公路路基路面病害的科学检测及预防养护方法分析

文/鞠作斌

1 前言

根据2019年底我国经营性公路的统计情况，截至2019年底全国经营性公路里程7.72 万公里，建设投资达48546.1 亿元，债务余额28387.6 亿元，年通行费收入3628.9 亿元，年支出总额5963.8 亿元，各类公路通行收费收支缺口高达2334.9 亿元。大部分的支出费用用于公路养护及维修，可见公路路基路面养护在经营性公路投资及运营管理中是主要的负担。因国内公路建设资金主要来源于政府财政及社会资本投资等，公路路基路面的养护工作无形中就加重了政府财政的负担。由此，研究公路路基路面病害的科学检测及预防养护方法对降低路基路面养护成本有着重要意义。

2 公路路基路面中的常见病害

公路路基路面中常见的病害主要有路面裂缝、车辙、坑槽、泛油、磨光、松散、麻面、拥抱和波浪、沉陷等。其中路面裂缝作为常见公路路基路面病害，其分为纵向裂缝、横向裂缝、网裂、块状开裂、拥挤开裂、推挤开裂等。

公路路基路面裂缝的产生主要受车行荷载、沥青面层温度应力、填土沉陷等因素影响，使路基路面结构遭到破坏，形成大小不同、形状不同的裂缝。其中，车行荷载通过反复拉压作用使路基路面内部松软或软弱结构被撕裂，细小裂缝在温度应力、车行荷载等共同作用下加速了裂缝由小变大的过程。纵向裂缝的主要是由车行荷载及路基路面结构强度不足所致，而横向裂缝主要因为温度应力使路基路面在低温时发生收缩或温度疲劳，形成温度裂缝和反射裂缝。网裂主要原因为路基路面结构强度不足，加之车行荷载以及沥青材料轻度等级低、工作性能差、沥青老化等原因导致。块状开裂是在纵向、横向裂缝的基础上发展而来，它形成的主要原因是路基路面温度疲劳及沥青老化。推挤开裂主要原因为路基与路面粘结不牢靠，加之后期受车辆频繁制动所致。其他病害的原因主要与路基路面结构软弱、车行荷载较大、施工材料级配及强度较低等有关。通过分析，笔者认为公路路基路面病害的主要原因还是因为路基路面结构施工质量检测不足，进而导致路基路面遗留下局部质量问题。如局部松散、不平整、整体强度低、集料粘结性差、沥青强度低等问题。在路基路面结构软弱、松散、整体强度不足的情况下，受后期车行荷载、温度应力等影响诱发或加剧公路路基路面病害产生[1]。

3 路基路面病害科学的检测形式

3.1 弯沉检测

弯沉检测指借助弯沉检测设备检测路基路面结构整体承载力，进而反算路基弹性模量的方式，这也是公路路基路面常规检测形式之一。主要应用到的检测设备包括贝克曼梁弯沉仪、落锤式弯沉仪、自动弯沉仪。弯沉检测的目的是为了更加全面地评价路基路面结构，为公路路基路面结构养护提供建议与指导。

3.2 破损检测

破损检测指针对公路路基路面结构的破损情况进行检测的过程，它也是公路路基路面常规检测形式之一。常用检测方法包括人工现场检测、多功能检测车快速检测。主要用于平复公路路基路面结构的面层的破损程度，为其预防养护提供依据。

3.3 钻探检测

钻探检测对路基预防养护的选料及问题处理具有指导意义。钻探检测指通过钻芯取样的方法对路基路面结构进行检测的过程，它也是公路路基路面常规检测形式之一。主要用于分析路基路面结构的面层及基层的状态、结构层厚度及路基路面结构的使用性能。通过分析芯样的密度、体积、级沥青用量及力学性能，来检测路基路面的密实状态、填土状态及土质、填土物理性质。

4 路基路面病害的检测技术

4.1 无损检测技术

公路路基路面无损检测技术是指在不损害其结构性能的前提下，利用热、声、光、电、磁等反应对公路路基路面内部结构进行检测，了解内部结构的病害情况。常用的无损检测技术有频谱分析检测技术、数字图像识别技术、超声波检测技术、激光检测技术、地质雷达检测技术等，主要应用于路面平整度、路面车辙、路面破损等病害的检测[2]。

