长益高速公路大修后路面早期病害防治对策

余正国

(湖南长益高速公路有限公司，湖南 长沙 410205)

0 前言

湖南长益高速公路于1998 年7 月1 日建成通车，是湖南高速公路网“六纵九横三环”中的第三横，东接长沙市岳麓大道，西至益阳资江二桥南引道与益常段相接，全长76 km，原路面为水泥混凝土路面。通车10 a 后，由于交通流量增长及超重、超载等原因影响，路面病害陆续发生，路况指标急速下降，养护维修任务日趋繁重。长益高速公路有限公司于2009 年先期启动对K72+030 ～K76+000 路段进行大修试验路施工。2011 年7 月对K14+400～K72+030 路段57.63 km 进行大修工程施工。大修后通车3 a 来，K14 ～K72 段由于新的路面采用长寿命周期理念的复合式路面结构(连续配筋砼基层+双改性橡胶沥青面层)，沥青面层平整密实，各项路况指标均优良。长益高速公路大修后通车条件大为改善，致使交通量急剧增长，加之设计缺陷及施工经验不足等综合因素影响，大修后路面也出现了一些早期病害。而K72 ～K76 大修试验段则出现较多的裂缝、车辙等病害。本文对长益高速公路大修后的交通量与沥青路面的技术状况进行调查，分析了大修后路面早期病害发生原因，结合长益高速公路实际情况，提出了具有针对性的防治对策，供其他高速公路沥青路面大修工程借鉴。

1 长益高速公路大修方案简介

1)K14 ～K73 段大修主线路面加铺方案为:

旧水泥砼路面病害综合处治+2 cm AC－10 隔离调平层+16 cm 连续配筋砼加铺层+1 cm 橡胶沥青粘结层SAMI+5 cm 双复合橡胶沥青ARHM－20下面层+4 cm 双复合橡胶沥青ARHM－13 上面层。

2)K72 ～K76 大修试验段采用了多种大修处治方案，具体见表1。

表1 K72+030 ～K76+000 段现有路面结构表

2 路况调查与分析

2.1 交通量调查及荷载分析

根据长益高速公路交通流量观测点统计数据，2014 年8 月年长益高速公路日均交通量已超2.2万辆，与原设计交通量(设计年限内一个车道的累计当量轴次为2.764×107次)相比，处于超负荷状态。现有交通量和交通量轴载情况见表1、表2，其中表1 中交通量观测时间为2014 年8 月15 ～8 月16 日48 h。

表1 现有交通量调查情况

表2 现有交通量轴载情况

2.2 路面技术状况调查

大修完成后，长益高速公路有限公司委托相关检测机构按季度、年度对大修路段路面技术状况进行跟踪调查，实时掌握大修后路面的技术状况。

2.2.1 路面破损状况

大修后近3 a 来K14 ～K72 段路面破损调查数据见表3，PCI 变化趋势见图1。

表3 近3 a 路面破损状况PCI

由表3 可知，路面破损状况评定等级为优，整体路况为优等。从图1 可知，近3 a 路面破损状况呈递减趋势，且右行车道较左行车道衰减幅度更大。从现场调查的情况可以看出，裂缝类病害在全线均有分布，主要表现为横向、纵向裂缝，个别路段的裂缝发展成局部小坑槽。

图1 长益高速公路近3 a PCI 值

2.2.2 路面车辙

大修后近3 a 来K14 ～K72 段的车辙检测数据分析可知(见表4)，长益高速公路K14 ～K72 大修段2012 年、2013 年左幅行车道车辙平均深度分别为2.56、4.45 mm;右幅行车道车辙深度分别为2.89、4.71 mm。车辙深度较浅，总体处于优等。

表4 近2 a 路面车辙状况 mm

2.2.3 路面平整度

长益高速公路近2 a 路面平整度检测结果如表5 所示。由表5 可知，长益高速公路左、右幅行车道路面行驶质量指数平均值为93.39，总体为优。

表5 近2 a 路面平整度状况 (m·km－1)

2.2.4 路面抗滑性能

2012 年和2013 年路面抗滑性能检测结果如表6 所示。由表6 可知，长益高速公路左、右幅行车道路面抗滑性能均为优等。

表6 路面抗滑性能调查结果(SFC)

3 早期病害调查及原因分析

3.1 K14 ～K72 段病害调查及原因分析

该段由于采用了“旧砼板综合处治+连续配筋砼补强层+应力吸收层+9 cm 沥青面层”长寿命复合式路面结构，通车3 a 来，目前路况总体很好。经调查，仅少数局部路段出现了一定程度的横向裂缝等路面早期病害。分析其特征为反射裂缝，其原因是旧砼板接裂缝反射上来，或者连续配筋砼由于混凝土不均匀、施工差异性造成其自身出现较宽的收缩裂缝后反射到沥青面层。

