高等级公路路面病害处治与预防性养护技术应用分析

舒伟

（重庆铁发高速公路有限公司，重庆 401120）

1 工程概况

G93 成渝环线渝遂高速公路处于山岭地区，是重庆市公路网的重要组成部分，也是国家重点干线公路。设计为双向四车道，路线全长为93.46km，设计车速为80km/h，全线共设9 处互通式立交、18 处分离式立交、3 对服务区、10 个收费站。

经现场调查，渝遂高速公路G93 至书房坝沿线路基稳定性整体较好，且运营期间未发生过大规模边坡滑塌、路基路面沉陷等严重破坏。但自2007 年通车以来，交通量日益增加，因沥青面层老化和通行车辆超载等综合影响，高速公路沿线路基、路面均发生了不同程度的局部变形与损坏。部分区域出现较为密集的病害，养护单位临时性维修频繁，路面病害却不能得到根治。

从高速沿线病害特征、类型、种类分析，路面病害程度和范围正逐渐增大，其破损程度呈现进一步恶化趋势。公路路况的下降和路面车辙深度的增加等问题严重影响了高速公路的正常运营，特别是暴雨期间极易发生路面积水，降低路面抗滑能力，严重影响行车安全。

经了解，渝遂高速公路重庆段于2015—2017 年对主线路面进行过大修。主要是对原沥青路面出现的纵向横向裂缝、坑槽、拥包、龟裂、车辙等病害进行局部维修或翻修；并在对路面基层损坏或强度较低的路段进行基层处治后对除桥梁、隧道、匝道之外的路面整体加铺厚度为4cm 的SMA-13 改性沥青玛蹄脂混合料罩面，以期全面恢复路面使用功能，同时提高其结构强度，延长其使用寿命。

2 病害类型

经过对路面病害的现场调查发现，渝遂高速公路路面病害主要表现为纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、麻面、脱皮、车辙、沉陷、拥包、桥头沉降等。

2.1 裂缝类病害

纵横向裂缝：裂缝是渝遂高速公路路面病害最为普遍的一种表现形式，分布比较广泛，宽度基本在3～30mm 之间，大部分裂缝为行车道贯通缝，部分裂缝甚至连成片状，与变形类、松散类路面病害同时出现。

路面龟裂：路面龟裂情况在渝遂高速公路路面病害中出现相对较少，表现为裂缝将沥青路面分为不均匀的裂块，裂缝长度通常在20～50cm 之间。

路面坑槽：路面坑槽病害较少，基本已由养护单位进行了填补维修。从维修痕迹分析，路面坑槽直径一般在20～70cm 之间，主要分布在纵断面凹曲线底部路段、修补槽外侧边缘处和横向裂缝处，局部病害区域可能产生沉陷而形成更为严重的坑槽。

2.2 变形类病害

沉陷、拥包：在渝遂高速公路主线区域分布相对较少，主要在路面龟裂和块裂病害较为严重的区域出现，一般集中在桥头、桥面铺装及进出口加减速车道。形成原因多为路面面层材料较差、细集料偏多，面层结构偏薄、重载超载车辆较多等，进而导致面层横向推移现象，形成波峰波谷高差。

车辙：因2015—2017 年大修，目前车辙病害较轻，主要集中在车道外侧轮迹处，变形深度一般在15～40mm 之间，高速公路全线均有不同程度分布，其中桥面铺装区域、互通匝道区域、加减速车道区域、长大下坡路段的车辙病害尤为明显。产生原因包括沥青原材料、摊铺施工工艺、混合料级配组成、车辆荷载作用、温度影响等。

车辙修补不良：该病害在渝遂高速公路出现较多，主要原因是对路面破损、车辙或坑凼等病害采取临时性修复措施之后，外观上路面病害已修补，实际上修补部分与未修补部分的沥青存在明显不同，刚性材料与柔性材料之间黏结性较差，在车辆荷载作用下极易形成路面脱皮。由于渝遂高速公路路线较长，导致沿线路面病害分布广泛，且大量集中于修补处的边沿。

