高速公路沥青路面的常见病害及日常养护

马春雷

摘 要：改革开放后国民经济的利好发展和投资方式的多样性，我国的高速公路建设经过迅猛发展并已经具备相当规模。同时，随着汽车生产行业质的变化及物流增加，路面交通超负荷运转，对路面交通提出了越来越高的要求，特别是对沥青混凝土路面的需求。这也伴随着各种路面病害随即出现。路面作为高速公路的面子工程，除要求具备高效的运输效率、行驶的舒适性外还包括各种车辆行车的安全性。沥青混凝土路面为典型的柔性路面结构，其使用性能主要依据设计要求、外界自然环境、交通量增涨幅度以及施工质量，减少沥青路面早期病害，除合理设计路面结构，主要管控在原材料及路基前期施工质量。

关键词：病害；专项养护；裂缝；车辙；翻浆

1 沥青路面损坏形式

1.1 路面开裂

常见开裂包括横向、纵向裂缝及不规则网状开裂。

1.1.1 横向开裂：开裂方向与行车轴向垂直，且规律分布，裂缝宽度较窄，深度较浅；

1.1.2 纵向开裂：开裂方向与行车轴向平行，段落较长或小段断续分布，没什么规律，裂缝较宽且深，有时可开裂到下承层；

1.1.3 网状开裂：路面局部成片网状裂开，裂缝较窄较浅，开裂处常伴有区域沉降现象。

1.2 路面车辙

路面沿行车方向出现长条状凹陷或褶皱，平整度下降，常出现在行、超车道渠化交通轮胎碾压带。

1.3 路面水损

路面出现不规则坑槽，结构层成片松散，路面边部常伴有碾压飞脱的碎石，严重的雨后出现翻浆、唧泥现象，严重影响路面美观和来往车辆的安全。

2 沥青路面病害产生的原因

2.1 路面开裂

2.1.1 路面结构内部因素导致开裂：由于沥青路面处在各种自然环境中，作为沥青混凝土结构中的胶结料对周围温度的敏感性很强，在低温及外力瞬时作用下，沥青胶结料主要表现为弹性形变；在高温及长时间荷载作用下，沥青胶结料的形变主要是塑性；而在温度更低或严寒状态时，又表现出一定的脆性。沥青胶结料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，而在冬季气温骤降时沥青胶结料的应力松弛低于温度应力增长，同时劲度增加，当应变超过胶结料的极限抗拉强度或极限拉伸应变时便会产生开裂。对于昼夜温差大温度变化剧烈的地域，温度反复升降極易导致沥青胶结料的应力疲劳，极限拉伸应变变小，再加上沥青老化应力松弛性能降低产生开裂，这种温度裂缝也就是我们常说的温度疲劳裂缝，其主表现为横向裂缝形式，也就是说裂缝会随着路龄的增长而不断增加。

2.1.2 外界因素导致的开裂：主要表现为下承层本身强度过高造成断裂，或施工缝未处理而向上一结构层反射的开裂，形成此种裂缝主要是存在外部反射源。当沥青路面结构层的抗拉应力不足以抵抗路面通行车辆轮胎动载反复碾压造成的弯拉应力时，发生断裂而最终形成表面层开裂。这种开裂常表现为位置对应，从出现断裂层到表层开裂是贯通的。这主要是由于下承层在沥青面层施工前未曾处理或处理未到位遗留下的隐患造成。

2.1.3 前期施工质量不过关：主要表面为路基不均匀沉降或路基填料滑动产生开裂而影响到路面结构层。路基施工过程中质量控制不严格，随着时间的推移出现了不均匀的沉降或局部的沉降；或路基填料内摩擦力失稳导致整体路基沿软弱层面滑动，应力超过基层和面层的抗折强度时形成开裂，这种开裂多表现为纵向开裂，严重的可出现台阶状甚至整体路基滑出路线之外。

2.2 路面车辙

（1）受外界因素影响，渠化交通、路面交通量增大、超限超载严重等，在外部温度差异变化中，行驶车辆轮胎的冲击作用超过路面结构层的抗压强度，而产生包括沥青结构层在内的各结构层的永久破坏。这常出现在通车时间长、设计标准较低的高速路面中。这种车辙形成的宽度较大，两侧没有隆起现象，沿行、超车道往往形成破坏性的损害。

（2）沥青胶结料滑动变形，主要是在高温多雨环境下，由于沥青路面黑色材料在太阳长期照射下高温吸热，又加上车轮碾压的反复作用下，荷载应力超过沥青胶结料的极限稳定度强度，产生流变性并在不断累积形成车辙。在车轮作用部位处下凹未作用处车道两侧则反向隆起，尤其是在弯道处有明显的向外推挤，严重的往往形成波浪状层层扩展，此类车辙表面较浅，通常多发生在沥青结构层中。

