高速公路瀝青路面典型病害及預防性養護技術

喇文君

（京尚高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

高速公路主線路面結構大致可分為復合式路面和瀝青路面，其中瀝青路面主要由瀝青膠結料、骨料、填料等原材料混合后施工得到。按照瀝青路面設計要求一般會控制一定的空隙結構，瀝青路面在投入一定時間的運營后，難免會出現一定的病害問題，主要有車轍、裂縫、坑槽等。各病害產生的原因和影響因素也不一致，但均會影響路面行車的舒適性和穩定性，同時降低瀝青路面的美觀度和平整度。因此，應對病害路面進行預防性養護，同時結合病害類型和程度選擇合理的養護技術進行處理。目前，針對病害瀝青路面，常采用的預防性養護技術有裂縫封縫、表面封層、薄層罩面等，其應用范圍和工程特性也存在差異[1]。本文為研究高速公路瀝青路面典型病害及預防性養護技術，圍繞瀝青路面病害類型、成因以及預防性養護技術進行展開，并在具體工程中進行應用。

2 高速公路路面典型病害類型及成因

2.1 裂縫

高速公路瀝青路面常見的病害之一為裂縫。結合具體走向，裂縫病害可分為橫向裂縫和縱向裂縫，兩者之間的成因存在一定的差異。其中，橫向裂縫又稱為溫度裂縫，通常情況下在路面內外溫差的變化下，會進一步加劇裂縫的發展，實際公路情況下，面層內的瀝青混凝土會在外界溫度影響下逐漸發生老化，導致其抗腐蝕性降低，進而導致橫向裂縫的產生；高速公路瀝青路面中的縱向裂縫主要由面層施工不規范所導致，如面層碾壓不充分、不均勻，碾壓溫度沒達到標準，均會導致縱向裂縫的出現[2]。另外，路基改擴建施工過程中，若沒應用合理的施工方案，技術操作不到位，也會導致路面縱向裂縫的產生。高速公路瀝青路面裂縫實圖如圖1所示。

圖1 瀝青路面裂縫問題

2.2 車轍

瀝青路面在運營一段時間后常會出現車轍問題，主要為路面行車的車輪壓痕，車轍主要表現為至少10 mm深度的縱向帶狀凹槽。據統計，輕度車轍的深度往往在10～15 mm，雨天容易產生反光，而重度車轍的深度通常大于15 mm，車輛行駛在重度車轍上會產生顛簸感[3]。結合成因的不同，車轍類型可分為結構型車轍、失穩型車轍、磨耗型車轍以及結構型車轍4種，其中失穩型車轍的交通安全風險系數最大，主要是路面上的重載超載現象所導致，而結構型車轍又稱為永久性車轍，其修復難度較高。高速公路瀝青路面車轍現象如圖2所示。

圖2 瀝青路面車轍現象

2.3 坑槽

坑槽病害主要是由路面骨料發生剝落而導致，表現形式為成片存在，屬于路面松散型病害，其實質為路面水損害，當積水滲透至地基內部時，在行車荷載作用下路面會承受較大壓力，長期影響下則會引發路面坑槽（見圖3），坑槽特征如表1所示。

表1 坑槽特性統計表

圖3 瀝青路面坑槽現象

2.4 沉陷

路面沉陷（見圖4）主要是由路基路面產生豎向變形而導致，一般可分為均勻性沉陷和不均勻沉陷。當路面交通荷載較大，且積水滲透至路基結構內部時，極大可能會引發路面沉陷病害[4]。

圖4 瀝青路面沉陷現象

2.5 松散和泛油

瀝青面層內的集料顆粒產生剝離時其現象可歸納為路面松散，表現為由內部向外延伸（見圖5），其主要原理為混凝土內的集料顆粒和瀝青膠結料之間的黏結力降低甚至喪失。從目測角度觀察到路面存在較多瀝青時，則可視為路面泛油現象，大部分發生于高溫地區或夏季環境，同樣是由于集料和瀝青之間的黏結性降低，影響瀝青混凝土的穩定性。

