝青路面病害預(yù)控施工

3.1 設(shè)計(jì)階段預(yù)控

3.1.1 公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）為避免本工程公路路面施工完成后出現(xiàn)上述問(wèn)題，施工單位應(yīng)從公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就開(kāi)始進(jìn)行預(yù)防控制。首先在公路路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮路基的強(qiáng)度，如路基的強(qiáng)度設(shè)計(jì)不到位，則公路使用過(guò)程中路基就會(huì)因強(qiáng)度過(guò)低而發(fā)生沉陷，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)沉陷變形的問(wèn)題。因此，為避免路基病害的發(fā)生，在路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確要求填料的性能，同時(shí)設(shè)計(jì)合理的填筑厚度，以提高路基強(qiáng)度[5]。

（2）根據(jù)本工程施工前對(duì)同類(lèi)工程路面結(jié)構(gòu)的調(diào)查得知，瀝青路面早期破壞程度嚴(yán)重的公路，其底基層結(jié)構(gòu)普遍采用石灰土材料，而石灰土不具備隔水性能，一旦遭受地下水或自由水的侵蝕，就容易發(fā)生路面唧泥問(wèn)題，從而引發(fā)坑槽病害。因此，為避免路面此類(lèi)病害的發(fā)生，在路面基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可將底基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為水泥石灰穩(wěn)定土材料，或設(shè)計(jì)為二灰穩(wěn)定土材料，以增加底基層的防水性能，避免路面病害的發(fā)生。

（3）在公路路面設(shè)計(jì)階段要避免病害的發(fā)生，還要做好路面面層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，面層作為直接承受行車(chē)荷載的結(jié)構(gòu)層，若面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，則路面各種病害發(fā)生的可能性均會(huì)大幅提升。因此，為避免病害的出現(xiàn)，在路面面層設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)本工程施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境件，以及公路行車(chē)量的多少，合理設(shè)計(jì)路面面層瀝青混合料的類(lèi)型，對(duì)上面層可添加適量的改性劑，以增加其穩(wěn)定性，同時(shí)在面層設(shè)計(jì)中還要合理設(shè)計(jì)其厚度，從而保證面層的壓實(shí)度，提升路面的穩(wěn)定性[6]。

3.1.2 路面防水設(shè)計(jì)

瀝青路面的病害與水損害有直接的關(guān)聯(lián)，比如坑槽問(wèn)題的發(fā)生正是在水損害的作用下逐漸形成，而且裂縫也會(huì)在水損害的情況下進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，為減少本工程瀝青路面病害發(fā)生的可能性，在公路設(shè)計(jì)階段要做好路面防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先，在面層結(jié)構(gòu)中可專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)隔水層，以避免積水向面層結(jié)構(gòu)中的滲透；其次，在路面表層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)一定的坡度，使公路中間位置高，兩側(cè)位置低，以便于積水可以快速匯集至路面的排水口處；最后，在路面兩側(cè)的路肩位置應(yīng)設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，以及時(shí)將匯集至公路排水口的積水及時(shí)排出路基范圍，從而避免公路遭受水損害問(wèn)題。

3.2 施工階段預(yù)控

3.2.1 控制材料性能

（1）為有效避免公路瀝青路面病害的發(fā)生，在本工程公路施工階段要嚴(yán)格控制路面材料的質(zhì)量。首先應(yīng)控制原材料的質(zhì)量，路面施工分為基層與面層，采用的原材料包括水泥、瀝青、集料、礦粉、水、外加劑等多種，其中選擇的水泥材料初凝、終凝時(shí)間必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，選擇的瀝青材料宜具有抗老化能力強(qiáng)、黏結(jié)度高、含蠟量低的特點(diǎn)，選擇的集料應(yīng)保持干凈、堅(jiān)硬、干燥且級(jí)配滿(mǎn)足要求，選擇的其他材料應(yīng)滿(mǎn)足各自的性能要求。此外，針對(duì)所有的原材料入場(chǎng)前必須進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，不合格的材料嚴(yán)禁入場(chǎng)使用，入場(chǎng)后的材料應(yīng)分類(lèi)存放，水泥存放時(shí)間超過(guò)3個(gè)月，要重新檢驗(yàn)其性能[7]。

