高速公路瀝青路面的常見病害及日常養護

馬春雷

摘 要：改革開放后國民經濟的利好發展和投資方式的多樣性，我國的高速公路建設經過迅猛發展并已經具備相當規模。同時，隨著汽車生產行業質的變化及物流增加，路面交通超負荷運轉，對路面交通提出了越來越高的要求，特別是對瀝青混凝土路面的需求。這也伴隨著各種路面病害隨即出現。路面作為高速公路的面子工程，除要求具備高效的運輸效率、行駛的舒適性外還包括各種車輛行車的安全性。瀝青混凝土路面為典型的柔性路面結構，其使用性能主要依據設計要求、外界自然環境、交通量增漲幅度以及施工質量，減少瀝青路面早期病害，除合理設計路面結構，主要管控在原材料及路基前期施工質量。

關鍵詞：病害；專項養護；裂縫；車轍；翻漿

1 瀝青路面損壞形式

1.1 路面開裂

常見開裂包括橫向、縱向裂縫及不規則網狀開裂。

1.1.1 橫向開裂：開裂方向與行車軸向垂直，且規律分布，裂縫寬度較窄，深度較淺；

1.1.2 縱向開裂：開裂方向與行車軸向平行，段落較長或小段斷續分布，沒什么規律，裂縫較寬且深，有時可開裂到下承層；

1.1.3 網狀開裂：路面局部成片網狀裂開，裂縫較窄較淺，開裂處常伴有區域沉降現象。

1.2 路面車轍

路面沿行車方向出現長條狀凹陷或褶皺，平整度下降，常出現在行、超車道渠化交通輪胎碾壓帶。

1.3 路面水損

路面出現不規則坑槽，結構層成片松散，路面邊部常伴有碾壓飛脫的碎石，嚴重的雨后出現翻漿、唧泥現象，嚴重影響路面美觀和來往車輛的安全。

2 瀝青路面病害產生的原因

2.1 路面開裂

2.1.1 路面結構內部因素導致開裂：由于瀝青路面處在各種自然環境中，作為瀝青混凝土結構中的膠結料對周圍溫度的敏感性很強，在低溫及外力瞬時作用下，瀝青膠結料主要表現為彈性形變；在高溫及長時間荷載作用下，瀝青膠結料的形變主要是塑性；而在溫度更低或嚴寒狀態時，又表現出一定的脆性。瀝青膠結料在較高溫度條件下，具有良好的應力松弛性能，而在冬季氣溫驟降時瀝青膠結料的應力松弛低于溫度應力增長，同時勁度增加，當應變超過膠結料的極限抗拉強度或極限拉伸應變時便會產生開裂。對于晝夜溫差大溫度變化劇烈的地域，溫度反復升降極易導致瀝青膠結料的應力疲勞，極限拉伸應變變小，再加上瀝青老化應力松弛性能降低產生開裂，這種溫度裂縫也就是我們常說的溫度疲勞裂縫，其主表現為橫向裂縫形式，也就是說裂縫會隨著路齡的增長而不斷增加。

2.1.2 外界因素導致的開裂：主要表現為下承層本身強度過高造成斷裂，或施工縫未處理而向上一結構層反射的開裂，形成此種裂縫主要是存在外部反射源。當瀝青路面結構層的抗拉應力不足以抵抗路面通行車輛輪胎動載反復碾壓造成的彎拉應力時，發生斷裂而最終形成表面層開裂。這種開裂常表現為位置對應，從出現斷裂層到表層開裂是貫通的。這主要是由于下承層在瀝青面層施工前未曾處理或處理未到位遺留下的隱患造成。

2.1.3 前期施工質量不過關：主要表面為路基不均勻沉降或路基填料滑動產生開裂而影響到路面結構層。路基施工過程中質量控制不嚴格，隨著時間的推移出現了不均勻的沉降或局部的沉降；或路基填料內摩擦力失穩導致整體路基沿軟弱層面滑動，應力超過基層和面層的抗折強度時形成開裂，這種開裂多表現為縱向開裂，嚴重的可出現臺階狀甚至整體路基滑出路線之外。

2.2 路面車轍

（1）受外界因素影響，渠化交通、路面交通量增大、超限超載嚴重等，在外部溫度差異變化中，行駛車輛輪胎的沖擊作用超過路面結構層的抗壓強度，而產生包括瀝青結構層在內的各結構層的永久破壞。這常出現在通車時間長、設計標準較低的高速路面中。這種車轍形成的寬度較大，兩側沒有隆起現象，沿行、超車道往往形成破壞性的損害。

