基于預防性養護的季凍區瀝青路面病害研究

翟登攀 張熙穎

（吉林建筑大學，吉林 長春 130118）

0 引言

我國國土面積大，氣候差異明顯，瀝青路面應用率高（90%以上）。吉林省屬于季凍區，在《公路瀝青路面設計規范》[1]中，除常規需驗算的設計指標外，季凍區仍需驗算瀝青路面的低溫開裂指數和防凍厚度。季凍區的典型氣候特點是全年溫差很大（±30℃），加之瀝青路面中的瀝青材料具有溫度敏感性（勁度模量隨溫度變化很大），導致瀝青路面病害類型豐富、發育快，對道路服務水平及壽命周期成本影響大。本文著眼于季凍區瀝青預防性養護措施，以季凍區瀝青路面病害調查為依托，對瀝青路面的典型病害進行分類分級，在此基礎上，依據瀝青路面檢測數據對運行中的道路進行“健康狀況”評估，相應地采取預防性養護措施[2-3]，提高道路的運行效率，降低壽命周期成本。

1 季凍區瀝青路面病害類型及分級

瀝青路面病害類型豐富，包括裂縫、車轍、松散、凍脹翻漿、沉陷、擁包、泛油、唧漿等[2]。本文根據被調查區域的具體特點，選擇發生頻率較高的裂縫、車轍、坑槽、擁包、泛油等進行研究。

1.1 裂縫的分級

瀝青路面裂縫因其產生原因及形態可分為縱向裂縫、橫向裂縫、塊狀裂縫及龜裂。

1.1.1 縱縫及其分級

縱向裂縫方向基本平行于行車道中心線。第1類縱縫的產生原因由于施工時對應縱縫位置的路基填土壓實不均勻、通車后產生不均勻沉降，或者在水和低溫的耦合作用下產生不均勻凍脹；第2類縱縫的產生原因是瀝青路面攤鋪時，分幅施工時間間隔過長、接縫處理措施不當、或者壓實不均勻[4-5]。本文研究中，采用縱縫的幾何特征代表縱縫的發育程度及對道路運營的影響，以裂縫寬度、裂縫長度總和占調查路面總長度對裂縫進行分級，結果見表1。

1.1.2 橫縫及其分級

橫向裂縫的方向基本與行車道中心線垂直。第1類橫縫是低溫裂縫，其產生原因是冬季極低溫時，直接與大氣相接觸的瀝青面層在低溫拉應力的作用下自上而下產生開裂，初期縫窄且短，隨著凍融循環次數的增加，橫縫發育得既長且寬；第2類橫縫是反射裂縫，是由于半剛性基層干縮或溫縮開裂后，導致緊挨著位于半剛性基層之上的瀝青路面由于應力集中而在對應位置出現開裂，這種裂縫自層底向層頂發育。本文采用裂縫寬度、裂縫長度以及裂縫間距進行分級，結果見表1。

1.1.3 龜裂及其分級

龜裂在瀝青路面上呈不規則區塊狀態存在。第1類龜裂是由于瀝青路面上的縱裂和橫裂相互交叉而形成的；第2類龜裂也稱塊裂，是由于基層養護不到位，強度和剛度不斷下降，加之軸載大量重復作用，裂縫不斷擴大反射到瀝青面層，初期縫寬較窄。龜裂路面雖無豎向變形，但在后續的車輛荷載、溫度和水分的耦合作用下，會很快導致混合料缺失。因此對于龜裂的分級應更加細化[6-7]。

對于龜裂和塊裂，采用縫寬、裂縫間距、以及面積進行分級，結果見表1。

1.2 車轍的分類和分級

車轍是瀝青路面的常見病害，是在車輛荷載重復作用下產生的塑性變形積累，一般產生于溫度較高的季節。車轍產生的原因很復雜，包括混合料、荷載、環境及施工方法等[7]。一般將車轍分成3類：磨耗型、失穩型和結構型車轍[8-9]。車轍的形式具體表現為車輪碾壓所形成的縱向凹陷帶。本文將車轍分為5級。當車轍凹凸深度＜5 mm，長度＜3 m時，為1級病害；當車轍凹凸深度為5 mm～10 mm，長度≥3 m時，為2級；當車轍凹凸深度在10 mm～15 mm為3級；當車轍凹凸深度在15 mm～20 mm時，為4級；當車轍凹凸深度＞20 mm時，為5級。

表1 季凍區瀝青路面裂縫分類分級情況

1.3 擁包的分級

擁包是由于高溫條件下，瀝青混合料級配欠佳導致細集料含量過多或油石比過高，加之高溫條件下混合料抗剪強度降低，在水平荷載的作用下路表局部擁起。擁包采用高度、間距和數量進行分級。當其高度＜10 mm且擁包個數較少，擁包之間間距＞10 m，不會因擁包凍脹而導致產生波浪形路面，此時病害程度較輕，對車輛行駛的影響較小，此時為1級；當高度在10 mm～20 mm或各擁包之間距離＞5 m，但＜10 m時，行車時已可感覺到其帶來的不適，此為2級；當擁包間距較近＜5 m時，會帶來明顯顛簸感，此時為3級病害；在3級病害的基礎上，當其病害厚高度＞20 mm時，病害帶來的路面起伏已明顯可見，對季凍區道路行車安全產生嚴重不利影響，此時為4級。

