高速公路瀝青路面病害成因及處理探討

摘 要：全面分析高速公路瀝青路面病害的產(chǎn)生原因，包括設(shè)計、施工、材料、環(huán)境以及使用過程中的多種因素，基于成因探討有效的病害處理方法，以延長瀝青路面的使用壽命，提高路面的服務(wù)性能，確保高速公路的暢通與安全。采用文獻綜述法，通過文獻綜述系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外關(guān)于瀝青路面病害成因，并結(jié)合文獻總結(jié)有效的處理方法。病害成因主要包括設(shè)計因素、施工因素、材料因素、環(huán)境因素等，病害處理措施包括預防性養(yǎng)護、局部修補、整體翻修以及智能化技術(shù)的應用等。高速公路瀝青路面的病害成因復雜多樣，涉及設(shè)計、施工、材料、環(huán)境和使用等多個方面，所以在處理病害時，應綜合考慮各種因素，采取針對性的措施。通過加強預防性養(yǎng)護、及時局部修補、必要時整體翻修以及新材料與新技術(shù)的應用，可以有效延長瀝青路面的使用壽命，提高路面的服務(wù)性能，保障高速公路的行車安全與暢通。

關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青路面病害；預防性養(yǎng)護

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A   文章編號：2096-6903（2024）09-0042-03

收稿日期：2024-04-02

作者簡介：田震（1988—），男，北京人，本科，工程師，研究方向：路面瀝青材料研發(fā)與應用及瀝青路面施工。

0 引言

隨著高速公路運營時間增長和交通流量不斷增加的影響下，瀝青路面不可避免地會出現(xiàn)各種形式的病害，如裂縫、車轍、坑槽等，這不僅嚴重影響了道路的使用性能和行車安全，還對道路養(yǎng)護和維修工作帶來許多挑戰(zhàn)。對此需要明確病害的主要成因，以此為基礎(chǔ)制定科學的處理措施，從而保障高速公路瀝青路面質(zhì)量。

1 高速公路瀝青路面病害處理的必要性

1.1 保障行車安全

高速公路瀝青路面的病害，如裂縫、坑槽、車轍等，會嚴重影響道路的平整度和抗滑性。當車輛行駛在病害路面上時，很容易出現(xiàn)顛簸、側(cè)滑等現(xiàn)象，甚至引發(fā)交通事故。尤其是在雨天或者雪天，路面病害會導致積水或積雪，進一步降低道路的摩擦系數(shù)，增加行車風險。所以需要及時處理瀝青路面病害，保持路面平整、抗滑，從而保障行車安全。

1.2 延長路面使用壽命

瀝青路面病害的產(chǎn)生和發(fā)展是漸進的過程，如果不及時進行處理，病害會不斷惡化，加速路面的損壞速度，縮短路面的使用壽命。如果在病害初期就采取有效的處理措施，可以阻止病害的進一步發(fā)展，延長路面的使用壽命，從而節(jié)省大量的養(yǎng)護和維修費用，減少因路面頻繁維修對交通造成的影響[1]。

1.3 提高道路通行效率

高速公路的通行效率是衡量其服務(wù)水平的重要指標，而瀝青路面病害的存在會嚴重影響道路的通行效率，病害路面不僅會降低車輛的行駛速度，增加行車時間，還會導致交通擁堵和交通事故的發(fā)生，進一步降低道路的通行效率。因此，及時處理瀝青路面病害，保持路面良好的使用狀態(tài)，對于提高道路的通行效率具有重要意義。

1.4 推動綠色交通發(fā)展

隨著全球環(huán)保意識的不斷提高，綠色交通已經(jīng)成為未來交通發(fā)展的重要方向。而高速公路瀝青路面的病害處理，與綠色交通的發(fā)展密切相關(guān)。通過及時處理病害可以減少路面的頻繁維修和更換，降低資源消耗和廢棄物排放。采用環(huán)保型的材料和技術(shù)進行病害處理，可以減少對環(huán)境的污染和破壞。