4.2 有损检测技术

公路路基路面有损检测多指钻芯取样，并对芯样进行化学分析、物理分析的检测方法。路基的抗剪强度、回弹模量是衡量路基结构强度及稳定性的重要指标。通过有损检测，可以主要测定公路路基的轻度及强度指标，分析路基结构的整体强度和稳定性，并在此基础上，选择预防性养护处置措施，解决路基路面结构松散、软弱等问题，提升整体结构的整体强度和稳定性。

4.3 定性分析

定性分析指研究者通过直觉、经验及公路路基路面过去、现在及未来延续情况的分析对路基路面病害性质、特点及发展变化规律进行判断的一种方法。定性分析是定量分析的前提条件，在公路路基路面病害检测及预防性养护中，通过将定性分析与定量分析相结合，利用互补作用来提升病害分析的科学性、准确性，为病害的识别及预防性养护提供建议与指导[3]。

5 路基路面病害科学预防及养护的方法

公路路基路面病害的预防养护应遵循预防为先、养护为主的原则。通过科学检测病害，为预防养护提供精准详细的指导，从而更好地预防病害发生及发展，降低公路路基路面预防性养护的成本，延长其使用寿命。

5.1 病害预防策略

5.1.1 加强路基路面施工的动态化监测

公路路基路面病害的本质根源在于施工质量不达标。为预防路基路面的潜在病害，在施工过程中相关施工人员应该加强路基路面施工的动态化监测，分析路基路面结构状态，及早发现早期病害并采取措施进行预防性养护处理，以预防早期病害发展和演变，在不增加结构承载力的情况下尽可能地延长公路路基路面的使用寿命。

5.1.2 加强路基路面结构的养护和小修

公路路基的常见病害都会经历一个由小变大的过程，而预防病害最好的方式就是加强日常保养和小修，及时对公路沿线内发生轻微损坏的路基路面进行养护和修补，以预防其发展为较大的病害而增加公路维修养护的成本。如对裂缝病害做嵌缝、灌封、贴缝处理以及对路面做稀浆封层处理。

5.1.3 加强路基路面结构局部损害的整修

一些老旧公路路基路面的局部损坏已经严重影响到公路驾车的舒适感、安全性。对于这类局部性破损病害，相关施工人员要及时采取局部整修及罩面处理，使路面结构恢复到正常的功能。在检测到公路路基深处存在缝隙、松散、强度不足等问题时，相关施工人员要对问题部位做清挖处理，再按照施工标准要求逐层填筑路基，摊铺、碾压路面，最后对路面整体通过雾封层技术、微表处技术、稀浆分层技术等做全面地预防性养护，以延长老旧沥青路基路面结构的使用寿命[4]。

5.2 病害养护方法

公路沥青路基路面结构的预防性养护处理技术较多。以下为常见的预防性养护方法及使用条件介绍：

5.2.1 路面层灌封处理。适用于路基路面断面良好的纵向裂缝、横向裂缝，养护后使用时间为2～3年。

5.2.2 路面贴缝处理。适用于仅有纵向、横向裂缝且裂缝较多细微扩展性裂缝的路基路面裂缝病害。贴缝前应做好路面表层及缝隙内杂物的清洁。养护后使用年限为2～3年。

5.2.3 路面雾封层处理。适用于原路基断面良好，存在轻度的纵向、横向疲劳裂缝及局部轻度松散病害的处理。这类病害路基路面往往存在轻微渗水情况，在雾封层处理前相关施工人员应对裂缝及局部松散位置进行预修补，裂缝可采用嵌缝处理，控制流水侵蚀对裂缝的侵蚀，最后再进行雾封层保护处理，养护后可延长2～4年的使用寿命。

除以上常用预防性养护方法外，还可以根据路基路面病害养护需求选择再生剂养护、热修补处理、碎石封层、稀浆封层、微表处技术、罩面技术等预防性养护和病害处置方法[5]。

6 结语

公路路基路面病害类型较多，形成原因较为复杂。在进行公路路基路面病害检测时，相关施工人员应该根据病害类型选择合适的检测方法及检测技术精准识别病害。同时，对于病害的预防养护工作，要依据病害检测结果及其原因分析提供具体的处置对策；在公路路基路面的病害处理的基础上，结合病害原因做好病害发展控制及全面预防工作，并在处理好病害后做好封层处理，以延长路基路面的使用寿命，降低公路路基路面养护的综合成本。