高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

石瑞立

摘要 文章以高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)實(shí)體工程為依托，首先對(duì)工程瀝青路面進(jìn)行了病害調(diào)查，對(duì)路面技術(shù)狀況進(jìn)行了評(píng)定，對(duì)裂縫封縫技術(shù)、表面封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)、薄層罩面技術(shù)等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案適用性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并對(duì)工程預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施情況進(jìn)行了介紹。結(jié)果表明，經(jīng)預(yù)防性技術(shù)處治的高速公路瀝青路面服役性能良好，研究結(jié)果可為類似高速公路瀝青路面病害調(diào)查與處治提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 高速公路；瀝青路面；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；病害

中圖分類號(hào) U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）16-0156-03

0 引言

相較傳統(tǒng)水泥路面，瀝青路面具有行車舒適、噪音小及養(yǎng)護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為我國(guó)高速公路使用最廣泛的路面結(jié)構(gòu)形式[1]。但瀝青路面強(qiáng)度相對(duì)較低，在運(yùn)營(yíng)期間易出現(xiàn)各類結(jié)構(gòu)或功能性病害。為保證良好的路用性能，同時(shí)延長(zhǎng)路面服役壽命，應(yīng)采取必要的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。其中，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為在路面僅出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)性病害時(shí)采用的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，目前逐步成為高速公路養(yǎng)護(hù)的主流養(yǎng)護(hù)方案。在高速公路瀝青路面承載能力較好的條件下，通過(guò)修復(fù)路面表層微小病害達(dá)到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目的，可有效遏制路面病害發(fā)展，控制功能性病害向結(jié)構(gòu)性病害的轉(zhuǎn)變。該文以某高速公路為依托，系統(tǒng)分析了路面病害特性與可行的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，以期為高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)應(yīng)用提供參考。

1 依托工程概況

G60玉凱高速公路是貴州省骨架公路網(wǎng)規(guī)劃“678”的重要組成部分，連接貴州中東部地區(qū)，對(duì)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用。G60玉凱高速公路K1524～K1670段“1+5”路面大（中）修及多年期養(yǎng)護(hù)工程YKYH-B標(biāo)段起點(diǎn)樁號(hào)K1607+200，終點(diǎn)樁號(hào)K1670+000，全長(zhǎng)為62.8 km。

標(biāo)段起始于劍河縣岑松鎮(zhèn)岑松I大橋處，止于凱里市三棵樹(shù)鎮(zhèn)。工程設(shè)計(jì)為雙向4車道，路基寬度為24.5 m，設(shè)計(jì)時(shí)速為80 km/h，橋涵設(shè)計(jì)荷載為汽－超20、掛－120級(jí)，路面設(shè)計(jì)壽命為5年。路面結(jié)構(gòu)形式為瀝青路面，結(jié)構(gòu)組合如下：改性瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）（4 cm）+中粒式改性瀝青混凝土（SUP-20）（5 cm）+粗粒式瀝青混凝土（SUP-25）（6 cm），基層采用厚度40 cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層采用15 cm級(jí)配碎石，總厚度70 cm。

2 依托工程瀝青路面病害評(píng)定

2.1 瀝青路面病害類型

（1）裂縫病害。裂縫是高速公路瀝青路面最常見(jiàn)的病害類型之一，包括橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、塊狀裂縫等。其中，橫向裂縫指的是與道路延伸方向垂直的裂縫，且裂縫的長(zhǎng)度與寬度不均。若溫度較低或溫差較大就會(huì)導(dǎo)致瀝青變脆，進(jìn)而產(chǎn)生橫向溫度裂縫，同時(shí)造成路面結(jié)構(gòu)的擠壓開(kāi)裂。依托工程瀝青路面橫向裂縫如圖1所示。

縱向裂縫則與道路延伸方向保持平行，在主裂縫上還會(huì)生成多個(gè)分支裂縫。縱向裂縫的產(chǎn)生主要受車輛反復(fù)荷載影響，造成公路路面出現(xiàn)疲勞性損壞，并引發(fā)地基結(jié)構(gòu)的不均勻沉降。

網(wǎng)狀裂縫是由多條裂縫交叉形成的網(wǎng)格狀裂縫[2]。網(wǎng)狀裂縫主要出現(xiàn)在路面表面位置，由行車荷載作用造成路面疲勞開(kāi)裂，瀝青老化、材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題導(dǎo)致，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面及基礎(chǔ)變形量影響不大。

塊狀裂縫與網(wǎng)狀裂縫相似，且與橫向、縱向裂縫存在密切關(guān)聯(lián)。路面產(chǎn)生橫向、縱向裂縫并逐漸擴(kuò)大，相關(guān)連接交錯(cuò)后形成不規(guī)則矩形裂塊。造成塊狀裂縫的因素包括環(huán)境溫度、瀝青材料等，依托工程瀝青路面塊狀裂縫如圖2所示。