2 高速公路瀝青路面病害成因

2.1 設(shè)計因素

在高速公路瀝青路面的設(shè)計中，設(shè)計因素是導致病害產(chǎn)生的主要原因，設(shè)計不合理、不周全會直接導致路面結(jié)構(gòu)強度不足、排水不暢等問題，進而引發(fā)各種病害。例如在設(shè)計荷載預估不足的情況下，隨著交通流量的不斷增長和車輛軸載的增加，如果設(shè)計初期對交通量和軸載的預估過于保守，那么在實際運營過程中，瀝青路面所承受的荷載將超過設(shè)計預期，從而加速路面的損壞。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理也會導致病害的產(chǎn)生，比如路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計不當、各結(jié)構(gòu)層之間的組合不匹配等，都會影響路面的整體性能和使用壽命，特別是當基層和底基層的強度、剛度不足時，很容易在瀝青面層形成反射裂縫等病害[2]。

2.2 施工因素

施工過程中的質(zhì)量控制不嚴、操作不規(guī)范等，都會對瀝青路面的質(zhì)量和使用性能產(chǎn)生不良影響，其中瀝青混合料的攤鋪和壓實是施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果攤鋪不均勻或者壓實度不足，瀝青路面密實度和平整度則無法達到設(shè)計要求，從而容易出現(xiàn)松散、坑槽等病害。如果瀝青混合料的溫度過高或者過低，會影響其攤鋪和壓實效果，進而降低路面的質(zhì)量。施工接縫處理不當也是導致瀝青路面病害的重要原因。在瀝青路面施工過程中容易會出現(xiàn)施工接縫，如果接縫處理不細致、不規(guī)范，則容易在接縫處形成裂縫、錯臺等病害，嚴重影響路面的平整度和行車舒適性。

2.3 材料因素

瀝青、集料、礦粉等原材料的質(zhì)量和性能，直接影響到瀝青混合料的品質(zhì)，進而決定瀝青路面的使用性能和耐久性。瀝青的質(zhì)量對瀝青路面的性能具有重要影響，如果瀝青的針入度、軟化點、延度等指標不達標，那么由其制備的瀝青混合料將無法滿足路面使用性能的要求。比如瀝青針入度過大，會導致瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性下降，容易出現(xiàn)車轍等病害。而瀝青軟化點過低，則會使瀝青混合料的低溫抗裂性降低，容易出現(xiàn)裂縫等病害。

集料的強度、耐磨性、與瀝青的粘附性等都是評價集料質(zhì)量的重要指標，如果集料的強度不足或者與瀝青的粘附性差，瀝青混合料的強度和耐久性將無法得到保證，從而容易出現(xiàn)松散、剝落等病害[3]。

2.4 環(huán)境因素

自然環(huán)境中的溫度、濕度、紫外線等，會對瀝青路面的性能和使用壽命產(chǎn)生影響，比如寒冷地區(qū)冬季氣溫驟降，會導致瀝青路面產(chǎn)生較大的溫度應力。如果瀝青混合料的低溫抗裂性不足，很容易在路面形成橫向裂縫等病害。而在炎熱地區(qū)，夏季高溫則會使瀝青路面變軟，降低其承載能力，從而容易出現(xiàn)車轍等病害。

濕度和水分也會對瀝青路面的性能產(chǎn)生影響。在潮濕多雨的地區(qū)，長期的水分侵蝕會導致瀝青路面的水損害等病害。水分會通過路面的裂縫和孔隙滲入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，破壞瀝青與集料的粘結(jié)力，從而降低路面的強度和耐久性。

3 高速公路瀝青路面病害處理的對策

3.1 預防性養(yǎng)護

預防性養(yǎng)護是指在瀝青路面出現(xiàn)明顯病害之前，通過一系列科學的檢測、評估和養(yǎng)護措施，提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而延長路面的使用壽命，減少突發(fā)性維修的頻率和成本。該養(yǎng)護方式強調(diào)“預防為主，防治結(jié)合”的原則，注重路面長期性能和經(jīng)濟效益。

