公路沥青路面病害预控施工技术研究

回达鹏

（河北高速公路集团有限公司京沪分公司，河北 沧州 061000）

1 工程概况

某公路工程设计为公路1级标准，公路全长为30.26km，采用双向4车道结构，在公路建设施工前，经对工程所在地周围环境的勘探，以及同类工程的调查中发现，此区域内的公路存在病害问题，其中最为明显的病害为裂缝、坑槽、变形，如不能及时处理，将直接影响公路的整体质量。因此，为保证该公路的施工质量，要求施工单位在该公路建设过程中做好沥青路面的病害预控施工。

2 公路沥青路面病害分析

2.1 裂缝问题

2.1.1 裂缝成因

（1）在公路沥青路面常见的病害问题中，裂缝病害发生的概率最大。通过对同类工程裂缝的调查得知，其存在的裂缝从形状上可划分为横向裂缝、纵向裂缝以及不规则裂缝；从形式上可划分为荷载裂缝和非荷载裂缝，其中荷载裂缝是指因行车荷载的作用，导致路面结构遭受破坏而产生的裂缝，非荷载裂缝是指由于沥青面层温度的变化，导致路面产生的裂缝。无论哪种裂缝问题，都会对公路的使用性能造成影响，威胁公路的使用安全。

（2）导致沥青路面发生非荷载裂缝的主要原因是温度的变化。沥青材料在较高温的情况下，具有良好的软化性能，当温度发生轻微变化时，沥青材料并不会因温度应力而发生明显的变形，但在冬季气温会发生骤降现象，此时路面基层及路基均会出现冻胀现象，待春季温度升高，冻胀的路基土会发生消融，在此过程中，路面沥青材料的性能难以抵挡温度应力的变化，从而造成沥青材料出现裂缝问题[1]。

（3）导致沥青路面荷载裂缝的主要原因包括：首先在公路建设过程中，施工单位没能做好沥青混合料的配比工作，造成混合料本身存在性能缺陷，在车辆的荷载作用下出现裂缝问题；其次，公路路面的结构设计不合理，结构设计时没能结合当地环境的特点，以及行车量的需求，从而造成公路使用过程中发生超载问题，并遭受环境的侵蚀，最终产生裂缝；最后，沥青路面施工过程中存在缺陷，路面摊铺、碾压、接缝施工不到位，路面施工质量难以保证，从而引发裂缝现象。

2.1.2 裂缝处理

当路面产生裂缝病害后必须及时采取措施处理，否则裂缝会伴随着行车量的增加而逐渐扩大，直至公路性能完全丧失。目前对沥青路面裂缝的处理普遍采用灌缝法，根据裂缝病害程度灌缝法可分为开槽施工与不开槽施工。其中，不开槽灌缝适用于裂缝宽度在10mm以内的路段，施工人员直接利用合格的浆液灌入裂缝，再养护至设计强度即可[2]；开槽灌缝适用于裂缝宽度在10mm以上的路段，施工时先在裂缝位置标记开槽范围，然后利用开槽机依据范围扩缝处理，最后再注入合格的浆液，并养护至设计强度。

2.2 坑槽问题

2.2.1 坑槽成因

坑槽病害是指沥青路面中部分沥青材料丧失而形成的坑洞现象，坑槽的深度越大对路面的危害程度就越严重。对同类公路工程的调查中发现，公路坑槽根据不同的位置可分为表面层坑槽、表面层与中面层坑槽、底面层与基层坑槽、桥面坑槽，而导致坑槽发生的原因主要是水损害。公路在运营过程中，会经受雨水的冲刷，大量雨水存在于沥青路面表层时，公路在行车荷载的作用下，会导致雨水向路面基层渗透形成灰浆，并逐渐产生唧泥现象，伴随时间的累积，路面唧泥的位置会逐渐发生网裂，其表面的材料会被车轮带走而丢失，最终形成微小的坑洞，然后坑洞进一步扩大演变成坑槽。

