高速公路沥青路面常见病害原因分析及处治技术要点

王金伟

(福建省高速公路集团有限公司宁德管理分公司，宁德 352100)

0 前言

宁武高速公路建成通车以来，随着运营时间的推移，交通量的增长及使用频率的增加， 高速公路路面病害也出现不同程度的损坏， 直接影响高速公路良好的服务水平，对行车的舒适性、安全性造成很大的安全隐患。 故消除沥青路面病害是公路养护中是非常重要的内容之一。笔者结合多年来在宁武高速公路养护过程中对沥青路面病害的日常检查、定期检查，对高速公路沥青路面病害的原因进行分析总结， 归纳出沥青路面病害处治的技术要点， 为今后高速公路路面病害处治施工提供基础性的技术支持，保证高速公路优美的行车环境，最终提高高速公路的经济效益和社会效益。

1 工程背景

宁武高速公路K30+000-K93+500 及屏南连接线K600+000～K28+500，自2012 年通车以来，交通量逐年增加，路面的使用频率随之加大，路面裂缝、坑槽、松散、沉降、车辙、等病害时有发生。 根据福建高速集团公司宁德管理分公司对宁武高速公路路面日常养护的工程数量统计分析，坑槽修补13600 多个、裂缝修补6800 多米，沉降车辙共600 多处，投入成本1200 万元。

2 高速公路路面病害的检查

宁武高速公路及屏南连接线的路面病害检查分为日常检查和定期检查。

2.1 日常检查

高速公路路面日常检查主要目的是为了及时发现路面的病害及损坏程度，对出现的路况不良情况进行记录，并对其迅速作出判断和处理，掌握、收集道路路况和交通信息，为制定养护对策提供依据；并通过及时掌握道路使用状况，建立养护日志，完善养护管理系统，编制养护计划积累资料，为建立科学的路况评价提供基础资料。

(1)检查的实施及频率

按照养护技术规范规定和相应的要求， 路面病害日常检查由养护站负责实施，每天一次，双向全程。

(2)检查方法

路面日常检查每次需1～3 名养护技术人员， 工作人员必须穿戴养护工作服，携带卷尺及检查锤等工具，辅以摄影或摄像器材。 上路巡查控制车速为40km/h，必要时可停车检查，注意掌握道路技术状况，并填写日常检查记录表(如表1 所示)，发现路面有坑槽、裂缝等影响行车安全的病害，要尽快做好布控并采取安全疏导措施。

表1 日常检查记录表(单位：宁德养护中心，检查时间：2018.5.12，天气：晴)

裂缝的测量采用实地量测的方法： 沥青混凝土路面裂缝，测量其长度，均按0.2m 宽度计算其面积；坑槽测量采用实地量测其面积的方法，附草图及照片。车辙按照其实地量测长度乘以0.4m 宽度计算其面积，附草图。 对于车辙、沉降、坑槽等病害发育地段，要分析其原因，重点记录。

(3)路面日常检查的内容

巡查技术人员在巡查过程中要详细记录路面各种病害、 损坏程度和存在的安全隐患以及病害是否危及行车安全。对于发现的路面病害，应认真填写病害调查统计表(表2)。

表2 沥青混凝土路面病害调查表(单位：宁德养护中心，调查时间：2018.8.15，天气：晴)

2.2 定期检查

高速公路路面定期检查主要目的是运用各种仪器设备对路面状况各种指标进行检测， 以了解当时的路面状况，作为制定养护处治方案的依据，并为建立路面管理系统积累数据，以便进行科学的管理。

(1)检查的实施及频率

按照养护技术规范规定和相应的要求， 路面病害定期检查由养护中心负责实施，每年一次，异常气候应增加检查频率。

(2)检查方法

按照公路技术状况评定标准和相关技术规范规定的频率、方法和内容进行定期检测和全面检查；采用人工目测与检查工具、检测仪器设备相结合的方式，配以信息化手段进行。

(3)路面定期检查的内容

定期检查主要包括路面破损状况、路面结构强度、路面平整度、及抗滑能力等四项内容。养护专业技术人员按照养护技术规范要求对以上四项内容进行检查， 并在现场做好检查记录(含书面文字记录和影像记录)，并签字确认。 对有病害、缺损或其它情况的路面结构，应在其适当位置或病害位置做出标记，并拍照或录像留存。

3 高速公路路面病害的原因分析

3.1 沥青路面开裂的原因

沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的。影响裂缝轻重的程度的主要因素有： 设计因素、 施工因素、沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件(特别是冬季气温及其变化量)、交通量和车辆荷载以及运营使用的时间等等。

(1)路面龟裂或网裂

路面出现不规则裂缝后，没有得到及时处理，很多不规则的裂缝就会发展为龟裂(图1)或网裂(图2)，原因分析如下：

①路面结构设计不合理或厚度不足， 使路面的强度明显不能满足行车要求，在行车荷载的作用下，沥青路面很快就开裂。

②沥青路面施工质量控制不好。 如沥青混合料的配合比不合理、油石比过小、矿粉过少、拌制沥青混合料时温度控制不好、沥青与矿料之间的粘结力下降、碾压密实度不足、无机结合料稳定土类基层没有拌合到底，底部留有素土夹层等原因，均会直接造成沥青路面的开裂。

