嚴寒地區瀝青路面病害防治措施研究

袁乾龍，蔣 鑫，龍 輝

（中國建筑第二工程局有限公司西南分公司，重慶 400023）

0 引言

瀝青路面具有施工周期短、表面平坦、養護方便等優勢，在公路建設中應用廣泛。但是，瀝青路面易受環境因素影響，再加上長期行車荷載，易形成路面裂縫、坑槽、車轍等，從而降低公路使用壽命，增加公路建設成本。在嚴寒地區，如果瀝青路面凍害情況嚴重，不僅對公路行車安全造成影響，而且嚴重損害路面的耐久性，加速公路老化。因此，加強嚴寒地區瀝青路面病害防治研究具有重要的意義。通過深入探討嚴寒地區瀝青路面病害類型及成因，制定有針對性的防治措施，是嚴寒地區瀝青路面養護工作的重點。

1 嚴寒地區瀝青路面病害調查與成因分析

1.1 道路概況

某線路是穿越青藏高原低溫區域的線路，該地區是全年低氣溫區，年平均氣溫不超過7.0℃，每年的凍結期高達7～8個月，而凍土區年最高氣溫不超過8.2℃。該道路是典型的嚴寒地區瀝青路面公路。全線氣溫狀況較為復雜，縱橫向氣溫變化幅度較大。調研路段全長17.35km，包括凍土區域及高含冰量分布區域，應充分考慮嚴寒地區寒冷氣候及含冰量對道路病害的影響。

1.2 病害調查結果及統計

調研路段病害主要包括路面縱裂、橫向和網狀裂縫、車轍、坑槽等，其中，路面縱裂、橫向和網狀裂縫病害占比較大，坑槽次之，車轍病害占比較小。

1）路面縱裂 路基發生變形，或邊坡有積水、毀損的情況，往往會使瀝青路面產生縱向裂縫。嚴寒地區瀝青路面發生縱裂，通常是由于路基融沉而導致，并且路基高度越高，路面縱裂的發生率越高，而一旦形成連續性縱裂，則病害會快速發展。縱向裂縫寬度為2.0～8.0cm，一般大于橫向裂縫寬度。如在調研路段12.5km處，存在長約5.4m、寬約6cm的路面縱向裂縫，該裂縫距離道路半坡不到0.5m，主要是由于路基沉陷造成。在調研路段，該類路面縱裂出現較多，且多與路基高度有關。路面縱裂病害與路基高度關系如圖1所示。

圖1 路面縱裂病害與路基高度關系

2）橫向、網狀裂縫 橫向裂縫大多為橫向貫穿裂縫，貫穿于左右兩幅路面。貫穿裂縫寬度相對較大，通常在1.0～2.5cm；未貫穿裂縫寬度相對較小，一般在0.1～1.0cm。橫向裂縫會伴隨車轍、網裂等病害。路面橫裂如不能及時采取灌縫處理措施，則其裂縫長度與寬度會快速發展，并演化為其他類型病害。如在調研路段8.6km處，存在貫穿路基斷面的橫向裂縫，裂縫寬度為1.8cm，同時伴有面積約6m2的網狀裂縫。該公路常見網狀裂縫病害通常為單獨發生，裂縫面積在5～80m2，且裂縫細小，大部分并沒有出現松散或者變形的情況，并伴隨一定程度的橫向開裂。網狀裂縫受路基、邊坡病害的影響程度相對較低，通常由多條橫向裂縫聯合發展而來。

3）坑槽 通過對該路段坑槽病害調查發現，道路行車荷載量增大，坑槽發生率隨之升高。同時，如果路面瀝青混凝土壓實度不達標，路段坑槽發生率升高。

4）車轍 公路沿線車轍病害發生較少，僅占調研路段病害的6%。道路線形如有較大縱坡路段時容易出現車轍病害，路面發生較為嚴重沉陷時也可能引發該類病害。與車轍病害伴生的通常包括壅包、橫裂等。根據統計數據，調研路段共有4處較為嚴重的車轍病害，并伴有嚴重的壅包病害。車轍病害主要位于縱坡、路側積水及路面沉陷處，主要是由于路面沉陷造成車輛通行不便，車輛需要頻繁啟動制動，從而造成病害的產生。

1.3 路面病害成因分析

1）氣溫 該調研公路為典型的嚴寒地區公路，全年凍結天數達到300d。同時，該地區氣溫年較差和日較差非常大，年較差可達到29.42℃，日較差可達到16.76℃。這些因素會嚴重影響瀝青混合料的抗疲勞性，導致材料開裂。因此，嚴寒地區極端低溫不僅導致瀝青路面病害，而且溫度年較差和日較差大也對其造成嚴重影響。

