大海拔落差山區高速公路瀝青路面病害及養護分析

周明興

摘要 文章依托黔西南州汕昆高速板江段瀝青路面養護工程，對大海拔落差山區高速公路瀝青路面技術狀況、典型病害成因及養護策略進行分析。結果顯示，各指標分布特征為PCI指數在高海拔處偏低，RDI指數在低海拔處偏低，SRI指數在海拔落差較大處偏低；在大海拔落差山區高速公路病害錯綜復雜，其典型病害為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍和抗滑不足；PCI指數小于92路段適用就地熱再生技術，抗滑不足路段適用超薄罩面技術。研究成果助力路面養護提質增效，為類似地區養護工作提供借鑒。

關鍵詞 路面工程；技術狀況；典型病害；養護策略

中圖分類號 U418文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0138-03

0 引言

加強高速公路養護是建設節約型交通行業的必經之路，只有切實重視和加強高速公路的養護，通過養護，延長高速公路的使用壽命，提高高速公路的效率，才能有效地減少對土地的占用和其他資源的消耗[1]。

1 路面技術狀況調查與分析

G78汕昆高速板江段歸貴州省高速集團興義營運管理中心管轄，路線長127.984 km（K1467+650～K1595+634）于2009年4月17日正式動工，2011年12月31日建成通車，為雙向四車道，設計速度80 km/h。路面結構為4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm AC-20+8 cmAC-25+36 cm水泥穩定碎石+20 cm級配碎石。

2022年利用現行《公路技術狀況評定標準》對興義營運管理中心所轄汕昆高速進行整體路況評價，檢測結果顯示路面行駛質量指數（RQI）、路面跳車指數（PBI）、路面結構強度指數（PSSI）等指標合格率為100%，而路面損壞狀況指數（PCI）、路面車轍深度指數（RDI）、路面抗滑性能指數（SRI）等指標存在不滿足規范要求的情況，其中汕昆高速瀝青路面PCI、RDI和SRI全線分布情況如圖1～3所示。

①汕昆高速板江段現階段路面使用性能整體一般，雖各指標大部分處于優良水平，但存在較多PCI<92的情況，且路面抗滑性能處于優等水平的路段僅占總里程的18.68%。②全幅路面中PCI指數為優的路段占檢測總里程的92.72%，其分布規律為超車道優于行車道，且在高海拔處PCI指數偏低。③全幅路面中RDI指數為優的路段占檢測總里程的96.1%，其分布規律為高海拔路段優于低海拔路段。④全幅路面中SRI指數為優的路段占檢測總里程的18.68%，其分布規律表現為上行路段明顯優于下行路段，且在海拔落差較大處SRI指數明顯降低[2]。

2 路面典型病害成因分析

2.1 縱向裂縫

病害特征：裂縫發展為自上而下式，屬于疲勞類裂縫，主要分布在上坡段的輪跡帶上。且大部分裂縫已發展至中、后期，出現如松散、坑槽等水損害的病害特征。

病害成因：①該路段交通量大、重載多、上坡路段多，重載與上坡均會增大路面受到的剪切應力，在剪切力的反復作用下，導致路面出現疲勞開裂。②該路段已開通11年，路表瀝青的老化導致極限拉伸應變不斷減小，在車輛荷載剪切應力作用下形成縱向裂縫。③在裂縫出現后未得到及時的處治，使得路表水浸入，動水壓力較大，使得裂縫迅速發展，從而出現水損害。

2.2 橫向裂縫

病害特征：橫向裂縫發展為自上而下式，雖貫穿行車道與超車道，但行車道比超車道嚴重，且大多未貫穿整個路幅，屬于溫縮裂縫，其主要分布在大樁號處（靠近云南地區）。且有很多新出現的橫向裂縫，需盡快進行處治。

病害成因：①在靠近云南方向，地處云貴高原，海拔在1 200 m以上，冬季氣溫低、晝夜溫差大。當收縮引力超過材料本身的極限拉應力時，便產生溫縮裂縫。②在溫度反復升降過程中產生溫度疲勞，使瀝青路面的勁度模量升高，應力松弛性能下降，當超過路面材料的抗拉強度（應變）時，產生開裂。

2.3 車轍

病害特征：車轍形式主要為失穩型，伴隨著推移、擁包等病害，主要發生在小樁號的橋面上，上下行病害分布情況相似。

病害成因：①靠近廣西方向海拔較低，夏季氣溫較高，且近兩年高溫極端天氣增多。②橋面溫度場受到橋梁下部溫度場的影響，導致其溫度比普通路面溫度高。③重載較多，瀝青混合料在高溫狀態下，受到車輛荷載的反復擠壓，路面容易產生剪切變形，向兩側隆起。

2.4 抗滑不足

病害特征：主要發生在長下坡路段的行車道上。

病害成因：該路段重載較多，在下坡路段與路面的摩擦力較大，在摩擦力的長期作用下，導致路面構造被磨光，摩擦系數降低，從而出現抗滑不足病害。

3 瀝青路面養護策略

3.1 養護需求

根據上述對汕昆高速板江段交通量、路面技術狀況、路面典型病害等的分析總結，現階段汕昆高速板江段路面結構整體穩定性較好，且交通量主要以客車為主，現有路面結構能夠滿足規劃期內運營需求，但存在部分路段抗滑性能不足的情況，現存SRI＜75的路面長度累計235.63 km車道；嚴重的車轍和推移擁包病害主要分布于橋面行車道，車轍深度最大超過10 cm，而且存在“常修常壞”的現象，成為路面“頑疾”，目前該類橋面累計長度2.1 km車道；存在局部路段病害發展程度較高，橫縫、縱縫發展貫穿上面層，同時伴有松散、坑槽和沉陷病害，應進行深層處治，共計2.3 km車道。從路段的重要性、材料性能劣化、路面技術狀況指標及發展趨勢看，汕昆高速養護最為迫切。