圖5 瀝青路面松散現象

3 工程實踐

3.1 工程概況

某高速公路建設項目路基寬度為26.5 m，路面原設計為瀝青混凝土結構形式，公路全線共計74.05 km，設計行車速度為100 km/h，橋隧比設計為64.9%。該高速公路面層結構設計標準為4 cm AC-13CSBS改性瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20CSBS改性瀝青混凝土中面層+10 cm ATB-30下面層+54 cm水泥穩定碎石基層，且各面層間設計有墊層。該高速公路設計運營年限為28 a，自投入通車到現在已運營數10年。通過對公路全線勘察發現，多處路段存在病害問題，其中包括車轍、裂縫、坑槽等。為提高公路使用性能，決定針對公路路面預防性養護技術進行研究分析，以改善路面病害問題。

3.2 瀝青路面預防性養護技術

3.2.1 裂縫封縫

針對瀝青路面裂縫問題常用到的預防性養護技術為裂縫封縫，主要分為裂縫填縫和裂縫密封兩種。其中裂縫填縫主要是先進行開槽并徹底清理，待槽內干燥后采用適當的填縫料進行封縫處理，該技術主要適用于活動性裂縫。而裂縫密封無須進行開槽處理，可直接利用熱壓空氣對裂縫進行清理，再使用適當的密封劑進行封縫，該技術主要適用于非活動性裂縫問題。綜上所述，裂縫封縫主要使用于裂縫病害，防止積水滲透并侵蝕路面結構，避免裂縫進一步發育。

3.2.2 表面封層

1）霧封層

霧封層技術主要是采用專門設備將乳化瀝青均勻灑布于病害路面上，一般在施工后的3～5 h后即可開放交通，可減少對公路運營的影響。霧封層中施工材料為乳化瀝青，有時可摻加一定的再生劑，可對老化瀝青進行修復處理。霧封層技術不僅可提高路面防水性能，對路面裂縫進行填補，還可以提高路面集料和瀝青之間的黏結效果。

2）稀漿封層

稀漿封層主要施工原材料為集料、乳化瀝青、填料以及相應添加劑等，通過均勻混合而成，將稀漿瀝青混合料均勻攤鋪至舊路面上，可在原路面上形成一層牢固、密封且耐磨的封層結構。結合瀝青混合料配比的不同，稀漿封層一般能分為粗封層、中封層以及細封層3種。針對輕微病害可選用細封層養護技術，而針對病害程度不同則需相應選用中封層和粗封層。稀漿封層技術能有效提升瀝青路面防水性能和平整度，但不適用于嚴重病害路面養護處理。

3）微表處

一般情況下，微表處養護技術主要應用于機場、城市等高級道路養護，其施工工藝和原材料設計與稀漿封層類似，可有效改善瀝青路面老化和松散等問題，以延長公路使用壽命，同時其養護效果和質量相比于稀漿封層較高，應用范圍也較為廣泛。

3.2.3 薄層罩面

薄層罩面主要施工原材料為瀝青瑪蹄脂結合料，將瀝青膠結料、礦粉以及纖維穩定劑通過均勻混合制得，再采用專門的設備進行攤鋪碾壓施工，可有效改善瀝青路面的平整度、防水性和抗滑性能，提升路面行車安全性和舒適性。薄層罩面結合施工工藝的差異共可分為熱薄層罩面、溫薄層罩面以及冷薄層罩面3種。其中，熱薄層罩面是先預熱罩面材料，可有效提升路面抗滑性能，但具備一定污染性，且成本較高；冷薄層罩面無須進行加熱處理，其應用范圍較廣，且具備施工快捷、環保等優點；溫薄層罩面是將處理溫度處于熱罩面和冷罩面之間，同時兼備兩者的優點。

4 結語

本文為研究高速公路瀝青路面典型病害及預防性養護技術，改善瀝青路面病害問題，對高速公路瀝青路面典型病害類型以及成因進行闡述，并提出幾種瀝青路面預防性養護技術，即裂縫封縫、表面封層以及薄層罩面。本文研究結果得到，在高速公路瀝青路面養護應用中，應結合病害類型以及嚴重程度選擇適當的預防性養護技術，對路面病害問題進行有效修復，同時起到延長公路使用壽命的作用。