在實施預防性養(yǎng)護策略時，需要利用先進的檢測設(shè)備和技術(shù)，定期對瀝青路面進行全面的檢測，包括路面平整度、抗滑性、結(jié)構(gòu)強度等指標，及時發(fā)現(xiàn)路面的潛在問題。同時要對檢測數(shù)據(jù)進行深入分析，評估路面的使用性能和剩余壽命，為預防性養(yǎng)護提供科學依據(jù)。需建立瀝青路面性能預測模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當前路況，預測路面未來的性能變化趨勢，提前制定養(yǎng)護計劃。

針對瀝青路面的裂縫問題，采用灌縫、封縫等處理方式，防止水分和雜物侵入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，延緩裂縫的擴展速度。路面坑槽問題需要及時進行修補，恢復路面的平整度和抗滑性，防止坑槽的擴大和深化。針對車轍問題，可以采用微表處、熱再生等處理方式，以提高路面的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力。在瀝青路面上涂覆預防性涂層，如防水涂層、耐磨涂層等，有利于增強路面的防水性能和耐磨性能，延長路面的使用壽命[4]。

3.2 局部修補

局部修補方法是指針對瀝青路面出現(xiàn)的局部病害，采取相應的修補措施，以恢復路面的使用性能。該方法具有針對性強、施工靈活、成本較低等優(yōu)點，是高速公路瀝青路面病害處理的常用手段。

在裂縫局部修補過程中，可以使用吹風機或鋼絲刷清理裂縫內(nèi)的雜物和塵土，確保縫內(nèi)干燥、清潔。對于寬度較小的裂縫，可采用灌縫的方式進行修補。采用專用的灌縫膠或密封膠，通過灌縫機將材料均勻灌入裂縫內(nèi)，填滿縫隙。對于寬度較大的裂縫，可采用貼縫的方式進行修補，在裂縫兩側(cè)粘貼專用的裂縫貼，然后使用壓路機進行壓實，確保貼縫材料與路面緊密結(jié)合[5]。

坑槽主要是由于瀝青路面在行車荷載和水的共同作用下，路面材料逐漸剝落、松散而形成。在坑槽修補過程中，需要根據(jù)坑槽的大小和深度，劃定修補范圍，確保修補后的路面與原路面平順銜接，或使用切割機按照劃定的范圍進行切割，然后使用風鎬或挖掘機清理坑槽內(nèi)的松散材料和雜物。再清理干凈的坑槽底部和四周涂刷粘層油，增強新舊瀝青混合料的粘結(jié)力。然后將預熱好的瀝青混合料填入坑槽內(nèi)，使用壓路機進行壓實，確保填補材料與原路面緊密結(jié)合。

針對車轍問題，輕微的車轍可采用微表處的方式進行修補，在路面上攤鋪一層薄薄的瀝青混合料，然后使用壓路機進行壓實，恢復路面的平整度；而對于嚴重的車轍，需進行銑刨重鋪，可以使用銑刨機將車轍部分的路面銑刨掉，然后按照坑槽修補的方法進行處理。

3.3 整體翻修

整體翻修方法是指對出現(xiàn)嚴重病害的瀝青路面進行徹底的翻新重建，以恢復或提高其使用性能，包括舊路面銑刨、基礎(chǔ)處理、新混合料攤鋪、壓實以及后續(xù)養(yǎng)護等步驟，以從根本上解決路面病害問題。

舊路面銑刨是整體翻修的首要環(huán)節(jié)，其目的是去除損壞嚴重的瀝青面層，為新建路面提供平整的基礎(chǔ)。銑刨過程中，需要根據(jù)設(shè)計要求和實際病害情況確定銑刨深度，確保去除所有損壞層并暴露出堅實的基層，并保護未損壞的路面結(jié)構(gòu)，避免過度銑刨造成資源浪費。銑刨完成后需要對基層進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)并處理存在的病害，如裂縫、松散、軟弱等。對于裂縫，可采用灌縫或貼縫的方法進行處理。對于松散和軟弱區(qū)域，應進行局部挖補并用合適的材料回填壓實。