2.2.2 坑槽处理

对公路坑槽问题的处理可采用冷补法和热补法。采用冷补法处理坑槽时先测定坑槽的深度，并标记处切槽修补的范围，再利用风镐根据标记范围切槽处理，然后采用高压风枪将槽内清理干净后涂刷粘层油，最后将准备好的填充料填筑至坑槽并压实，对坑槽深度在6cm以上的位置填筑时，应采用分层填筑的方式；采用热补法处理坑槽时，施工人员先标记出需要加热的范围，然后直接利用加热板将修补范围内的沥青混合料全部加热至软化，最后采用合格的填料回填并压实。

2.3 变形问题

2.3.1 变形成因

（1）沥青路面变形病害是指路面沥青材料出现变形影响公路使用安全的现象。公路变形病害大体可分为路面车辙、沉陷、波浪以及拥包。其中，路面车辙主要是由于车辆的行驶，导致路面沿着轮迹方向产生的纵向凹陷，从而形成车辙问题，根据不同类型，车辙变形可分为结构型车辙、流动型车辙、压实型车辙以及磨损型车辙；路面沉陷是延公路竖直方向向下发生的变形，其主要原因是路基强度或基层强度不足，从而导致路面出现沉陷现象[3]。

（2）路面波浪变形是公路上形成有规则的凸起和凹陷问题，波峰与波谷交替出现，相互间隔大约0.5m。导致路面波浪变形的主要原因是路面使用的沥青混合料配比设计不合理，材料性能难以满足行车荷载要求，从而造成材料发生变形产生波浪现象；路面拥包是顺着公路方向路面局部出现隆起的问题，导致拥包现象发生的主要原因包括：路面结构黏结层的应力过大；沥青混合料的稳定性太差。无论哪种变形问题的发生，对沥青路面而言都会影响其行车的安全。

2.3.2 变形处理

对路面变形问题处理时，针对车辙问题可选择铺设微表处养护层的方式，此方式只适用于车辙深度小于15mm的路段，当车辙深度不小于15mm，且对公路结构造成实际损伤时，则应将车辙病害位置全部挖除，然后采用强度满足要求的混合料，重新填筑路面基层与面层；如沉陷、波浪问题轻微不影响公路的正常使用，则无需处理，如病害程度严重，则要将路面开挖，并针对性地对基层及路基进行修复，然后重新摊铺路面面层结构；对路面拥包问题处理时，可直接将凸出的沥青混合料挖出，然后使路面保持平整，若凸出现象不明显，不影响安全行车则无需处理[4]。

3 公路沥青路面病害预控施工

3.1 设计阶段预控

3.1.1 公路结构设计

（1）为避免本工程公路路面施工完成后出现上述问题，施工单位应从公路结构设计阶段就开始进行预防控制。首先在公路路基结构设计时，设计人员应充分考虑路基的强度，如路基的强度设计不到位，则公路使用过程中路基就会因强度过低而发生沉陷，从而导致路面出现沉陷变形的问题。因此，为避免路基病害的发生，在路基结构设计中，设计人员应明确要求填料的性能，同时设计合理的填筑厚度，以提高路基强度[5]。

（2）根据本工程施工前对同类工程路面结构的调查得知，沥青路面早期破坏程度严重的公路，其底基层结构普遍采用石灰土材料，而石灰土不具备隔水性能，一旦遭受地下水或自由水的侵蚀，就容易发生路面唧泥问题，从而引发坑槽病害。因此，为避免路面此类病害的发生，在路面基层结构设计时，设计人员可将底基层结构设计为水泥石灰稳定土材料，或设计为二灰稳定土材料，以增加底基层的防水性能，避免路面病害的发生。

（3）在公路路面设计阶段要避免病害的发生，还要做好路面面层结构的设计，面层作为直接承受行车荷载的结构层，若面层结构设计不合理，则路面各种病害发生的可能性均会大幅提升。因此，为避免病害的出现，在路面面层设计阶段，设计人员应根据本工程施工现场周围环境件，以及公路行车量的多少，合理设计路面面层沥青混合料的类型，对上面层可添加适量的改性剂，以增加其稳定性，同时在面层设计中还要合理设计其厚度，从而保证面层的压实度，提升路面的稳定性[6]。