③路面出现裂缝未及时封堵，雨水下渗后，在行车轮胎的强力泵吸作用下，基层灰浆被吸出，导致基层破碎松散，沥青层破坏而下降，造成路面龟裂网裂。

图1 龟裂

图2 网裂

(2)路面纵向裂缝

裂缝走向基本与路中线平行， 裂缝长度与宽度不一(图3)，其原因分析如下：

①地基和填土在横向不可避免的不均匀性， 特别是在有表面水渗入地基的情况下， 沥青路面会产生一些细而短的纵向裂缝。

②路基施工不规范， 在填挖交界面没有按规范要求挖好台阶，使路基产生侧向位移，破坏路面基层产生路面纵缝。

③路基的压实度不均匀， 路面不均匀沉降引起的路面纵向裂缝。

④沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在行车荷载作用下，容易形成纵逢。

图3 纵向裂缝

(3)路面横向裂缝

裂缝与路面中心线基本垂直，逢宽不一，缝长有贯穿或不贯穿路幅的(图4)。 其原因分析如下：

①基或填土路堤纵向不均匀沉降(如在桥梁、涵洞或通道两头由于填土固结沉降引起的横缝)，或由于车辆严重超载致使沥青面层或半刚性基层内产生拉应力， 超过其疲劳强度而产生的横向裂缝。

图4 横向裂缝

②季随着温度的下降， 沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长， 面层材料中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限应变， 沥青面层就会产生横向开裂。

③半刚性基层的裂缝或刚性路面的接缝会在沥青路面上产生放射裂缝。

④于气温反复升降的缘故， 在沥青面层中产生的温度应力经过日复一日的反复作用， 沥青面层会产生疲劳开裂。

3.2 沥青路面产生坑槽的原因

坑槽是沥青路面常见的病害之一， 是路面破坏行车的深洼，深度一般大于2cm，面积在0.04㎡左右(图5)。

沥青路面出现坑槽的原因很多， 而水是产生坑槽的重要因素之一。由于沥青路面施工中存在质量缺陷，降水进入沥青面层后， 滞留在路面内的水在大量高速行驶车辆的作用下，可能产生以下几种破坏现象。

(1)表面层产生坑洞：降雨过程中，雨水进入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中； 在大量快速行驶车辆作用下，一次次产生水压力使沥青从碎石表面剥落下来，使局部沥青混凝土松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑洞。

(2)表面层和中面层同时产生坑洞：降水过程中，水渗入并滞留在表面层和中面层内， 在大量快速行驶车辆的作用下， 使此两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生不规则裂缝，变形和向外侧推挤产生坑洞。

(3)降水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量快速行驶车辆的作用下， 水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰浆，被行驶的车辆挤压到路面上产生坑洞。

图5 坑槽

3.3 沥青路面松散产生的原因

(1)常温季节，由于沥青混合料运输中途时间过长，未加保温，或工地堆放时间过长，沥青混合料温度低于摊铺和碾压所要求的温度。

(2)沥青混合料拌制过火，沥青结合料失去粘结力。

(3)沥青混合料的集料潮湿或含泥量大，使矿料与沥青粘结不牢，或冒雨摊铺，沥青粘结力下降造成松散。

(4)沥青混合料油石比偏低，细料少，人工摊铺搂平时粗料集中，表面不均匀，造成松散。

(5)低温季节施工，路面成型较慢或成型不好，在行车作用下，嵌缝料脱落，轻则掉渣，重则松散。

3.4 沥青路面沉陷产生的原因

(1)大面积沉陷是由土基或填方路基的不均匀沉降或局部滑移引起的，小面积沉陷是由于基层强度不够，在行车荷载和自然因素等作用下形成的。

(2)刚性桥台结构物与柔性路堤连接处，在行车荷载的反复作用下， 填土自身固结变形及填土地基在填土自重作用下产生的沉降。

3.5 沥青路面车辙产生的原因

(1)沥青混合料热稳定性不足。矿料级配不好，细集料偏多，集料未成形嵌锁结构以及沥青用量偏高等。

(2)由于雨水渗透侵蚀基层表面的粉料，使其软化进而形成车辙。

(3)沥青面层的压实度不够，在行车荷载的作用下轮迹处被进一步压密而出现下陷也是形成车辙的原因。

4 高速公路路面病害处治技术

4.1 高速公路病害处治作业安全布控方案

病害处治布控作业按短期养护布控作业， 实施根据护栏损坏处桩号， 在紧急停车带内行驶至距警告区上游50～100m 处(现场布控采用5～10m)，开启警报器导向灯；安全员戴安全帽携带指挥旗迅速下车进入紧急停车带，引导通行车辆减速改道； 作业车辆继续前进至警告区停车，施工人员进入紧急停车带放置第一块标志；第一块标志放好后，安全员迅速移动至作业车处，随标志车行驶至第二块标志上游50～100m 处下车 (现场布控采用5～10m)，继续引导通行车辆减速改道，同时，施工人员放置第二块标志，依次类推，直至摆好警告区内所有标志；警告区标志摆放完毕后， 施工人员应立即从紧急停车带向主车道上开始摆放隔离设施， 安全员同时撤至隔离区内引导车辆减速改道行驶。施工人员与此同时，尾随作业车辆完成过渡区、缓冲区和工作区，直至整个施工区域封闭设施的摆放。