（3）沥青混凝土路面各层碾压不密实，在通车后随着交通量增加反复碾压形成的车辙。这主要是由于在沥青路面施工过程中没有充分压实或片面为追求平整度减少碾压遍数；或在低温、遇到降雨等温度骤降情况下强行施工，造成路面碾压环节压实度不够、空隙率大。通车后在动载渠化交通反复碾压达到极限的空隙率后才趋于稳定，空隙率不断减小，等于是后期压实变形致使通车的路面平整度迅速下降而形成的车辙。

2.3 路面渗水

搞工程建设离不开水，但水对路面的破坏作用也不容忽视，尤其在以沥青胶结料为主材的路面结构形式中形成病害的数量占很大比重，甚至已经到了逢水必治的现状。由于沥青混凝土结构设计是由各种填料、粗细集料掺配的级配式结构，难免各种集料之间存在空隙，如果控制不好级配组成形成间隙，这就给了水害可乘之机。常见的水害主要表现为雨季路面表面存水、间隙式过水、路基内毛细水或低凹坑槽处、车辙存水等情况。在车辆每一次行驶过程中，浸水处在车轮动荷反复碾压下形成负压，使水分一次次冲刷着表面层沥青混凝土结合料，包裹在粗集料表面的沥青薄膜在水动力冲刷下逐渐从粗集料表面剥离，最终导致粗集料与细集料之间的沥青胶结材料的黏结力丧失，使得各种集料间分离而松散，沥青混凝土结合料不再是一个整体。特别是在高温多雨地区尤其明显，破损在车轮来回作用下逐层向下扩展，松散的集料在动荷载反复作用下对下层产生碾磨、挤压，当应力超过基层结合料的强度时，其中的部分粉质料如水泥、石灰、粉煤灰以及粉质部分便成为稀浆，涌向路面形成唧泥、翻浆。

3 对沥青路面病害的防治

3.1 路面开裂

沥青路面开裂后的主要危害是雨季时水不断从裂缝浸入，致使基层甚至路基软化导致路面承载力下降产生病害。

3.1.1 沥青胶结料的性能影響

沥青胶结料的低温稳定性是决定路面开裂的主素，其中基质沥青指标又是决定沥青胶结材料的关键，在基质沥青的三大指标中，针入度、低温延度是影响开裂的重要指标；其次沥青中含蜡量的多少也影响拉伸应变化，含蜡量多脆性增加温度敏感性变大，越容易发生裂缝；再随着时间推移，沥青中轻质油分的挥发、氧化分解等老化现象越严重裂缝出现的越早。因此对沥青的检测特别是常规指标，在使用前一定要严格检验，特别是应用于日夜温差变化大的地区，或高温多雨、干燥严寒地区，不同标号基质沥青检测不合格的坚决不予使用，不适合使用沥青作为路面胶结材料的坚决不使用。

现在许多国家或部门通过对基质沥青加入改性剂进行改性，改变基质沥青性能，提高沥青高温稳定性，以提高沥青胶结料的路面性能，也可大大提高沥青混凝土在路面结构应用中的范围，特别是对一些极端地区气候的应用。

3.1.2 沥青混凝土级配组成对路面开裂的影响

相比于油石比，沥青混凝土结合料中各种集料级配组成同样对稳定性起到至关重要的作用，特别是粗集料排列的结构形式影响较大，不同级配的组成可得到不同作用性能的混凝土。级配的组成要经过多次的试验验证，同时，配合比确定后也不是保持不变的，可以根据实际情况进行微调。现在的施工单位越来越重视各种集料的组成，为保持沥青混凝土混合料的性能恒定，结构稳定，从原材料材质选择到加工生产都有专门的配套单位。

3.1.3 基层的影响

控制刚性及半刚性下承层、基层裂缝的产生，防止裂缝向沥青面层延伸。在基层施工中严格控制粉料用量，在保证强度要求的前提下，优化级配结构，减少水泥、石灰等材料的用量，减少施工过程中由于强度过高产生的开裂。对施工完成的基层等下承层，预留足够长的养生时间让其充分发育增长强度，该曝露问题的让其及时出现，不留隐患在下一步沥青路面施工中。严禁已施工完成的基层过冬，避免发生冻融和表面松散情况发生。在沥青路面施工前要有专人对全线的基层进行细致排查，对出现各种裂缝要详细统计。并针对不同裂缝分析原因，找到相应的处理方案，对裂缝补强或增设防止反射的特殊结构材料缓和分散裂缝的发展速度。