2）太陽輻射 該公路位于青藏高原高海拔區，太陽年輻射量在7 000MJ/m2以上，日照時間長，約3 000h/年。調研路段年日照率超過60%。太陽輻射對路面結構的耐久性產生影響，尤其是晝夜溫差較大，夜間出現凍結而白天受到太陽輻射又發生融化，頻繁的凍融嚴重影響瀝青路面的使用壽命。此外，紫外線照射強烈會加速瀝青混合料的老化，削弱其穩定性和材料的抗溫度疲勞性能，從而產生路面病害。

3）降水量 嚴寒地區受低溫和凍融的循環作用，降水量越大，越易造成瀝青混合料內部的凍結聚冰，從而削弱其抗凍性能，引發瀝青路面脹凍病害。

4）材料 材料性能是影響瀝青路面病害發生的關鍵因素。嚴寒地區在瀝青材料設計選擇中，對材料的低溫性能具有較高要求。此外，嚴寒地區瀝青混合料的溫度收縮更嚴重，需要承受的附加應力隨之增加，因此需要具備更高的抗變形能力。

5）路基穩定性 嚴寒地區溫度變化產生的路面凍融作用會導致路基結構產生不均勻沉降，從而發生裂縫、沉陷等病害。

6）行車荷載 行車荷載與路面耐久性具有負效應。該公路是當地重載交通路線，交通行車荷載量較大，很大程度上降低了公路路面的耐久性，加速了瀝青路面病害。

2 嚴寒地區瀝青路面防治措施

2.1 道路施工建設中的防治措施

1）在嚴寒地區瀝青路面施工中，應考慮到施工溫度低，瀝青混合料降溫速度快。因此，為降低寒冷溫度對材料的影響，在路面鋪設時，要對石料、瀝青進行加熱，并保證出料溫度在160～170℃。在瀝青混合料運輸過程中，要采用保溫效果較好的運輸車，將車頂部及兩側做好保溫防護，確保材料到場溫度在150℃以上。

2）攤鋪施工前，需保證黏性油灑布蒸發1h，混合料攤鋪溫度在145℃以上；機械設備攤鋪與人工方式相結合，人工施工松鋪程度要求微厚；攤鋪準備中先用熨平板進行預熱，使溫度達到100℃時，施工過程中各攤鋪設備需密合嚴實，避免引起攤鋪不平整。

3）碾壓3遍，初壓采用鋼輪壓路機，噸位為13～16t；復壓采用膠輪壓路機，噸位為26～30t；終壓采用鋼輪壓路機。根據道路施工實際情況進行組合碾壓施工。

4）對施工路面進行壓實度、抗滲、抗滑等性能檢測，路面壓實度應滿足二級、三級道路相對實驗室標準密度不小于96%的要求，本路段地區路面壓實度應當保持在97%以上；路面抗滲要求滲水系數相較于普通地區更低，不應超過15mL/min，以保證嚴寒地區路面具有較高的穩定性；路面抗滑要求降低路面構造深度，為0.6～1.0mm。

2.2 瀝青路面病害維修處治措施

1）路面裂縫的維修處治 需要及時采用瀝青灌縫方式，避免裂縫加速擴大或水分滲入。路面網裂可采用冷補法處治，在低溫環境中，冷補料配置可采用乳化瀝青混凝土，補縫施工順序為切槽→清理槽底→刷油→填充補料→壓實。

2）路面坑槽的維修處治 施工人員應先根據坑槽周邊裂縫情況進行規則切割，然后刨除其中瀝青混合料，并吹干底部瀝青面；將施工瀝青黏性油均勻地涂刷在坑槽底部及周邊，加熱冷補料后進行坑槽填補，并在乳化瀝青混凝土破乳前壓實。為避免瀝青路面發生松散脫粒問題，施工人員可以將松散部分挖掘后進行面層和基層的重做。同時，施工人員在冷補料施工基礎上，可以運用就地熱再生修補術，對路面進行現加熱、噴灑乳化瀝青或耙松、整平及碾壓等，以防止材料加熱溫度不夠而造成的路面松散問題。

3）路面車轍的維修處治 采用道路加熱方式，使用熱的改性瀝青填平車轍，并做好壓實處理。

3 結語

嚴寒地區公路受惡劣環境條件影響，瀝青路面較易發生縱向裂縫、橫向裂縫、網狀裂縫、車轍、坑槽等病害，嚴重影響公路行車安全。因此，在嚴寒地區公路施工中，施工人員需要考慮低溫環境影響，從道路施工階段即注重瀝青路面病害的防治，確保路面的安全性和穩定性，從而降低瀝青路面病害的產生。