高等級公路瀝青路面沉陷原因分析及處治措施

楊科

（寧夏交投高速公路管理有限公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

不良地質條件下高等級公路存在路面沉陷病害，不僅會降低路面行駛舒適度，而且會對行車安全構成威脅。導致高等級公路瀝青路面沉陷的原因主要包括填筑工藝、填筑方法、填筑材料不合格等。最常規、最簡單處理方法是通過銑刨瀝青面層，重新加鋪瀝青混凝土，使路面平順，快速恢復瀝青路面平順行車功能。同時，日常養護巡查過程中，加大隱患排查力度，切實打造高速公路“安、快、暢、美”的出行環境。因此，本文針對高等級公路瀝青路面沉陷，探究了具體施工技術方案，從技術層面為真正降低瀝青路面沉陷病害發生率，對瀝青路面處治效果進行分析，進一步延長路面使用壽命，為安全出行提供有力支撐。

1 瀝青路面沉陷的危害及分類

1.1 瀝青路面沉陷的危害

路面沉陷為瀝青路面的典型病害，當行車經過沉陷部位時產生很大沖擊慣性，導致車輛“顛簸”，大幅降低公路舒適性與安全性，并弱化其使用性能，致使服務水平下降，嚴重時還會導致車輛偏移或者側翻，引發事故。所以，一旦路面發生沉陷病害，若無法第一時間維修，則應先采取其他臨時措施，如：路側安裝提示牌提示行人前方路面沉陷，需減速慢行等。然后盡快采取措施，以免沉陷問題越來越嚴重，甚至破壞路基，加快對公路的損壞[1]，給公路養護運營管理單位造成巨大經濟損失和不良的社會影響。

1.2 瀝青路面沉陷的分類

因路基、路面豎向變形而引發的路面沉陷病害，一般可分為三種情況：其一，填筑時由于施工人員施工方法不規范，未嚴格按照規范規定施工，造成路基質量存在瑕疵，再加上后期運營階段，路面出現沉陷處治不及時，積水浸泡，擴大沉陷。其二，修建時碾壓機械重量不夠或者碾壓次數不夠，再加上碾壓未到位，使得路基填料之間缺乏密實性，不能更好壓實，并且基于水的浸蝕作用下，經行車引發變形，因而不均勻沉降。其三，填筑材料不滿足規范要求，甚至包括一些禁止填筑的材料用于路基填筑，基于自然因素與行車的綜合影響，繼而破壞路面。

2 瀝青路面沉陷產生原因分析

在高等級公路工程施工期間，由于碾壓環節未完全根據碾壓厚度、碾壓次數進行，以及未選用合理壓路機機型進行碾壓，再加上填筑材料不合格或過濕過干，碾壓環節會出現壓路機漏振偏振等問題，都是造成路面沉陷關鍵的原因[2]，具體原因如下。

2.1 未按規定施工、碾壓不到位

在半填半挖地段、原有路基加寬路段的施工，交界處未按規范要求挖成臺階，搭接處結合不良，使得在結合部產生裂縫和沉降。當實施碾壓操作的時候碾輪沒有碾壓到位或者出現邊角漏壓現象以及攤鋪厚度過厚等，會造成搭茬位置碾壓不實，密實度不達標，以上情況均會在后期運營期間引發路基不均勻沉降病害，致使路面沉陷和變形[3]。

2.2 瀝青路面早期病害未及時處理

在路基施工期間，會留有涵洞或者小橋等結構物，臺背填土屬于柔性結構，橋涵橋臺屬于剛性結構，臺背回填不密實，必定會影響其壓實度，沉降必定不均勻，所以臺背處常存有裂縫與不均勻沉降。在下雨時，大量雨水滲透到路基裂縫中，在長期侵蝕與沖刷過程中，如果沒有盡快妥善處理，將導致路基發生孔洞和塌陷病害，致使路面結構層出現空隙，基于車輛以及自重影響下，成為瀝青路面早期病害源頭[4]。

2.3 采用錯誤的回填方式

在高等級公路瀝青路面路基回填過程中，在路基與管線溝槽的回填過程中，本該采取分層回填方式，然而結合所處地理位置實際情況來看，為提高施工速度，方便施工，有些高填方或者溝壑地方一般不會分層開展回填作業，而采用傾填，未根據施工標準開展施工，所以時常出現回填土厚度過大的現象，存在虛鋪過厚問題，導致壓路機不能壓透，壓實度不符合施工要求，進而引發路面沉陷病害。

