高速公路沥青路面典型病害及预防性养护技术

喇文君

（京尚高速公路张家口管理处，河北 张家口 075000）

1 引言

高速公路主线路面结构大致可分为复合式路面和沥青路面，其中沥青路面主要由沥青胶结料、骨料、填料等原材料混合后施工得到。按照沥青路面设计要求一般会控制一定的空隙结构，沥青路面在投入一定时间的运营后，难免会出现一定的病害问题，主要有车辙、裂缝、坑槽等。各病害产生的原因和影响因素也不一致，但均会影响路面行车的舒适性和稳定性，同时降低沥青路面的美观度和平整度。因此，应对病害路面进行预防性养护，同时结合病害类型和程度选择合理的养护技术进行处理。目前，针对病害沥青路面，常采用的预防性养护技术有裂缝封缝、表面封层、薄层罩面等，其应用范围和工程特性也存在差异[1]。本文为研究高速公路沥青路面典型病害及预防性养护技术，围绕沥青路面病害类型、成因以及预防性养护技术进行展开，并在具体工程中进行应用。

2 高速公路路面典型病害类型及成因

2.1 裂缝

高速公路沥青路面常见的病害之一为裂缝。结合具体走向，裂缝病害可分为横向裂缝和纵向裂缝，两者之间的成因存在一定的差异。其中，横向裂缝又称为温度裂缝，通常情况下在路面内外温差的变化下，会进一步加剧裂缝的发展，实际公路情况下，面层内的沥青混凝土会在外界温度影响下逐渐发生老化，导致其抗腐蚀性降低，进而导致横向裂缝的产生；高速公路沥青路面中的纵向裂缝主要由面层施工不规范所导致，如面层碾压不充分、不均匀，碾压温度没达到标准，均会导致纵向裂缝的出现[2]。另外，路基改扩建施工过程中，若没应用合理的施工方案，技术操作不到位，也会导致路面纵向裂缝的产生。高速公路沥青路面裂缝实图如图1所示。

图1 沥青路面裂缝问题

2.2 车辙

沥青路面在运营一段时间后常会出现车辙问题，主要为路面行车的车轮压痕，车辙主要表现为至少10 mm深度的纵向带状凹槽。据统计，轻度车辙的深度往往在10～15 mm，雨天容易产生反光，而重度车辙的深度通常大于15 mm，车辆行驶在重度车辙上会产生颠簸感[3]。结合成因的不同，车辙类型可分为结构型车辙、失稳型车辙、磨耗型车辙以及结构型车辙4种，其中失稳型车辙的交通安全风险系数最大，主要是路面上的重载超载现象所导致，而结构型车辙又称为永久性车辙，其修复难度较高。高速公路沥青路面车辙现象如图2所示。

图2 沥青路面车辙现象

2.3 坑槽

坑槽病害主要是由路面骨料发生剥落而导致，表现形式为成片存在，属于路面松散型病害，其实质为路面水损害，当积水渗透至地基内部时，在行车荷载作用下路面会承受较大压力，长期影响下则会引发路面坑槽（见图3），坑槽特征如表1所示。

表1 坑槽特性统计表

图3 沥青路面坑槽现象

2.4 沉陷

路面沉陷（见图4）主要是由路基路面产生竖向变形而导致，一般可分为均匀性沉陷和不均匀沉陷。当路面交通荷载较大，且积水渗透至路基结构内部时，极大可能会引发路面沉陷病害[4]。

图4 沥青路面沉陷现象

2.5 松散和泛油

沥青面层内的集料颗粒产生剥离时其现象可归纳为路面松散，表现为由内部向外延伸（见图5），其主要原理为混凝土内的集料颗粒和沥青胶结料之间的黏结力降低甚至丧失。从目测角度观察到路面存在较多沥青时，则可视为路面泛油现象，大部分发生于高温地区或夏季环境，同样是由于集料和沥青之间的黏结性降低，影响沥青混凝土的稳定性。

