公路路基路面病害的科學檢測及預防養護方法分析

文/鞠作斌

1 前言

根據2019年底我國經營性公路的統計情況，截至2019年底全國經營性公路里程7.72 萬公里，建設投資達48546.1 億元，債務余額28387.6 億元，年通行費收入3628.9 億元，年支出總額5963.8 億元，各類公路通行收費收支缺口高達2334.9 億元。大部分的支出費用用于公路養護及維修，可見公路路基路面養護在經營性公路投資及運營管理中是主要的負擔。因國內公路建設資金主要來源于政府財政及社會資本投資等，公路路基路面的養護工作無形中就加重了政府財政的負擔。由此，研究公路路基路面病害的科學檢測及預防養護方法對降低路基路面養護成本有著重要意義。

2 公路路基路面中的常見病害

公路路基路面中常見的病害主要有路面裂縫、車轍、坑槽、泛油、磨光、松散、麻面、擁抱和波浪、沉陷等。其中路面裂縫作為常見公路路基路面病害，其分為縱向裂縫、橫向裂縫、網裂、塊狀開裂、擁擠開裂、推擠開裂等。

公路路基路面裂縫的產生主要受車行荷載、瀝青面層溫度應力、填土沉陷等因素影響，使路基路面結構遭到破壞，形成大小不同、形狀不同的裂縫。其中，車行荷載通過反復拉壓作用使路基路面內部松軟或軟弱結構被撕裂，細小裂縫在溫度應力、車行荷載等共同作用下加速了裂縫由小變大的過程。縱向裂縫的主要是由車行荷載及路基路面結構強度不足所致，而橫向裂縫主要因為溫度應力使路基路面在低溫時發生收縮或溫度疲勞，形成溫度裂縫和反射裂縫。網裂主要原因為路基路面結構強度不足，加之車行荷載以及瀝青材料輕度等級低、工作性能差、瀝青老化等原因導致。塊狀開裂是在縱向、橫向裂縫的基礎上發展而來，它形成的主要原因是路基路面溫度疲勞及瀝青老化。推擠開裂主要原因為路基與路面粘結不牢靠，加之后期受車輛頻繁制動所致。其他病害的原因主要與路基路面結構軟弱、車行荷載較大、施工材料級配及強度較低等有關。通過分析，筆者認為公路路基路面病害的主要原因還是因為路基路面結構施工質量檢測不足，進而導致路基路面遺留下局部質量問題。如局部松散、不平整、整體強度低、集料粘結性差、瀝青強度低等問題。在路基路面結構軟弱、松散、整體強度不足的情況下，受后期車行荷載、溫度應力等影響誘發或加劇公路路基路面病害產生[1]。

3 路基路面病害科學的檢測形式

3.1 彎沉檢測

彎沉檢測指借助彎沉檢測設備檢測路基路面結構整體承載力，進而反算路基彈性模量的方式，這也是公路路基路面常規檢測形式之一。主要應用到的檢測設備包括貝克曼梁彎沉儀、落錘式彎沉儀、自動彎沉儀。彎沉檢測的目的是為了更加全面地評價路基路面結構，為公路路基路面結構養護提供建議與指導。

3.2 破損檢測

破損檢測指針對公路路基路面結構的破損情況進行檢測的過程，它也是公路路基路面常規檢測形式之一。常用檢測方法包括人工現場檢測、多功能檢測車快速檢測。主要用于平復公路路基路面結構的面層的破損程度，為其預防養護提供依據。

3.3 鉆探檢測

鉆探檢測對路基預防養護的選料及問題處理具有指導意義。鉆探檢測指通過鉆芯取樣的方法對路基路面結構進行檢測的過程，它也是公路路基路面常規檢測形式之一。主要用于分析路基路面結構的面層及基層的狀態、結構層厚度及路基路面結構的使用性能。通過分析芯樣的密度、體積、級瀝青用量及力學性能，來檢測路基路面的密實狀態、填土狀態及土質、填土物理性質。

4 路基路面病害的檢測技術

4.1 無損檢測技術

公路路基路面無損檢測技術是指在不損害其結構性能的前提下，利用熱、聲、光、電、磁等反應對公路路基路面內部結構進行檢測，了解內部結構的病害情況。常用的無損檢測技術有頻譜分析檢測技術、數字圖像識別技術、超聲波檢測技術、激光檢測技術、地質雷達檢測技術等，主要應用于路面平整度、路面車轍、路面破損等病害的檢測[2]。