2.4 路堤填料控制不當

在回填時選用了穩定性較差的路基填料，如高液限黏土、黃土、膨脹土，或使用淤泥、腐質含量較高的土質填筑路堤，或采用不同土質填筑路堤。因土的性質不同或填筑的方法不當，而產生沉陷；或者填筑時含水量過大，不是最佳含水量時，也會產生沉陷。根據《公路土工試驗規程》（JTG 3430—2020）可知，當水處于最佳含水量時，根據擊實曲線能得到最大干密度，從而能得到最大壓實度，確保填料壓實。另外，尤其后期遇水會使路堤產生整段或局部變形。

2.5 軟土地基處理不到位

原地表為軟土、黃土等不良地質時，需對其進行處理，其處理方法有很多種，如：水泥粉體攪拌樁、超載預壓土、打水泥樁、挖除換填或砂樁等。不論采用哪種科學方法，如果不對過渡段進行處理，或者處理不到位，后期都會產生不均勻沉降。

2.6 路基處于潮濕或者泡水狀態

一般情況下，路基兩側如果地勢較低，邊溝排水不能遠接遠送，造成雨天積水，長期浸泡路基，將造成填筑料含水量過高的情況。一旦地下水位下降，公路地基便會收縮下沉，多次重復變化，從而導致路面沉陷[5]。

3 具體案例分析

3.1 工程概況

以京藏高速公路為例，京藏高速公路起點北京，途經河北、內蒙古、寧夏、甘肅、青海、終點西藏，是沿線區域車輛來往的主要通道。但隨著近幾年社會經濟的迅速發展，該高速交通量出現了大幅增長，2018年惠農至滾泉進行了雙向八車道拓寬并投入使用，2019年滾泉至桃山進行了雙向六車道修建并投入使用。運營期間滾泉至桃山路段，部分路段的路面發生較嚴重沉陷病害，對高速行駛的車輛造成安全隱患，尤其在K1268+800（上、下行）、K1294+925—K1295+023（下行）段等更為嚴重，沉降量達到了12～15cm，影響面積達到100～300m2。為消除安全隱患，邀請相關路基專家及設計人員多次現場勘察，針對沉陷位置，結合影響深度、影響面積等，擬定處治措施，最后結合實際運營情況，決定實施冷刨熱鋪作業，即采用瀝青混凝土找平填補，使其與原路面平整度大體一致，達到快速處理效果，減少交通影響，確保行車安全性與舒適度。

3.2 施工準備

第一，結合施工單位編制的施工方案，施工現場嚴格檢查人員到崗情況和材料、設備準備情況。第二，針對施工現場全體施工人員，檢查施工單位技術交底情況，清晰了解每一道工序的要求與標準以及每個崗位的職責權利。第三，結合已經獲批的交通導改組織方案，進行公路車道封閉，高度重視作業人員安全，嚴格按照相關規范要求進行現場交通布控，并結合現場實際情況進行作業區優化。第四，路面封閉之后，以設計圖紙為要求，按設計圖紙找出發生病害的具體部位與處理面積[6]，使用白灰放出銑刨控制邊線，然后施工現場路面工程師進行現場檢查，之后進行銑刨作業及廢料運輸。

3.3 標準試驗及備料

此次沉陷處治材料采用專業瀝青混合料商用拌和站，拌和站具有營業資質，性能達到國家對安全、環保等的要求，并且拌和能力符合施工標準。在面層攤鋪之前，已對所需瀝青混合料進行了檢測，材料質量、性能要求能達到設計文件及相關規范要求。瀝青混合料拌和過程中，嚴控瀝青加熱溫度，避免其溫度過高導致瀝青老化，溫度過低導致碾壓不密實。另外，瀝青混合料嚴格按照試驗室所確定的試驗配比進行生產,試驗室人員對當天施工段落進行跟蹤檢測，及時反饋試驗數據以指導生產和施工。

3.4 攤鋪準備及瀝青混合料拌和運輸

3.4.1 攤鋪準備

混合料運輸至施工現場前，用水徹底洗刷基層雜物及浮塵，待干燥后噴灑黏層油。黏層瀝青采用快裂性PCR 乳化瀝青，乳化瀝青灑布量為0.3～0.6L/m2。灑布采用瀝青灑布車噴灑，并選擇適宜的噴頭，灑布速度和噴灑量保持穩定。氣溫低于10℃、小雨天時不得噴灑黏層油，注意噴灑需均勻不得有漏灑或積液成片。噴灑不足的要補噴，噴灑過量處應予刮除。噴灑黏層油后，嚴禁所有車輛（作業車輛除外）和行人通過，確保黏層不被污染。待乳化瀝青破乳、水分蒸發完成后，才能鋪筑瀝青混凝土層。