3.2 養護對策

目前汕昆高速板江段通車11年，各項路況指標優良，因此整體以功能性修復養護為主。該研究針對不同的典型病害開展了針對性的養護處治方案分析。

（1）路況指標超標路段處治方案。針對車道PCI＜

92 mm、RQI＜90 mm、RD＞9 mm路段進行專項處治，結合路面分層材料性能評估結果與病害發展深度，需處治上或上、中面層。基于此，提出以下處治方案：

方案一：采用就地熱再生4 cm上面層方案。

方案二：銑刨上面層，回鋪4 cm改性瀝青SMA-13+改性乳化瀝青黏層。

方案比選：方案一針對具備實施就地熱再生條件的路段采用再生方案，能夠100%循環利用舊料，更符合當前“碳達峰、碳中和”宏觀政策要求，就地熱再生過程中加熱可以促使下層病害修復，且養護費用較銑刨重鋪SMA-13混合料更低，因此推薦采用方案一。

（2）抗滑不足路段處治方案。針對高速路面抗滑不足路段（百米SRI＜75）處治，考慮抗滑不足路段所在位置，針對性提出處治方案：

方案一：對原路面抗滑不足路段進行必要預處理后，實施8 mm冷拌超薄層罩面。

方案二：銑刨原路面上面層，回鋪4～4.5 cm改性SMA-13，黏層采用改性乳化瀝青黏層。

方案三：采用就地熱再生4 cm上面層方案。

方案四：銑刨原路面15 mm上面層，實施15 mm熱拌UTM超薄罩面。

方案比選：方案一采用單一粒徑冷拌薄層，成型厚度8 mm左右，可直接單車道罩面，但是工后平整度和行車舒適差，而且使用壽命相對較短；方案二采用傳統的銑回鋪工藝能更好地恢復原路面抗滑性能，處治徹底，抗滑保持效果好，但單純處治抗滑問題成本相對較高；方案三采用就地熱再生技術，雖然能100%循環利用舊料，但是原路面混合料級配偏細，且集料耐磨耗性能不足，再生路面抗滑性能衰減相對快；方案四UTM超薄罩面采用高黏彈瀝青和優質集料，厚度僅15 mm，符合路面養護綠色發展要求，路面經久耐磨，養護成本相對較低，因此，推薦方案四。

（3）橋面車轍、破損嚴重路段處治方案。針對橋面車轍、破損嚴重路段處治，提出單層銑刨重鋪、雙層銑刨兩種方案。

方案一：銑刨原橋面上、下面層，橋面板設置橡膠瀝青應力吸收層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

方案二：銑刨原橋面上面層，回鋪4 cm改性SMA-13，黏層采用改性乳化瀝青黏層。

方案三：銑刨原橋面上面層4 cm，回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面。

方案比選：方案一采用雙層處治的方式可對車轍、破損等路面病害進行徹底處治，施工工藝成熟簡單，工程應用廣泛，對橋面處治效果較好，但是成本較高；方案二僅對表面層進行處治，施工速度快，節約集料和瀝青，工程造價相對較低，但效果相對不佳；方案三進行單層銑刨重鋪，3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面，橋面下面層材料經過多年碾壓已經致密，有很大利用價值，超黏彈改性瀝青薄層罩面采用超黏彈改性瀝青和優質集料，配合特殊級配，具有優異的抗高溫變形能力，而且實施成本相對較低，因此，推薦采用方案三。

（4）裂縫密集路段處治方案。

方案一：銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20，黏層采用改性乳化瀝青，若存在反射裂縫，則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

方案二：銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm高模量EME-14，黏層采用改性乳化瀝青，若存在反射裂縫，則在下面層頂貼1 m寬聚酯玻纖布。

方案比選：方案一施工工藝成熟簡單，工程應用較為廣泛，具有較好的抗車轍性能。方案二高模量混合料施工后孔隙率小，減少了壓密車轍的產生，抗車轍性能優于AC-20，但價格明顯高于AC-20，施工材料要求高，質量控制難度相對較大，同時考慮專項處治工程規模小，進一步加大了方案二施工難度，因此推薦采用方案一。

4 結論

（1）汕昆高速板江段現階段路面使用性能整體一般，其各指標分布特征為PCI指數在高海拔處偏低，RDI指數在低海拔處偏低，SRI指數在海拔落差加大處偏低。

（2）在汕昆高速板江段典型病害主要為縱向裂縫、橫向裂縫、車轍、抗滑不足，其中縱向裂縫主要為上坡路段的疲勞裂縫，橫向裂縫主要為高海拔地區大溫差形成的溫縮裂縫，車轍主要為低海拔地區的高溫天氣導致的，抗滑不足主要為下坡路段經重載車輛長期摩擦導致路面磨光。

（3）PCI指數小于92的路面處治推薦采用就地熱再生4 cm上面層，抗滑不足路段推薦采用15 mm UTM超薄罩面，橋面車轍推薦采用銑刨原橋面上面層4 cm，回鋪3 cm超黏彈改性瀝青薄層罩面，裂縫密集路段推薦采用銑刨原路面上中面層，回鋪4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

參考文獻

[1]郭成軍. 預防性公路養護措施在公路養護中的應用[J]. 建材發展導向， 2023（8）： 176-178.

[2]曹小波， 王暢， 趙忻， 等. 高等級公路路面常見病害及養護措施研究[J]. 科技與創新， 2023（7）： 124-126.