（2）瀝青膠結料滑動變形，主要是在高溫多雨環境下，由于瀝青路面黑色材料在太陽長期照射下高溫吸熱，又加上車輪碾壓的反復作用下，荷載應力超過瀝青膠結料的極限穩定度強度，產生流變性并在不斷累積形成車轍。在車輪作用部位處下凹未作用處車道兩側則反向隆起，尤其是在彎道處有明顯的向外推擠，嚴重的往往形成波浪狀層層擴展，此類車轍表面較淺，通常多發生在瀝青結構層中。

（3）瀝青混凝土路面各層碾壓不密實，在通車后隨著交通量增加反復碾壓形成的車轍。這主要是由于在瀝青路面施工過程中沒有充分壓實或片面為追求平整度減少碾壓遍數；或在低溫、遇到降雨等溫度驟降情況下強行施工，造成路面碾壓環節壓實度不夠、空隙率大。通車后在動載渠化交通反復碾壓達到極限的空隙率后才趨于穩定，空隙率不斷減小，等于是后期壓實變形致使通車的路面平整度迅速下降而形成的車轍。

2.3 路面滲水

搞工程建設離不開水，但水對路面的破壞作用也不容忽視，尤其在以瀝青膠結料為主材的路面結構形式中形成病害的數量占很大比重，甚至已經到了逢水必治的現狀。由于瀝青混凝土結構設計是由各種填料、粗細集料摻配的級配式結構，難免各種集料之間存在空隙，如果控制不好級配組成形成間隙，這就給了水害可乘之機。常見的水害主要表現為雨季路面表面存水、間隙式過水、路基內毛細水或低凹坑槽處、車轍存水等情況。在車輛每一次行駛過程中，浸水處在車輪動荷反復碾壓下形成負壓，使水分一次次沖刷著表面層瀝青混凝土結合料，包裹在粗集料表面的瀝青薄膜在水動力沖刷下逐漸從粗集料表面剝離，最終導致粗集料與細集料之間的瀝青膠結材料的黏結力喪失，使得各種集料間分離而松散，瀝青混凝土結合料不再是一個整體。特別是在高溫多雨地區尤其明顯，破損在車輪來回作用下逐層向下擴展，松散的集料在動荷載反復作用下對下層產生碾磨、擠壓，當應力超過基層結合料的強度時，其中的部分粉質料如水泥、石灰、粉煤灰以及粉質部分便成為稀漿，涌向路面形成唧泥、翻漿。

3 對瀝青路面病害的防治

3.1 路面開裂

瀝青路面開裂后的主要危害是雨季時水不斷從裂縫浸入，致使基層甚至路基軟化導致路面承載力下降產生病害。

3.1.1 瀝青膠結料的性能影響

瀝青膠結料的低溫穩定性是決定路面開裂的主素，其中基質瀝青指標又是決定瀝青膠結材料的關鍵，在基質瀝青的三大指標中，針入度、低溫延度是影響開裂的重要指標；其次瀝青中含蠟量的多少也影響拉伸應變化，含蠟量多脆性增加溫度敏感性變大，越容易發生裂縫；再隨著時間推移，瀝青中輕質油分的揮發、氧化分解等老化現象越嚴重裂縫出現的越早。因此對瀝青的檢測特別是常規指標，在使用前一定要嚴格檢驗，特別是應用于日夜溫差變化大的地區，或高溫多雨、干燥嚴寒地區，不同標號基質瀝青檢測不合格的堅決不予使用，不適合使用瀝青作為路面膠結材料的堅決不使用。

現在許多國家或部門通過對基質瀝青加入改性劑進行改性，改變基質瀝青性能，提高瀝青高溫穩定性，以提高瀝青膠結料的路面性能，也可大大提高瀝青混凝土在路面結構應用中的范圍，特別是對一些極端地區氣候的應用。

3.1.2 瀝青混凝土級配組成對路面開裂的影響

相比于油石比，瀝青混凝土結合料中各種集料級配組成同樣對穩定性起到至關重要的作用，特別是粗集料排列的結構形式影響較大，不同級配的組成可得到不同作用性能的混凝土。級配的組成要經過多次的試驗驗證，同時，配合比確定后也不是保持不變的，可以根據實際情況進行微調。現在的施工單位越來越重視各種集料的組成，為保持瀝青混凝土混合料的性能恒定，結構穩定，從原材料材質選擇到加工生產都有專門的配套單位。

3.1.3 基層的影響

控制剛性及半剛性下承層、基層裂縫的產生，防止裂縫向瀝青面層延伸。在基層施工中嚴格控制粉料用量，在保證強度要求的前提下，優化級配結構，減少水泥、石灰等材料的用量，減少施工過程中由于強度過高產生的開裂。對施工完成的基層等下承層，預留足夠長的養生時間讓其充分發育增長強度，該曝露問題的讓其及時出現，不留隱患在下一步瀝青路面施工中。嚴禁已施工完成的基層過冬，避免發生凍融和表面松散情況發生。在瀝青路面施工前要有專人對全線的基層進行細致排查，對出現各種裂縫要詳細統計。并針對不同裂縫分析原因，找到相應的處理方案，對裂縫補強或增設防止反射的特殊結構材料緩和分散裂縫的發展速度。