4.2 沥青路面裂缝病害的处治

(1)沥青路面龟裂与网裂缝的处治

因沥青性能不好，或路面设计使用年限较长、油层老化等原因出现大面积裂缝，此时若基层强度尚好时，通过技术经济比较，可以采用以下方法：

①乳化沥青的稀浆封层，封层厚度宜为3～6mm。

②加铺沥青混合料上封层， 或先铺设土工合成材料后喷洒沥青，再在其上加铺沥青混合料上封层。

③改性沥青的薄层罩面。

④单层沥青的微表处治。

(2)沥青路面的纵缝与横缝的处治

①裂缝宽度在5mm 以内： 用空气压缩机压缩空气对着裂缝处从一端向另一端往返吹几次， 直至无杂物出现为止，并将吹出的杂物清扫干净；然后将乳化沥青从缝的一端开始灌注， 当缝中即将有乳化沥青溢出时再往前移动， 如此徐徐前进， 直至将整个裂缝充满乳化沥青为止， 最后将筛好的石屑或细砂撒到裂缝中， 即可开放交通。

②缝宽在5mm 以上：用切缝机沿裂缝破损的边缘切成规则形状，除去沥青路面；如果基层出现裂缝，应对裂缝进行清理后采用灌注水泥浆或水泥砂浆等方法处理；用热拌沥青混合料填入切割的断面，分层压实，并保持与两侧路面平顺连接。

4.3 沥青路面坑槽病害的处治

沥青路面坑槽病害处治方法分为两种： 热拌材料修补法与沥青冷料修补法。

(1)热拌材料修补法

①按“圆洞方补，斜洞正补”的原则，用直尺划出修补坑洞的轮廓线，开槽应挖到稳定部分，槽壁垂直，松动材料要清理干净， 挖出的坑洞要规整， 应为长方形或正方形。

②填补用的混合料级配类型原则上应与原路面结构、层次一致。 在填入混合料前，必须用电吹风或压缩空气将坑槽内的浮灰或零散粒料清理干净。

③在干净的的槽底、槽壁上薄刷一层粘结沥青，随即将拌合好的沥青混合料填入槽内，如坑槽深度很深，应分层填料分层碾压，粗细混合料应摊铺均匀，坑槽边缘填入细料，填入的混合料留有虚方量，一般为坑槽容积的15%～20%。

④符合填料标准后， 将坑槽边缘周围的废料清理干净并回收，用压路机静压，先压缝处1～2 遍，后压中心，最后用振动压路机压3～5 遍， 先压横向后压纵向来保证修补处的密实度和平整度。

(2)冷料修补法

冷料修补的挖槽方式方法一致， 槽底清理干净涂上粘层油，填上常温混合料，松铺系数为1.1～1.3；振动压实后即可开放交通。

4.4 沥青路面松散病害的处治

(1)对大面积松散路段，可在气温较高时，把松散的部位清理干净，喷布沥青后撒石屑或粗砂，用轻型压路机压实。

(2)对于黏结料老化造成的松散，应将松散全部挖除，然后重做面层。

4.5 沥青路面沉陷病害的处治

(1)若路面局部沉陷并伴有裂缝，可在沉陷处刷粘层沥青，再用沥青混合料填补压实整平即可。

(2)路基沉陷导致路面形成坑槽，应按坑槽修补的方法自治。

(3)因基层结构遭到破坏而引起的沉陷，应先处治好基层，再重做面层。

(4)采用注浆加固。

4.6 沥青路面车辙病害的处治

(1)因车辆行驶推移而产生的纵向车辙，应将车辙处铣刨清除，然后重铺沥青面层。

(2)路面受到横向推挤形成的横向车辙，可将凸出部分消除，在波谷涂刷粘层沥青并填补沥青混合料找平、压实。

(3)由于基层强度不足、水稳定性不好，应对基层进行补强后重新铺筑新面层。

5 结束语

通过对宁武高速公路路面病害处治的原因分析与处治要点的总结， 笔者做好高速公路路面病害处治工作必须贯彻“预防为主，防治结合”的方针，必须采用新技术、新材料、新工艺、新设备，这是路面病害治理的质量保证。

建立路面病害的资料档案及时分析病害原因， 努力推行并建立合理、高效的路面机械化养护方式，不断提高机械的配备率和机械作业的占有率， 是保证路面养护的速度与标准。

建设一支高速公路现代化养护管理队伍，变静态养护为动态养护，达到路面处治的高质量、高效率、高机动性。