3 病害成因分析

自渝遂高速公路通车运营以来，随着四川省与重庆市经济的飞速发展、成渝两城沟通往来的日益密切，车流量与日俱增，重载车辆也逐年增加，导致原沥青路面出现不同程度的裂缝、拥包、车辙、坑凼等病害。渝遂高速公路路龄已超过15 年，道路自身存在的如路面结构整体老化等本质性问题显得尤为突出，虽然养护单位在运营期间采取了积极的养护和预防措施，但仍然出现了不同程度的路面病害[1]。

渝遂高速公路处于多雨湿润地区，一旦病害产生而不及时处理，雨水将在车辆碾压下对路面面层结构产生巨大的动水压力，动水压力将使整个路面结构快速破坏。由此可见，雨水下渗及路面养护维修不及时也是路面病害的一大成因。

通过以上对渝遂高速公路沥青路面病害进行的分析，结合沥青路面大修施工的相关经验，总结出路面病害的七条主要成因。

第一，荷载裂缝，是渝遂高速公路路面病害的主要表现形式之一。顾名思义，裂缝是由车辆荷载引起的。路面结构在车辆荷载反复作用下，当基层底部产生的拉应力大于半刚性基层材料产生的抗拉力时，基层底部材料就会很快开裂，基层底部的裂缝会逐渐扩展到沥青上面层，从而形成荷载裂缝。

第三，反射裂缝。反射裂缝大部分也是由温度引起的；也有基层施工时就形成的干缩裂缝，在沥青面层施工后继续干缩，致使原有的裂缝继续扩展，最终反映在沥青面层。

第四，沉降裂缝。沉降裂缝主要是由路基不均匀沉降引起的，主要集中于填挖交接处，该病害较为少见。

第五，水损害。路面裂缝产生后，未及时进行处治，下雨时面层积水且不能及时排出，在车辆反复碾压下致使裂缝越来越宽、越来越多，从而形成水损害。

第六，路面坑洞、骨料松散。造成路面坑洞、骨料松散的原因较多，从渝遂高速公路的现场调查情况分析，主要原因是横向裂缝形成后，在车辆碾压和水的共同作用下致使裂缝边缘损坏、骨料松散；或是养护单位修补后，修补的混合料和原路面结构黏结性差导致修补后骨料松散脱落，从而形成坑洞。

第七，车辙。多存在于车辆轮迹处，主要是由于车辆的频繁制动对沥青路面的推移作用导致。因重庆属于亚热带气候区，一年中有6 个月以上处于高温气候，极端高温曾达到44℃，气温越高则劲度模量越低，抗车辙能力越小，加之渝遂高速公路交通量增长较快，在频繁的车辆荷载作用下更易形成车辙。

4 常规病害处治

常规病害处治的基本原则是“小洞大补、斜洞正补、圆洞方补、多填少挖”。为彻底解决沥青路面病害、提高高速公路行车舒适性，对路面坑凼、车辙或松动的沥青面层病害应彻底清除，同时整平底面，清理杂物和尘土，涂刷黏层油，确保修补部分的沥青混合料与原路面紧密结合[2]。

结合渝遂高速公路主线路面病害情况分析可知，病害以路面裂缝、局部路面坑洞、车辙为主，少量为连续病害，可采用常规路面病害处治措施进行修复，具体处治方式如下。

第一，单条轻微纵向或横向裂缝处治。首先清除裂缝中杂物和尘土；然后采用橡胶沥青灌缝，灌入深度要求不小于裂缝深度的2/3。

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第二，单条严重裂缝处治。前期处治措施同上；之后在裂缝中填入干净石屑并捣实；最后将多余的橡胶沥青及石屑清除，并在裂缝表面铺设抗裂贴。

第三，密集型纵横向裂缝、龟裂及块裂处治。首先铣刨原路面所有面层及不小于10cm 的基层，并检查裂缝宽度，若裂缝大于3mm 则继续铣刨；后续处治措施同上；之后在裂缝表面满铺聚酯玻纤布；最后回铺沥青面层。

第四，路面车辙、波浪拥包、泛油、抗滑性能不足、轻微的温度裂缝等病害处治。可采用现场热再生技术进行处治，前提是路面结构必须完好。施工中采用专用的沥青混合料再生设备，对旧沥青面层20～50mm 深度范围内的路面进行加热、铣刨，就地掺入沥青和新拌沥青混合料、再生剂等，经二次拌和后摊铺碾压成为新沥青路面。采用现场热再生处治后的面层使用寿命一般在3～5 年，既实现对沥青的再生利用，同时也节省了材料转运费用、减少交通干扰。