1.4 坑槽的分級

坑槽的形成一般是由于大氣降水進入并滯留在瀝青混合料空隙中，在行車荷載的不斷作用下產生的動水壓力使瀝青從碎石表層剝離下來。瀝青路面變得松散，當松散程度加重，掉落的路面材料被輪后吸力帶走后，原位置即形成坑槽[10]。坑槽采用面積和深度進行分級。當坑槽面積＜0.1 m2，坑槽深度＜5 mm時，為1級，坑槽深度為5 mm～20 mm時，已影響車輛正常行駛，此時為2級。坑槽深度為20 mm～50 mm之間時，車輛經過坑槽會有明顯的起落感，此時為3級病害；當坑槽面積在0.1 m2～1 m2時，坑槽深度為50 mm～80 mm，此時為4級病害。當坑槽深度80 mm～100 mm，此時為5級病害。當坑槽面積＞1 m2時，坑槽深度＞100 mm，此時為 6級病害[11]。

1.5 泛油的成因和分級

泛油的出現情況一般有2種，一種是由于瀝青混合料的配合比設計欠佳，導致瀝青混合料密度小，瀝青用量過大；另一種是由于高溫的影響，瀝青混合料抗剪強度降低，瀝青受熱膨脹，從孔隙中溢出造成泛油現象。本研究中根據泛油程度分為3級。因泛油無法用數據測量，故根據其行車舒適度及車輛輪底的粘滯程度進行量化，總分為10分。當泛油程度較輕，車輛行駛幾乎無粘滯感，此時分數為7分～10分；當泛油程度較重，車輛行駛時已明顯感覺瀝青粘性較強，分數在3分～7分，此時泛油程度為中等；當泛油程度更嚴重時，肉眼可明顯察覺，此時泛油已經嚴重影響車輛行駛，分數在0分～3分，此時泛油程度嚴重[12]。

2 季凍區瀝青路面病害的預防性養護措施

2.1 裂縫的預防性養護措施

當瀝青裂縫情況較輕，處于1，2級的病害，可視具體情況不做處理或對裂縫路段進行清掃并勻灑少量瀝青，之后撒布2 cm～5 cm干燥石屑或粗砂并用輕型壓路機對礦料進行碾壓。2，3級時，可首先用吹風機對瀝青裂縫進行清理，去除其內部的雜物，將改性瀝青噴射到裂縫內加以封堵。并直接灌縫添加篩選好的石屑或細砂。對于2，3級病害，施工完畢后可采用稀漿封層。當瀝青裂縫較大病害程度處于4級時，對瀝青進行灌封處理，首先清理裂縫，保證裂縫及兩側路表面干凈，干燥后方可進行灌縫施工，裝填灌縫料，一般采用改性瀝青混合料，將壓力槍頭對準裂縫中央，對灌縫槍進行人工加壓[13]。當瀝青病害處于5級時，剔除封內雜物，并保證縫隙邊緣無松動或開槽后清理縫壁，采用砂礫或細礫或熱拌瀝青混合料填充搗實。另一種方法是直接對裂縫所在的區域進行銑刨，劃定范圍時沿破壞區域向外擴大10 cm，重新攤鋪熱拌瀝青混凝土，之后用振動器夯壓路面，與之前路面保持水平。對于因為基層強度不足而造成的裂縫，應對路面進行銑刨，重新夯實基層，之后攤鋪瀝青混合料并進行壓實。

2.2 坑槽類病害的預防性養護措施

當為1級坑槽時，若路面僅有輕微松散脫落，可在路面攤鋪1 cm瀝青混合料，形成瀝青罩面，保護瀝青面層，抑制病害的進一步發展。當松散脫落較嚴重，可對路面進行稀漿封層或開普封層。當病害為2級～3級時，可對路面進行銑刨，將銑刨之后的路面清理完畢之后加鋪瀝青面層，并用稀漿封層；當病害為4級～5級時，坑槽修補可采用方形修補，在破壞路面區域向外擴大10 cm進行切割、清除雜物（其劃定范圍邊緣應與路面中心線垂直或平行）、攤鋪瀝青混合料并用振動器夯實路面，施工時可根據實際情況具體選擇冷拌或熱拌混合料。當病害程度為6級時，可在判斷路面結構完整性及性能良好程度后進行銑刨重新攤鋪。

2.3 擁包的預防性養護措施

當擁包程度較輕，處于1級或2級病害時，可不做處理，或直接用銑刨機低溫削平；當擁包程度處于3級或4級病害時，需進行高溫清除之后進行鋪設壓實。當擁包程度嚴重時，應連同基層一起挖除，重新進行攤鋪[13]。攤鋪時基層和面層之間應噴撒粘層瀝青，并盡可能做到粗集料和細集料分布均勻，避免出現二次病害。

2.4 泛油的預防性養護措施

在預防性養護中，當泛油程度較輕時，可撒布石屑或粗砂，其撒布標準以車輛不粘瀝青為準，或對路面采用瀝青微表處進行處理。當泛油程度較嚴重時，應用石屑進行嵌縫，并在上層鋪撒集料并碾壓穩定。當泛油程度嚴重影響車輛行駛時應對路面進行銑刨[14]。

3 結語

季凍區瀝青路面病害是影響路面運營水平和效益的關鍵。處理方法很多但并不系統，大部分都是依據施工人員的經驗進行維修養護。本文通過對道路病害進行分類分級，在處理道路病害時，可以更加嚴謹的對癥下藥，避免對有問題路面過分或不足的修補，以及因為施工人員錯誤判斷而造成的材料和經濟上的浪費。本文提供了更加精準的前瞻性判斷方法和及時的預防性養護措施，這對提高道路運營服務水平、更好的發揮道路職能起到了重要作用。