3.1.2 路面防水设计

沥青路面的病害与水损害有直接的关联，比如坑槽问题的发生正是在水损害的作用下逐渐形成，而且裂缝也会在水损害的情况下进一步扩大。因此，为减少本工程沥青路面病害发生的可能性，在公路设计阶段要做好路面防水系统的设计。首先，在面层结构中可专门设计隔水层，以避免积水向面层结构中的渗透；其次，在路面表层设计时，应设计一定的坡度，使公路中间位置高，两侧位置低，以便于积水可以快速汇集至路面的排水口处；最后，在路面两侧的路肩位置应设计排水系统，以及时将汇集至公路排水口的积水及时排出路基范围，从而避免公路遭受水损害问题。

3.2 施工阶段预控

3.2.1 控制材料性能

（1）为有效避免公路沥青路面病害的发生，在本工程公路施工阶段要严格控制路面材料的质量。首先应控制原材料的质量，路面施工分为基层与面层，采用的原材料包括水泥、沥青、集料、矿粉、水、外加剂等多种，其中选择的水泥材料初凝、终凝时间必须满足设计要求，选择的沥青材料宜具有抗老化能力强、黏结度高、含蜡量低的特点，选择的集料应保持干净、坚硬、干燥且级配满足要求，选择的其他材料应满足各自的性能要求。此外，针对所有的原材料入场前必须进行试验检测，不合格的材料严禁入场使用，入场后的材料应分类存放，水泥存放时间超过3个月，要重新检验其性能[7]。

（2）除原材料控制外，施工单位还要做好混合料配合比的设计。基层混合料配比设计时应严格控制水泥和水的用量，在保证基层强度的前提下，减少混合料的水化热反应程度；面层沥青混合料配合比设计时，应充分考虑混合料的低温抗裂型以及高温稳定性，在上面层混合料中可适当添加改性剂，以提升混合料的综合性能。此外，混合料的配合比确定后，施工单位还应控制好混合料的拌和及运输工作，以保证生产得到的混合料质量满足使用要求，从而避免因材料质量问题而引发病害。

3.2.2 做好摊铺和碾压

（1）原材料质量得以保障后，还应做好本工程沥青路面的摊铺、碾压施工，若施工工艺存在失误，则路面的施工质量也会遭受影响，从而引发路面病害。因此，在路面摊铺施工中，施工人员要严格控制摊铺速度、摊铺厚度，路面摊铺速度应保持在2～6m/min，其中基层摊铺时摊铺速度较快，摊铺厚度应根据设计要求进行。此外，在路面面层摊铺时，施工人员应做好沥青混合料温度的控制，摊铺前要将摊铺机的熨平板预热至100℃以上，摊铺时要将混合料的温度控制在155～175℃[8]。

（2）摊铺后紧接着要开始路面的碾压施工，其碾压质量直接决定路面的压实度，从而影响路面的稳定性。因此，路面碾压时应合理采用碾压方式，并严格控制碾压速度，碾压后要及时开展压实度检测，如不满足压实度要求，必须开展补压直至压实度合格为止，此外，在面层碾压时，施工单位要按照初压、复压、终压的方式施工，碾压中将混合料的温度控制在90～165℃，碾压温度随碾压遍数依次递减，在路面整体碾压完成后，待路面温度降低至50℃以下，才能开放交通。

3.2.3 合理设置接缝

本工程沥青路面病害预控施工中，由于基层设计为水泥稳定碎石基层结构，属于半刚性基层，此类基层容易发生反射裂缝。因此，施工单位应在基层摊铺碾压完成2～4d后，对基层进行预切缝处理，切缝深度为基层厚度的1/2～2/3，切缝间隔为12～15m，通过预切缝能有效减少基层因温度而发生的变形，以避免基层裂缝的发生。此外，对路面面层施工单位要做好接缝的设置与处理，从而使公路形成整体并提升其稳定性，避免病害的发生。

4 结语

通过上述对路面病害的分析和病害预控施工技术的分析可以得知，沥青路面虽然具有很多优点，可以有效地提升公路的使用性能，满足人们的出行要求，但在公路运营过程中也会受到各种因素的影响，导致出现各种路面病害问题，从而不能有效保证车辆的通行安全。因此，在公路施工阶段应对沥青路面的病害问题给予更多的关注，在公路设计及施工过程中采取预控措施，以保证公路的建设质量，延长公路的使用寿命。