在瀝青混凝土面層攤鋪前，對下承層出現松散部分要堅決清理干凈，不留薄弱層面。對不合格的下承層要堅決返工處理。

3.2 路面車轍

根據路面車轍產生的原因，對瀝青混合料組成中粗集料的采用提出很高的要求，特別是作為路面功能最直接體現的表面層用料，對瀝青路面用碎石在原材料采用上盡可能采用壓碎值高、強度高的石料。現在路面設計表面層普遍使用強度高的玄武巖或灰綠巖等高強度的石料。

在施工過程中嚴把質量關，對確定的壓實工藝要堅持執行。不能因為追求平整度而人為減少碾壓遍數，致使壓實度降低、空隙率增加。施工中要避開雨天、氣溫驟降等天氣，提前做好預控工作，對遇到的突發氣候不能強行施工，該廢棄的成品料堅決廢棄，不可強行攤鋪而留下質量隱患。

3.3 路面滲水

分析滲水原因，切斷水浸透的路徑，優化集料的級配組成，提高瀝青路面的抗滲性能，尤其是瀝青路面表面層，嚴格控制配合比空隙率，面層設計最少有一至兩層密級配結構。在瀝青路面施工過程中，要嚴格避免雨天施工，對被雨水浸泡的瀝青成品料堅決廢棄。攤鋪后及時跟進碾壓，避免低溫施工或為追求平整度減少碾壓遍數，人為增大瀝青混合料的空隙率，增加滲水機率。對通車后已經出現裂縫的瀝青路面，及時進行處理，用灌縫料進行灌縫，防止雨水的滲入。

通過改善瀝青黏附性能，增強瀝青裹覆集料能力，提高抗水損強度，在混合料拌制過程中可增加堿性填料或抗剝落劑，通過改性增加瀝青黏度等手段增加瀝青黏附力。

對進入結構層的滲水及時排出，在路面結構中邊部可設置排水通道，使進入面層的水及時迅速排出路基。邊部路緣石設置排水孔，在硬路肩下設置碎石透水層或盲溝，都是及時排水的解決途徑。

4 日常養護工作

一條高速公路建成通車后，管理工作的重心開始轉向日常養護，對一些輕微病害及時進行修補。

4.1 路面開裂

路面裂縫是高速公路運營后最先出現的病害，路面開裂隨著雨水的浸入，各種損害相繼出現，所以對此應引起足夠的重視。當裂縫出現后，對輕微的可用特制的灌縫料進行灌縫處理。施工前做好高速公路通車條件下的安全保通工作。對裂縫要清干凈，結束后為保證及時通車可在上面撒一層碎石屑，防止來往車輛將灌縫料粘起帶走。對局部出現的網裂，可視開裂情況而定，對小面積的可涂刷一層，對大面積開裂且裂縫較深的特別是縱向開裂，一定要分清原因再做處理，必要時可進行挖除換填處理。

4.2 路面坑槽

路面出現的坑槽要進行切割后挖除，依照“圓洞方補”的原則對路面坑槽進行修補。根據受到破壞面積，人工用切割機進行切割，為保證路面美觀，對切除的路面要做到方方正正。清理干凈后，涂刷乳化瀝青一層，攤鋪同型號的熱瀝青混凝土，最后用小型壓路機或振動夯進行壓實。

4.3 路面翻漿

對嚴重的路面翻漿要查找分析原因，制定相應的處理方案后再進行實施。如果是由于瀝青路面局部松散且情節較輕的可在破損處切割挖除換填處理。對由于下承層損壞引起的要對基層進行處理，通過路面壓漿，注入膨脹性黏結料層對路面托空區壓漿替換出層間水，或對空洞進行填實防止水分的滲入。破損嚴重要的對整體路面進行開挖換填相應結構層強度高的結構層，當強度達到設計要求后，再攤鋪瀝青混凝土。

4.4 路面車轍

由于路面強度不夠造成沉降形成的車轍，對破壞層挖除后進行處理，依照路面翻漿的處理方案。由于路面瀝青結構層不穩定形成的車轍，可對產生車轍部位用銑刨機將車轍銑掉后，重新攤鋪合格的瀝青混凝土。

5 結束語

高速公路在國民經濟中占據的位置越來越重要，作為高速公路的管理者一定要做好后期管養工作，及時高效處理路面病害，為社會大眾維護出一條安全、快捷的高速通道。

參考文獻

[1]蔡駿，蔣立政.高速公路瀝青路面常見病害的成因分析及養護對策[J].工程與建設，2006，20（1）：81-83.

[2]何啟奎.高速公路瀝青路面主要病害及養護方法的研究[D].大連理工大學，2003.