4.2 有損檢測技術

公路路基路面有損檢測多指鉆芯取樣，并對芯樣進行化學分析、物理分析的檢測方法。路基的抗剪強度、回彈模量是衡量路基結構強度及穩定性的重要指標。通過有損檢測，可以主要測定公路路基的輕度及強度指標，分析路基結構的整體強度和穩定性，并在此基礎上，選擇預防性養護處置措施，解決路基路面結構松散、軟弱等問題，提升整體結構的整體強度和穩定性。

4.3 定性分析

定性分析指研究者通過直覺、經驗及公路路基路面過去、現在及未來延續情況的分析對路基路面病害性質、特點及發展變化規律進行判斷的一種方法。定性分析是定量分析的前提條件，在公路路基路面病害檢測及預防性養護中，通過將定性分析與定量分析相結合，利用互補作用來提升病害分析的科學性、準確性，為病害的識別及預防性養護提供建議與指導[3]。

5 路基路面病害科學預防及養護的方法

公路路基路面病害的預防養護應遵循預防為先、養護為主的原則。通過科學檢測病害，為預防養護提供精準詳細的指導，從而更好地預防病害發生及發展，降低公路路基路面預防性養護的成本，延長其使用壽命。

5.1 病害預防策略

5.1.1 加強路基路面施工的動態化監測

公路路基路面病害的本質根源在于施工質量不達標。為預防路基路面的潛在病害，在施工過程中相關施工人員應該加強路基路面施工的動態化監測，分析路基路面結構狀態，及早發現早期病害并采取措施進行預防性養護處理，以預防早期病害發展和演變，在不增加結構承載力的情況下盡可能地延長公路路基路面的使用壽命。

5.1.2 加強路基路面結構的養護和小修

公路路基的常見病害都會經歷一個由小變大的過程，而預防病害最好的方式就是加強日常保養和小修，及時對公路沿線內發生輕微損壞的路基路面進行養護和修補，以預防其發展為較大的病害而增加公路維修養護的成本。如對裂縫病害做嵌縫、灌封、貼縫處理以及對路面做稀漿封層處理。

5.1.3 加強路基路面結構局部損害的整修

一些老舊公路路基路面的局部損壞已經嚴重影響到公路駕車的舒適感、安全性。對于這類局部性破損病害，相關施工人員要及時采取局部整修及罩面處理，使路面結構恢復到正常的功能。在檢測到公路路基深處存在縫隙、松散、強度不足等問題時，相關施工人員要對問題部位做清挖處理，再按照施工標準要求逐層填筑路基，攤鋪、碾壓路面，最后對路面整體通過霧封層技術、微表處技術、稀漿分層技術等做全面地預防性養護，以延長老舊瀝青路基路面結構的使用壽命[4]。

5.2 病害養護方法

公路瀝青路基路面結構的預防性養護處理技術較多。以下為常見的預防性養護方法及使用條件介紹：

5.2.1 路面層灌封處理。適用于路基路面斷面良好的縱向裂縫、橫向裂縫，養護后使用時間為2～3年。

5.2.2 路面貼縫處理。適用于僅有縱向、橫向裂縫且裂縫較多細微擴展性裂縫的路基路面裂縫病害。貼縫前應做好路面表層及縫隙內雜物的清潔。養護后使用年限為2～3年。

5.2.3 路面霧封層處理。適用于原路基斷面良好，存在輕度的縱向、橫向疲勞裂縫及局部輕度松散病害的處理。這類病害路基路面往往存在輕微滲水情況，在霧封層處理前相關施工人員應對裂縫及局部松散位置進行預修補，裂縫可采用嵌縫處理，控制流水侵蝕對裂縫的侵蝕，最后再進行霧封層保護處理，養護后可延長2～4年的使用壽命。

除以上常用預防性養護方法外，還可以根據路基路面病害養護需求選擇再生劑養護、熱修補處理、碎石封層、稀漿封層、微表處技術、罩面技術等預防性養護和病害處置方法[5]。

6 結語

公路路基路面病害類型較多，形成原因較為復雜。在進行公路路基路面病害檢測時，相關施工人員應該根據病害類型選擇合適的檢測方法及檢測技術精準識別病害。同時，對于病害的預防養護工作，要依據病害檢測結果及其原因分析提供具體的處置對策；在公路路基路面的病害處理的基礎上，結合病害原因做好病害發展控制及全面預防工作，并在處理好病害后做好封層處理，以延長路基路面的使用壽命，降低公路路基路面養護的綜合成本。