攤鋪前，需要根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的瀝青混合料類型，并進行嚴格的配合比設(shè)計。攤鋪過程中，注意控制混合料的溫度、攤鋪速度和攤鋪厚度，確保攤鋪均勻、連續(xù)，并要做好接縫處理，避免出現(xiàn)錯臺、離析等問題。攤鋪完成后立即進行初壓、復壓和終壓。初壓能夠穩(wěn)定混合料，防止推移和開裂，復壓可以提高混合料的密實度，終壓能夠消除輪跡，確保路面平整。壓實過程中選擇合適的壓路機類型和壓實方式，并嚴格控制壓實溫度、速度和遍數(shù)[6]。

3.4 加強新材料的應用

高黏改性瀝青是通過在普通瀝青中添加高分子聚合物、橡膠粉等改性劑，經(jīng)過特定工藝制備而成的一種高性能瀝青材料。它具有較高的黏度和優(yōu)異的低溫抗裂性能，能夠有效抵抗重載交通和惡劣環(huán)境對路面的破壞，主要應用于裂縫修補、坑槽填補等局部修補工程，能夠確保修補材料與原有路面的緊密結(jié)合，提高修補質(zhì)量，延長路面使用壽命。

高彈性瀝青是一種具有高彈性模量和優(yōu)異抗疲勞性能的瀝青材料，通過添加特殊的彈性體改性劑，可提高瀝青的彈性和抗疲勞性能，從而增強路面的承載能力和耐久性。其主要應用于重載交通路段和橋面鋪裝等關(guān)鍵部位，其高彈性模量和優(yōu)異的抗疲勞性能，可以有效抵抗重載交通對路面的破壞，減少路面的變形和開裂。

3.5 智能化技術(shù)的應用

在道路設(shè)計過程中，通過建立精確的路面結(jié)構(gòu)模型和材料性能數(shù)據(jù)庫，結(jié)合交通量、氣候環(huán)境等多因素，利用仿真軟件進行模擬分析，可以預測路面的使用性能和病害發(fā)展趨勢。該技術(shù)能夠幫助設(shè)計人員在早期階段發(fā)現(xiàn)潛在問題，從而優(yōu)化設(shè)計方案，提高路面的耐久性和安全性。

在道路施工過程中，應用智能施工機械可以提高施工質(zhì)量和效率。機械裝備先進的傳感器、控制系統(tǒng)和導航技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)精準定位、自動控制和智能調(diào)整，比如智能攤鋪機能夠根據(jù)實時監(jiān)測的路面溫度和厚度數(shù)據(jù)，自動調(diào)整攤鋪速度和厚度，確保瀝青混合料的均勻性和密實。

無人機監(jiān)控技術(shù)，為高速公路瀝青路面的施工過程提供了全新的視角和手段。通過搭載高清攝像頭和紅外傳感器的無人機，可以實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全方位、無死角監(jiān)控，不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題和隱患，還能夠?qū)κ┕べ|(zhì)量和進度進行實時評估，為項目管理提供有力支持。

在高速公路瀝青路面的養(yǎng)護過程中，通過利用激光掃描儀、紅外線熱像儀等先進設(shè)備，可以實現(xiàn)對路面病害的快速、準確檢測，能夠自動識別和定位裂縫、坑槽等病害，并生成詳細的檢測報告，從而減輕養(yǎng)護人員的工作負擔，提高病害發(fā)現(xiàn)的及時性和準確性。

自動駕駛養(yǎng)護車輛是智能化技術(shù)在路面養(yǎng)護中的前沿應用，其裝備了先進的導航系統(tǒng)和自動駕駛技術(shù)，不僅能夠在沒有人工干預的情況下完成清掃、灑水、噴涂等養(yǎng)護任務(wù)，還能夠在夜間或惡劣天氣條件下進行連續(xù)作業(yè)，提高養(yǎng)護效率和質(zhì)量[7]。

4 結(jié)束語

病害問題會對道路使用產(chǎn)生嚴重負面影響，所以需要明確病害問題的成因，進而采用科學的處理方法，確保病害問題能夠得到及時且有效的處置，全面消除病害問題，提升道路質(zhì)量與安全性，保證交通運輸行業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻

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