图5 沥青路面松散现象

3 工程实践

3.1 工程概况

某高速公路建设项目路基宽度为26.5 m，路面原设计为沥青混凝土结构形式，公路全线共计74.05 km，设计行车速度为100 km/h，桥隧比设计为64.9%。该高速公路面层结构设计标准为4 cm AC-13CSBS改性沥青混凝土上面层+6 cm AC-20CSBS改性沥青混凝土中面层+10 cm ATB-30下面层+54 cm水泥稳定碎石基层，且各面层间设计有垫层。该高速公路设计运营年限为28 a，自投入通车到现在已运营数10年。通过对公路全线勘察发现，多处路段存在病害问题，其中包括车辙、裂缝、坑槽等。为提高公路使用性能，决定针对公路路面预防性养护技术进行研究分析，以改善路面病害问题。

3.2 沥青路面预防性养护技术

3.2.1 裂缝封缝

针对沥青路面裂缝问题常用到的预防性养护技术为裂缝封缝，主要分为裂缝填缝和裂缝密封两种。其中裂缝填缝主要是先进行开槽并彻底清理，待槽内干燥后采用适当的填缝料进行封缝处理，该技术主要适用于活动性裂缝。而裂缝密封无须进行开槽处理，可直接利用热压空气对裂缝进行清理，再使用适当的密封剂进行封缝，该技术主要适用于非活动性裂缝问题。综上所述，裂缝封缝主要使用于裂缝病害，防止积水渗透并侵蚀路面结构，避免裂缝进一步发育。

3.2.2 表面封层

1）雾封层

雾封层技术主要是采用专门设备将乳化沥青均匀洒布于病害路面上，一般在施工后的3～5 h后即可开放交通，可减少对公路运营的影响。雾封层中施工材料为乳化沥青，有时可掺加一定的再生剂，可对老化沥青进行修复处理。雾封层技术不仅可提高路面防水性能，对路面裂缝进行填补，还可以提高路面集料和沥青之间的黏结效果。

2）稀浆封层

稀浆封层主要施工原材料为集料、乳化沥青、填料以及相应添加剂等，通过均匀混合而成，将稀浆沥青混合料均匀摊铺至旧路面上，可在原路面上形成一层牢固、密封且耐磨的封层结构。结合沥青混合料配比的不同，稀浆封层一般能分为粗封层、中封层以及细封层3种。针对轻微病害可选用细封层养护技术，而针对病害程度不同则需相应选用中封层和粗封层。稀浆封层技术能有效提升沥青路面防水性能和平整度，但不适用于严重病害路面养护处理。

3）微表处

一般情况下，微表处养护技术主要应用于机场、城市等高级道路养护，其施工工艺和原材料设计与稀浆封层类似，可有效改善沥青路面老化和松散等问题，以延长公路使用寿命，同时其养护效果和质量相比于稀浆封层较高，应用范围也较为广泛。

3.2.3 薄层罩面

薄层罩面主要施工原材料为沥青玛蹄脂结合料，将沥青胶结料、矿粉以及纤维稳定剂通过均匀混合制得，再采用专门的设备进行摊铺碾压施工，可有效改善沥青路面的平整度、防水性和抗滑性能，提升路面行车安全性和舒适性。薄层罩面结合施工工艺的差异共可分为热薄层罩面、温薄层罩面以及冷薄层罩面3种。其中，热薄层罩面是先预热罩面材料，可有效提升路面抗滑性能，但具备一定污染性，且成本较高；冷薄层罩面无须进行加热处理，其应用范围较广，且具备施工快捷、环保等优点；温薄层罩面是将处理温度处于热罩面和冷罩面之间，同时兼备两者的优点。

4 结语

本文为研究高速公路沥青路面典型病害及预防性养护技术，改善沥青路面病害问题，对高速公路沥青路面典型病害类型以及成因进行阐述，并提出几种沥青路面预防性养护技术，即裂缝封缝、表面封层以及薄层罩面。本文研究结果得到，在高速公路沥青路面养护应用中，应结合病害类型以及严重程度选择适当的预防性养护技术，对路面病害问题进行有效修复，同时起到延长公路使用寿命的作用。