3.4.2 瀝青混合料拌和

為避免溫度過高造成瀝青老化，必須嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度，由專人負責在拌和樓出料口檢測出料溫度，如出現炒焦或炒糊的瀝青混合料立即廢除清理。在拌和站覆蓋臺檢測瀝青混合料的出廠溫度，保證混合料溫度適宜、穩定，并保證所有集料顆粒全部裹覆瀝青混合料，保證混合料拌和均勻，不得有花白料。

3.4.3 瀝青混合料運輸

瀝青混合料使用雙軸自卸載汽車運送，裝料以前應當對運送車的車廂進行清潔，避免雜質存留。為避免瀝青和車廂板黏結，車廂底部與側面應當涂抹隔離劑，但是需要注意的是,隔離劑不可有毒有害，不可出現余液積聚情況。從拌和機向運料車上放料時，時刻關注車廂混合料數量，隨時挪動汽車位置，以免放滿溢流到外面。運料車應用篷布覆蓋，用以防雨、保溫、防污染，運輸車輛從裝入混合料起至開始攤鋪為止，運料及等待時間不得超過1.5h。

3.5 現場攤鋪

提前計算好拌和站至作業現場所需路程及所有必要時間，混合料裝入運輸車后應當馬上遮蓋運送到作業現場，在無特殊原因的情況下不可中途停留，以確保混合料質量性能和攤鋪溫度滿足施工標準。到達作業現場，駕乘者一定要聽從現場指揮人員的指令，不可注意力不集中或者離開駕駛室。卸料車排隊應順序駕駛、持續作業，盡可能降低攤鋪機停機等候的可能性。混合料溫度低于130℃或已經結成團塊、污染淋雨時不得鋪筑。

使用攤鋪機進行攤鋪作業，攤鋪機在裝入混凝土料之前應當使用恰當數量的植物油對內腔進行涂抹，避免料黏結。放下熨平板，調整熨平板傾角，提前大約0.5～1h 預熱熨平板，熨平板溫度不低于100℃。攤鋪時由質檢人員隨時檢查厚度、橫坡度、平整度等指標，發現異常馬上調整。攤鋪機的螺旋布料器兩側應保持有不少于送料器2/3 高度的混合料，以避免攤鋪過程中混合料離析。由于超粒徑料或其他原因造成的局部坑槽，由隨機工人及時進行人工找補。攤鋪溫度正常施工時應不低于上述規定的攤鋪溫度。

瀝青混合料攤鋪后立即進行碾壓，碾壓時控制好混合料的碾壓溫度、碾壓速度，以達到最好的壓實效果。壓實程序分初壓、復壓和終壓三道工序。

如圖1所示，在碾壓過程中，每完成一遍重疊碾壓，壓路機向攤鋪機靠近一些。變更碾壓道時，在碾壓區內較冷的一端進行。碾壓中，確保壓路機滾輪濕潤，以免黏附瀝青混合料。壓路機不在新鋪混合料上轉向、調頭、左右移動位置或突然剎車，不從碾壓完畢的路段進出。碾壓后的路面在冷卻前，任何機械不在路面上停放，并防止新鋪路面被污染。

圖1 攤鋪現場

3.6 接縫處理

為保證攤鋪路面與原有路面接縫順暢，防止后期車輛行駛過快引起不平順發生，施工縫一定要認真處理，確保密實、平直。接縫都使用平接方式。橫向接縫使用小體積雙鋼輪壓路機實施碾壓作業。作業過程中，一定要勤測量，首先使用三米直尺測量接頭位置混凝土平直程度，將與要求不一致的部位用線標記；其次以切割機進行切割；最后，攤鋪作業前在接縫位置涂抹同樣標號的熱瀝青，方便黏合。碾壓操作順著橫向接縫進行，每一次作業均向新鋪面層延伸20～25cm 左右，一直到機器全部置于新鋪面層，才能順著中線方向繼續碾壓作業，直到新鋪層全部碾壓到位后再進行豎向碾壓作業。

3.7 交通管制（養護）

碾壓成型后，注意嚴禁污染路面。碾壓完畢后，壓路機停放于攤鋪路面端頭，用車拉離高速。嚴禁施工車輛、機具在其上行駛停放。當面層完全冷卻時再進行標線，之后進行各種參數試驗檢測，完成各種檢測后方可開放交通。

4 結語

綜上所述，如果瀝青路面發生沉陷病害，必定影響車輛正常行駛，嚴重時還會引發交通事故。此次京藏高速公路滾泉至桃山段沉陷處治因養護資金有限同時為減少交通影響，而采取了簡易處治措施，即重鋪瀝青混凝路面，因此不能徹底解決路面沉陷，只是短期消除路面沉陷。若后期養護資金充足，必將深入調查，結合瀝青路面具體狀沉陷“對癥下藥”，合理制定多樣化技術處治措施與管理措施，將管養路段沉陷完全治理好。