在沥青混凝土面层摊铺前，对下承层出现松散部分要坚决清理干净，不留薄弱层面。对不合格的下承层要坚决返工处理。

3.2 路面车辙

根据路面车辙产生的原因，对沥青混合料组成中粗集料的采用提出很高的要求，特别是作为路面功能最直接体现的表面层用料，对沥青路面用碎石在原材料采用上尽可能采用压碎值高、强度高的石料。现在路面设计表面层普遍使用强度高的玄武岩或灰绿岩等高强度的石料。

在施工过程中严把质量关，对确定的压实工艺要坚持执行。不能因为追求平整度而人为减少碾压遍数，致使压实度降低、空隙率增加。施工中要避开雨天、气温骤降等天气，提前做好预控工作，对遇到的突发气候不能强行施工，该废弃的成品料坚决废弃，不可强行摊铺而留下质量隐患。

3.3 路面渗水

分析渗水原因，切断水浸透的路径，优化集料的级配组成，提高沥青路面的抗渗性能，尤其是沥青路面表面层，严格控制配合比空隙率，面层设计最少有一至两层密级配结构。在沥青路面施工过程中，要严格避免雨天施工，对被雨水浸泡的沥青成品料坚决废弃。摊铺后及时跟进碾压，避免低温施工或为追求平整度减少碾压遍数，人为增大沥青混合料的空隙率，增加渗水机率。对通车后已经出现裂缝的沥青路面，及时进行处理，用灌缝料进行灌缝，防止雨水的渗入。

通过改善沥青黏附性能，增强沥青裹覆集料能力，提高抗水损强度，在混合料拌制过程中可增加碱性填料或抗剥落剂，通过改性增加沥青黏度等手段增加沥青黏附力。

对进入结构层的渗水及时排出，在路面结构中边部可设置排水通道，使进入面层的水及时迅速排出路基。边部路缘石设置排水孔，在硬路肩下设置碎石透水层或盲沟，都是及时排水的解决途径。

4 日常养护工作

一条高速公路建成通车后，管理工作的重心开始转向日常养护，对一些轻微病害及时进行修补。

4.1 路面开裂

路面裂缝是高速公路运营后最先出现的病害，路面开裂随着雨水的浸入，各种损害相继出现，所以对此应引起足够的重视。当裂缝出现后，对轻微的可用特制的灌缝料进行灌缝处理。施工前做好高速公路通车条件下的安全保通工作。对裂缝要清干净，结束后为保证及时通车可在上面撒一层碎石屑，防止来往车辆将灌缝料粘起带走。对局部出现的网裂，可视开裂情况而定，对小面积的可涂刷一层，对大面积开裂且裂缝较深的特别是纵向开裂，一定要分清原因再做处理，必要时可进行挖除换填处理。

4.2 路面坑槽

路面出现的坑槽要进行切割后挖除，依照“圆洞方补”的原则对路面坑槽进行修补。根据受到破坏面积，人工用切割机进行切割，为保证路面美观，对切除的路面要做到方方正正。清理干净后，涂刷乳化沥青一层，摊铺同型号的热沥青混凝土，最后用小型压路机或振动夯进行压实。

4.3 路面翻浆

对严重的路面翻浆要查找分析原因，制定相应的处理方案后再进行实施。如果是由于沥青路面局部松散且情节较轻的可在破损处切割挖除换填处理。对由于下承层损坏引起的要对基层进行处理，通过路面压浆，注入膨胀性黏结料层对路面托空区压浆替换出层间水，或对空洞进行填实防止水分的渗入。破损严重要的对整体路面进行开挖换填相应结构层强度高的结构层，当强度达到设计要求后，再摊铺沥青混凝土。

4.4 路面车辙

由于路面强度不够造成沉降形成的车辙，对破坏层挖除后进行处理，依照路面翻浆的处理方案。由于路面沥青结构层不稳定形成的车辙，可对产生车辙部位用铣刨机将车辙铣掉后，重新摊铺合格的沥青混凝土。

5 结束语

高速公路在国民经济中占据的位置越来越重要，作为高速公路的管理者一定要做好后期管养工作，及时高效处理路面病害，为社会大众维护出一条安全、快捷的高速通道。

参考文献

[1]蔡骏，蒋立政.高速公路沥青路面常见病害的成因分析及养护对策[J].工程与建设，2006，20（1）：81-83.

[2]何启奎.高速公路沥青路面主要病害及养护方法的研究[D].大连理工大学，2003.