（2）坑槽病害?？硬鄄『儆诼访嫠缮⑿筒『?。路面積水滲透到地基內(nèi)部，同時(shí)在行車荷載作用下，導(dǎo)致路面承受較大壓力，引發(fā)路面骨料剝落，進(jìn)而形成成片坑槽。不同類型的坑槽病害對(duì)路面的影響也存在差異。不同坑槽深度及特性如表1所示，依托工程瀝青路面坑槽病害如圖3所示。

（3）車轍病害。車轍即路面車輪壓痕，多為10 mm及以上深度的縱向帶狀凹槽。深度在10～15 mm范圍內(nèi)屬于輕度車轍，在15 mm以上屬于重度車轍。路面車轍包括結(jié)構(gòu)型、失穩(wěn)型、磨耗型等，其中失穩(wěn)型車轍具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，而結(jié)構(gòu)型車轍主要是受路面行車重載、超載現(xiàn)象影響，修復(fù)難度最大。

2.2 瀝青路面病害調(diào)查

在對(duì)路面進(jìn)行勘察時(shí)發(fā)現(xiàn)存在多處病害問(wèn)題，包括裂縫、坑槽、車轍等，勘察結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，該公路段橫向裂縫與修補(bǔ)病害較為嚴(yán)重，占據(jù)總體病害的85%左右，車轍病害占整體的10%，由于高速公路路面病害處于發(fā)展早期，因此可通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

2.3 路面技術(shù)狀況評(píng)定

高速公路投入使用后，受車輛荷載等因素影響，易出現(xiàn)沉陷、裂縫等路面病害，影響高速公路的使用壽命與車輛行駛安全[3]。根據(jù)公路路面狀況技術(shù)評(píng)定規(guī)范對(duì)該工程路面進(jìn)行評(píng)級(jí)，選用路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI計(jì)算公式如下：

PQI=w_PCIPCI+w_RQIRQI+w_RDIRDI+w_PBIPBI+w_PWIPWI+w_SRISRI+w_PSSIPSSI （1）

式中，PQI——路面技術(shù)狀況指數(shù)；_IPCI——路面損壞；RQI——路面平整度；RDI——路面車轍；PBI——路面跳車；PWI——路面磨耗；SRI——路面抗滑性能；PSSI——路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；w——各項(xiàng)權(quán)重。

根據(jù)公式對(duì)該工程路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)計(jì)算結(jié)果如表3所示。

結(jié)合表3數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到該路段路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI=91，表明需要對(duì)依托工程進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理

3.1 總體預(yù)防性養(yǎng)護(hù)思路

針對(duì)高速公路不同的病害類型，在進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)也應(yīng)采取針對(duì)性修復(fù)技術(shù)，以達(dá)到更好的養(yǎng)護(hù)效果。對(duì)于瀝青路面裂縫病害來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)裂縫大小選擇合適的技術(shù)類型。若裂縫寬度≤3 mm，以修補(bǔ)膠填補(bǔ)裂縫，控制水分滲透，避免裂縫擴(kuò)大；若裂縫寬度為3～5 mm，需先對(duì)裂縫進(jìn)行開(kāi)槽清理，再使用熱瀝青、改良瀝青等材料進(jìn)行填補(bǔ)，并通過(guò)涂抹防水材料提高路面防水性能；若裂縫寬度≥5 mm，則需要在裂縫兩側(cè)開(kāi)槽，開(kāi)槽規(guī)格為寬10 cm、深6 cm，再灌注瀝青材料保證與原本的瀝青結(jié)構(gòu)融合，提高路面使用性能，剪切強(qiáng)度可達(dá)1.0 MPa以上[4]。

修復(fù)路面坑槽病害，根據(jù)坑槽深度選擇對(duì)應(yīng)技術(shù)類型。若為淺層坑槽，可先對(duì)路面結(jié)構(gòu)連接處進(jìn)行清理，再通過(guò)改性乳化瀝青、改性混凝土等進(jìn)行修補(bǔ)；若為深層坑槽，則需要先挖除坑槽，露出基面頂面后通過(guò)混凝土修補(bǔ)，再使用瀝青封層，并對(duì)病害周圍采取一定的密封措施。其中，路面坑槽病害修復(fù)面積應(yīng)超過(guò)實(shí)際坑槽面積，修補(bǔ)輪廓線約在實(shí)際坑槽面積外10～15 cm處。改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

修復(fù)路面車轍病害，應(yīng)對(duì)車轍路面進(jìn)行切削和沖洗，根據(jù)病害具體情況采取對(duì)應(yīng)措施，再進(jìn)行瀝青層鋪設(shè)。若高速公路工程質(zhì)量等級(jí)較高，可以采用性能良好的改性瀝青混合料進(jìn)行修復(fù)；若路面形成橫向波形車轍，可以先對(duì)車轍突出部分進(jìn)行處理，再使用瀝青修補(bǔ)材料進(jìn)行找平壓實(shí)，提高路面結(jié)構(gòu)平整度；若車轍病害對(duì)路面基層、面層的連接造成影響，需要先進(jìn)行清理，再實(shí)施面層修復(fù)；若因路面強(qiáng)度不足形成下沉型車轍病害，則需要先處理路面基層病害，再進(jìn)行車轍病害修復(fù)。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)類型