3.2 K72 ～K76 大修试验段病害调查及原因分析

K72 ～K76 段通车后很快就出现了早期病害，主要的病害为:裂缝、车辙两类。

3.2.1 裂缝病害调查及原因分析

长益高速公路K72 ～K76 大修试验段出现大量的反射裂缝(除K75+368 ～K76+000 左侧外)，平均5 ～10 m 就有1 条横向裂缝，部分路段有较规则的纵向接缝，也就是说原旧砼板的所有接裂缝几乎全部反射上来。很明显由于加铺的仅为带传力杆的普通素砼板或直接加铺，存在的大量接缝，而素砼板上仅仅加铺了较薄的沥青面层，虽然做了一层应力吸收层，但在车辆行车荷载、温度荷载的作用下，在沥青层内部产生了较大的水平拉应力和垂直剪应力，导致了旧砼板的接裂缝很快反射上来。

而K75+368 ～K76+000 段(左侧)是采用了旧砼破碎稳固或破碎清理的方法来处治旧砼板，基本解决了旧砼板接裂缝反射的问题，虽然贫砼基层也可能开裂，但其强度远远低于素砼板，其开裂的严重程度远小于素砼板。同时，K75+368 ～K76+000 段(左侧)加铺的沥青层较厚达18 cm，还设置一层1 cm 厚的应力吸收层，因此该段的横向裂缝很少，只有少数2 ～3 条。

3.2.2 车辙

通过现场调查表明，长益高速公路K72 ～K76段出现了较明显的车辙，其中K72 ～K73 右侧行车道较为严重，车辆最严重的地方达到30 ～40 mm，平均车辙深度达到15.23 mm，其他路段的平均车辙深度在6 ～10 mm 左右。根据调查结果。K72 ～K73右侧行车道已发展成流动性车辙，其他路段仍为压密性车辙。

路面车辙主要为压密型车辙和磨耗型车辙两种类型(见图2)。分析认为，在汽车荷载的作用下，沥青混合料会进一步挤密，空隙率降低，路面会产生一定压密型车辙，长益高速公路的车辙前期主要为压密型车辙，经过运行1 ～2 a 后，路面压密过程已基本完成，而后车辙的发展将以流变型车辙为主。目前车辙的程度较浅，总体处于优的水平，不会影响到车辆正常通行和安全。但右幅行车道大修试验段K72+000 ～K73+000 车辙相对较深，平均车辙深度已达到15 mm，已经主要表现为流变型车辙，尽管目前对道路通行没有明显影响，但可能影响交通安全，应加强监控，当车辙深度超过20 mm 时应考虑进行专项处治。

图2 车辙病害

4 防治对策

4.1 大修试验段防治对策

长益高速公路大修试验段(K72 ～K76 段)是2009 年修筑的，目前损害严重，从其损坏原因来看，其结构设计采用“普通水泥混凝土+薄沥青面层”的结构方案有一定的问题，“应力吸收层+薄沥青面层”难以达到防反射裂缝的作用。作为试验路段，其经验值得进一步分析总结，也达到了试验路的目的。根据试验段的实际情况，提出如下基于短期、中期、长期的防治对策:

1)短期对策(中修对策):

对裂缝进行灌缝，并用抗裂贴防水。有效防止雨水下渗，对下面脱空压浆处理。短期可采用“热再生4 cm 原路面、并加铺2 ～3 cm 新改性沥青SMA－13”或“旧沥青路面病害处治(深车辙路段应铣刨重铺)+防裂应力吸收层+4 cm 改性沥青SMA－13”的方案处治。

2)中长期对策(大修对策):

旧路处治方案:将表面6 cm 厚橡胶沥青混凝土面层挖除，将旧砼板(原砼板+2009 年加铺的砼板)破碎，可采用共振破碎或多锤头破碎的破碎方式，破碎后表面贯入改性乳化沥青，后碾压，形成一个柔性基层。

加铺方案:8 ～10 cm 加纤维沥青稳定碎石+6 cm 厚改性沥青AC－20C+4 cm 厚改性沥青SMA－13。必要时，可加铺一层结构补强层，可采用水泥稳定碎石基层或沥青稳定碎石基层。

4.2 主线大修段(K72 ～K76 段)防治对策

对于该段出现的一些情况，提出以下短期、中期防治对策:

1)短期养护对策(日常养护):用抗裂粘等材料封缝，防止雨水进入，对较宽的裂缝，还要先灌缝。

2)中长期对策(大中修):对裂缝进行处理，对两砼板间、旧砼板与基层间出现脱空、旧砼板与基层出现的脱空，采用压浆处理;之后设置一层防裂应力吸收层，再加铺一层4 cm 改性沥青SMA－13。

5 结语

1)长益高速公路大修后，交通量急剧增长，路面已处于超负荷工作状态。

2)全线路面破损状况、车辙、平整度和抗滑性能总体均处于优等水平，通车3 a，主线大修段整体路用性能良好。但大修试验段局部路段出现了一定程度的裂缝、车辙等路面早期病害。

3)通过长益高速公路主线大修段、大修试验段的经验教训，可以看出:在重载重交通高速公路上“旧砼+素砼+薄层罩面”的方案难以解决“白+黑”的反射裂缝问题;而采用“旧砼破碎稳固+补强层+厚沥青面层”和“调平隔离层+连续配筋补强层+2 层沥青罩面层”这两种旧砼处治方案是可行的，在保证结构承载能力和疲劳性能的前提下，能有效地防止或延缓反射裂缝的产生。

4)大修试验路段可采用相应的短期、中期、长期养护对策，大修主线可采用相应的短期、中期养护对策，有效地提高路用性能、提高使用寿命。

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