此外，拉毛和精铣刨主要应用于路面车辙病害处治。将路面车辙隆起部分铣刨、拉毛，降低车辙深度和恢复路面抗滑性能，达到提高行车舒适度、降低行车风险的目的。

5 路面病害预防性养护

预防性养护是指在高等级公路沥青面层处于良好状态下所采取的预防性养护措施，主要用于处理轻微病害，避免功能性病害转变为结构性病害，保证公路长期处于良好的运行状态，延长道路的使用寿命，节约养护资金。

渝遂高速公路近五年来主要应用的预防性养护措施包括高弹超薄罩面施工、微表处施工、超表处施工等，现结合应用情况总结如下。

5.1 高弹超薄罩面施工

高弹超薄罩面一般应用于处治路面麻面、松散、抗滑性能不足等表面病害。高弹超薄罩面以基质沥青通过剪切和搅拌形成的低黏度高弹改性沥青作为胶结材料，可大幅度提升施工和易性，克服普通橡胶沥青路面黏度大，在厚度较薄和气温较低时难以压实的问题。高弹超薄罩面的密实度高、封水效果好，能有效阻止地表水下渗，保护旧路面不受到水损害[3]。

5.2 微表处施工

可更好地防止路表水下渗，从而更好地保护路面结构。对于解决沥青路面老化、泛油、非结构性破损、裂缝、摩擦力下降等病害，微表处无疑是最经济的选择。相较于传统的沥青路面稀浆封层施工，微表处施工是一种特殊的稀浆封层施工技术，施工厚度一般为10mm 左右，施工过程中不需要压路机碾压，混合料由级配碎石料、矿粉、改性乳化沥青和外加剂组成。可以对轻微的车辙进行单独填补，也可以采取两次填补的方法填补稍深的车辙。

5.3 超表处施工

超表处主要应用于抗滑性不足的路面处治，也可以作为新建路面的磨耗层。超表处施工时不会造成行车道间纵向高差和排水不畅等问题，对行车影响较小。超表处施工时利用封层车依次将界面剂、集料、结合料、表面保护剂同步撒布至原沥青路面，碾压、养生后可开放交通，整个施工过程在2～4h 之间。该技术低碳环保，可发挥各种功能性材料的特性，增强对原路面的渗透和再生补强作用，提高原路面功能，延长其使用寿命，消除行车隐患，大幅度节约养生成本。

6 路面预防性养护优缺点综合分析

6.1 高弹超薄罩面

6.1.1 优点

一是不需要专用摊铺机——采用普通摊铺机施工，方便组织实施。二是快速消除车辙、快速提高抗滑性能、施工易控制、耐久性好。三是密实度高、封水效果好、抗裂和抗疲劳性能突出。

6.1.2 缺点

一是相较于其他工艺费用相对较高。

二是铣刨产生废料，不铣刨则增加路面高度。

6.2 微表处

6.2.1 优点

一是微表处具有较高的抗滑性能。

二是相较于普通热沥青罩面，微表处有更好的封层效果，在满足路面构造深度的同时又有较好的封水效果。

三是微表处施工速度快、效率高。

6.2.2 缺点

一是施工时噪声大。

二是耐磨耗性能差。

三是使用寿命短，平均寿命为4～6 年。

四是施工温度影响较大，当温度较低时，强度上升慢，不利于开放交通[4]。

6.3 超表处

6.3.1 优点

一是抗滑能力强。

二是行车噪声低。

三是封水效果好、使用寿命长。

四是单车道养护不会造成车道间纵向高差和排水不畅，且下次养护时不需要铣刨清除。

五是低碳环保、性价比高。

六是施工对交通影响较小，2～4h 即可开放交通。

6.3.2 缺点

一是对路面平整度修复不明显。

二是冬季低温时无法施工。

三是对于车辙较为明显的路面不适用[5]。

7 结语

我国高等级公路发展迅速，道路交通量持续增长，且重车较多、车速较快，导致路面性能显著下降，极易出现不同程度的道路病害，所以运营养护单位应结合道路实际情况，合理应用路面病害处治方式及路面预防性养护技术，为高速公路稳定运行提供一个良好的环境。