（2）除原材料控制外，施工單位還要做好混合料配合比的設(shè)計(jì)?；鶎踊旌狭吓浔仍O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水泥和水的用量，在保證基層強(qiáng)度的前提下，減少混合料的水化熱反應(yīng)程度；面層瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮混合料的低溫抗裂型以及高溫穩(wěn)定性，在上面層混合料中可適當(dāng)添加改性劑，以提升混合料的綜合性能。此外，混合料的配合比確定后，施工單位還應(yīng)控制好混合料的拌和及運(yùn)輸工作，以保證生產(chǎn)得到的混合料質(zhì)量滿(mǎn)足使用要求，從而避免因材料質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)病害。

3.2.2 做好攤鋪和碾壓

（1）原材料質(zhì)量得以保障后，還應(yīng)做好本工程瀝青路面的攤鋪、碾壓施工，若施工工藝存在失誤，則路面的施工質(zhì)量也會(huì)遭受影響，從而引發(fā)路面病害。因此，在路面攤鋪施工中，施工人員要嚴(yán)格控制攤鋪速度、攤鋪厚度，路面攤鋪速度應(yīng)保持在2～6m/min，其中基層攤鋪時(shí)攤鋪速度較快，攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。此外，在路面面層攤鋪時(shí)，施工人員應(yīng)做好瀝青混合料溫度的控制，攤鋪前要將攤鋪機(jī)的熨平板預(yù)熱至100℃以上，攤鋪時(shí)要將混合料的溫度控制在155～175℃[8]。

（2）攤鋪后緊接著要開(kāi)始路面的碾壓施工，其碾壓質(zhì)量直接決定路面的壓實(shí)度，從而影響路面的穩(wěn)定性。因此，路面碾壓時(shí)應(yīng)合理采用碾壓方式，并嚴(yán)格控制碾壓速度，碾壓后要及時(shí)開(kāi)展壓實(shí)度檢測(cè)，如不滿(mǎn)足壓實(shí)度要求，必須開(kāi)展補(bǔ)壓直至壓實(shí)度合格為止，此外，在面層碾壓時(shí)，施工單位要按照初壓、復(fù)壓、終壓的方式施工，碾壓中將混合料的溫度控制在90～165℃，碾壓溫度隨碾壓遍數(shù)依次遞減，在路面整體碾壓完成后，待路面溫度降低至50℃以下，才能開(kāi)放交通。

3.2.3 合理設(shè)置接縫

本工程瀝青路面病害預(yù)控施工中，由于基層設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)，屬于半剛性基層，此類(lèi)基層容易發(fā)生反射裂縫。因此，施工單位應(yīng)在基層攤鋪碾壓完成2～4d后，對(duì)基層進(jìn)行預(yù)切縫處理，切縫深度為基層厚度的1/2～2/3，切縫間隔為12～15m，通過(guò)預(yù)切縫能有效減少基層因溫度而發(fā)生的變形，以避免基層裂縫的發(fā)生。此外，對(duì)路面面層施工單位要做好接縫的設(shè)置與處理，從而使公路形成整體并提升其穩(wěn)定性，避免病害的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)路面病害的分析和病害預(yù)控施工技術(shù)的分析可以得知，瀝青路面雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，可以有效地提升公路的使用性能，滿(mǎn)足人們的出行要求，但在公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中也會(huì)受到各種因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)各種路面病害問(wèn)題，從而不能有效保證車(chē)輛的通行安全。因此，在公路施工階段應(yīng)對(duì)瀝青路面的病害問(wèn)題給予更多的關(guān)注，在公路設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中采取預(yù)控措施，以保證公路的建設(shè)質(zhì)量，延長(zhǎng)公路的使用壽命。