3.2.1 裂縫封縫技術(shù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理以裂縫封堵的方法進(jìn)行。常見(jiàn)的裂縫封縫技術(shù)包括裂縫填縫、裂縫密封等。在活動(dòng)性裂縫填補(bǔ)中，應(yīng)先對(duì)裂縫部位進(jìn)行開(kāi)槽清理，待其干燥后將合適的填縫材料灌注其中，裂縫密封技術(shù)可省去開(kāi)槽環(huán)節(jié)，直接通過(guò)熱壓空氣完成裂縫清理。在非活動(dòng)性裂縫填補(bǔ)中，主要使用密封劑進(jìn)行裂縫封堵。但該技術(shù)難以控制路面結(jié)構(gòu)的平整度，容易降低路面整體美觀性。

3.2.2 表面封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)

當(dāng)前常見(jiàn)的表面封層技術(shù)包括微表處、霧封層以及稀漿封層。

（1）微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于路面輕度車轍病害的處理中，需將水、填料、瀝青、添加劑等原料按一定比例充分混合，使用機(jī)械設(shè)備均勻攤鋪，有利于提高高速公路瀝青路面的防水性能與抗滑性能，預(yù)防瀝青老化，遏制路面松散。

（2）霧封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)。霧封層養(yǎng)護(hù)就是將路面保護(hù)劑或乳化瀝青稀釋液均勻噴灑在路面表面。該技術(shù)施工周期較短，約3 h就可以恢復(fù)車輛通行，不會(huì)對(duì)高速公路正常運(yùn)行造成過(guò)大的影響[5]。該技術(shù)能夠提高路面防水性能，降低水損壞現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，延緩病害加劇2～4年，有效延長(zhǎng)公路使用壽命。封層材料可以增強(qiáng)集料顆粒與瀝青膠結(jié)料之間的黏結(jié)力，加強(qiáng)對(duì)舊瀝青路面的保護(hù)。封層材料還可以作為填充材料對(duì)路面細(xì)微裂縫進(jìn)行填補(bǔ)，從而有效修復(fù)裂縫病害。但該技術(shù)也存在封層材料效用不持久的問(wèn)題。

（3）稀漿封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)。稀漿封層養(yǎng)護(hù)就是在路面上均勻攤鋪稀漿混合料，讓其形成一層穩(wěn)定、耐磨的封層。按照稀漿混合料配合比，可分為細(xì)封層技術(shù)、中封層技術(shù)以及粗封層技術(shù)。其中，細(xì)封層技術(shù)主要應(yīng)用于輕微裂縫修復(fù)，中封層技術(shù)主要應(yīng)用于嚴(yán)重?fù)p傷修復(fù)，粗封層技術(shù)主要應(yīng)用于瀝青面層養(yǎng)護(hù)。稀漿封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可有效提高路面防水性能與結(jié)構(gòu)平整度，但不適用路面病害過(guò)于嚴(yán)重的情況。

3.2.3 薄層罩面技術(shù)

薄層罩面技術(shù)需要將瀝青、礦粉、穩(wěn)定劑等原料進(jìn)行混合，制成瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，再通過(guò)機(jī)械設(shè)備均勻攤鋪在路面上，起到增強(qiáng)路面防水抗滑性能、提高路面結(jié)構(gòu)平整度以及改善行車穩(wěn)定性的作用。按照施工工藝不同，薄層罩面技術(shù)可分為冷薄層罩面、溫薄層罩面、熱薄層罩面。冷薄層罩面可不進(jìn)行加熱。溫薄層罩面是指對(duì)罩面材料進(jìn)行加熱，但避免溫度過(guò)高，罩面材料溫度介于冷薄層與熱薄層之間，應(yīng)用性能上與熱薄層罩面相似，但也兼具冷薄層罩面的優(yōu)勢(shì)。熱薄層罩面則是通過(guò)加熱處理將罩面材料升至更高溫度，再進(jìn)行修復(fù)操作。但該技術(shù)也具有一定弊端，即整體成本較高且具有一定污染性[6]。

3.2.4 依托工程實(shí)施

該文結(jié)合前述瀝青路面病害調(diào)查與分析，采用上述技術(shù)方案進(jìn)行了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處治。結(jié)果顯示，經(jīng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理的瀝青路面各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》（JTG F80/1—2017）要求，檢測(cè)指標(biāo)具體包括平整度、摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，裂縫、車轍、坑槽等高速公路路面典型病害會(huì)對(duì)公路運(yùn)行及行車安全造成十分不利的影響。為延長(zhǎng)公路使用壽命，有關(guān)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路面病害成因的研究，進(jìn)而通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)提高病害處理水平。在此過(guò)程中，相關(guān)人員增強(qiáng)對(duì)路面病害處置的重視，樹(shù)立科學(xué)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)意識(shí)，在路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好狀態(tài)下及時(shí)完成病害修復(fù)，避免其不利影響的進(jìn)一步擴(kuò)大，促進(jìn)高速公路運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性的提升。

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