沥青混凝土路面常见病害及养护施工技术研究

朱成元

（甘肃省嘉峪关公路事业发展中心镜铁公路段，甘肃 嘉峪关）

1 车辙病害

1.1 原因分析

沥青混凝土路面建成通车后，若其高温稳定性不达标则可能出现车辙病害。车辙是沥青混凝土路面独有的病害，也是其主要病害。由于沥青长期在高温的环境影响下可能变为塑性状态，导致其抗剪切强度会降低，在车辆荷载的作用下，沥青路面则可能出现车辙病害[1]。这种车辙病害被称之为失稳型车辙，如图1所示。

图1 沥青混凝土失稳型车辙病害形成机理

随着社会经济的发展，车流量和载重量也在日益增加，早期施工的沥青混凝土路面的压实度已无法满足现今的车辆荷载。在沥青混凝土路面施工时，其施工质量较差导致压实度没有达到相关标准要求，在通车运营后随着车辆荷载的作用导致沥青混凝土路面被二次碾压密实，也会导致车辙病害的出现，这种车辙病害被称之为压密型车辙[2]。

若基层强度不足或路基强度不足，在行车荷载的作用下，基层或者路基可能出现一定程度的变形，而这种变形是不可逆的，随着时间越长，则这种变形越大，最终形成车辙病害。这种类型的车辙病害表现为U 型，车辙之间不会有隆起现象，主因是基层或路基强度不足，这种车辙被称之为结构型车辙。在高等级公路中，往往要求有更高的压实度，采用强度更高的半刚性基层，因此，这种车辙主要在低等级公路中出现[3]。结构型车辙病害示意图如图2 所示。

图2 沥青混凝土结构型车辙病害形成机理

1.2 病害处理措施

针对沥青混凝土路面车辙病害，可采用大空隙灌浆沥青路面技术进行处理。该技术主要通过在空隙率20%～30%的沥青混凝土路面中注入一定数量的水泥胶浆，与混凝土路面形成一种强度较高的新路面，具备沥青混凝土路面行车舒适的优点的同时还具备了水泥混凝土路面的高强度的特点，从而解决了沥青混凝土路面的车辙病害问题。水泥胶浆的用量可按下式计算：

式中，L 代表水泥胶浆用量（m3）；λ 代表沥青混凝土路面空隙率；s 代表车辙病害区域面积（m2）；l 代表车辙病害区域沥青混凝土路面厚度（m）。

相较于传统施工工艺，大空隙灌浆沥青路面技术具有很多优势，如表1 所示。

表1 大空隙灌浆沥青路面技术的优势

经实践验证，大空隙灌浆沥青路面技术强度形成时间短，其施工完成后养护2～3 h 后即可通车运营，如图3 所示。在某公路养护施工通车运营1 年后车辙几乎不发展，如图4 所示。

图3 大空隙灌浆沥青路面强度增长图

图4 不同路面通车运营1 年车辙发展情况

2 裂缝病害

2.1 原因分析

沥青混凝土路面产生裂缝的原因，主要有以下3点：

（1）在车辆荷载作用下，车轮会对路面造成一定剪应力，在剪应力的长期作用下，超过了路面的强度限值后沥青混凝土路面会在车辆轮迹带上出现一定深度的剪切裂缝[4]。

（2）温度下降过快、过低造成沥青混凝土路面出现较大的温度应力，当该力超过沥青混凝土路面的限值时也会导致其产生温度裂缝，且如果反复出现温度变化过大时，也可能导致由于施工质量问题产生的微小裂缝扩大形成裂缝。

（3）施工时路基压实度不足，或路基发生不均匀沉降等也可能导致裂缝的产生。从上述裂缝产生的原因不难得出，裂缝主要受到外部荷载、气候、温度、施工质量等影响，除此之外，还受到沥青混合料本身的影响，如沥青路面面层厚度、级配、空隙率、原材料质量、沥青混合料老化程度等影响，影响因素如图5所示。

图5 沥青混凝土路面影响因素

2.2 病害处理措施

（1）灌缝法。当沥青混凝土路面出现裂缝时，可使用密封胶对裂缝进行灌缝。具体做法如下：首先对裂缝采取扩缝施工，然后再通过空压机的风力将扩缝后的裂缝内部的杂物吹扫干净，再将密封胶注入裂缝内部，从而达到封堵裂缝，阻止裂缝进一步扩展和防止地表水渗入的目的。该方法最小可对5 mm 的裂缝进行处理。其施工成本约6 元/m，使用寿命约2 年。

（2）开槽灌缝法。采用专用机械在路面裂缝位置开槽，开槽方向与裂缝扩展方向保持一致，开槽深度约15～20 mm，宽度约10～15 mm，开槽后，再将密封胶注入开槽后的裂缝内，养护至材料硬化后即可。开槽灌缝的成本和使用寿命都比灌缝法高，开槽示意图如图6 所示。

图6 开槽示意图

（3）贴缝法。贴缝所使用到的主要材料是PCR-WⅢ修理恢复剂，其主要成分为高分子极性聚合物和纳米级橡胶，由于其具有流动性强、细度模数小等优点，可以大幅提升材料灌入裂缝的深度，从而提高灌入数量，增强了裂缝修补效果。可用于宽度超过6 mm 的裂缝。成本约4～5 元/m，使用寿命能达到3年以上。

（4）压力注浆法。该方法主要用于局部出现较多裂缝的位置，或者由于路基沉降、反射裂缝等情形。该方法通过将浆液在一定压力的情况下，注入路面基层，甚至路基内部，然后用注入的浆液填满所有空隙，从而达到裂缝修补的目的。若沥青混凝土路面的裂缝过多，导致路面强度不足，此时需要凿除原有路面面层，重新加铺新沥青层。

3 层间脱空病害

3.1 原因分析

沥青混凝土路面层间脱空病害主要是路基或者基层受到水的侵害，导致部分填料随着水而流失，最终导致路面结构层脱空而形成的病害。出现层间脱空病害的原因主要有以下几点：

（1）基层透水性不佳，地表水渗入到路面面层以下后不能及时排出，基层被长时间浸泡，导致基层强度降低，基层和面层之间的粘结力降低，最终造成层间脱空病害。

（2）地表水渗入的底基层甚至是路床，长期冲刷基层和路床，导致基层和路床填料大量流失，最终形成层间脱空病害。

（3）路基压实质量较差，局部沉降过大，而基层和面层并未随着路基沉降而沉降，在路床和路面结构层之间产生局部脱空病害[5]。对于层间脱空病害，目前主要是通过道路承载力和层间脱空检测来确定。

3.2 病害处理措施

对于沥青混凝土路面层间脱空病害，目前较好的处理方法是地聚物注浆加固处治。所用的材料主要是采用工业废渣中的矿物活性成分，再加入一定的碱性激活剂将其激活，最终获得一种焦宁涛结构的胶结材料，再将其注入至层间脱空的部位，经养护后即可完成施工。施工过程中应注意注浆压力以及注浆量、配合比及注浆速度等参数。

（1）钻孔。钻孔前，首先按照设计位置进行放样。孔位一般采用梅花形布置，孔与孔之间的间距宜为1～1.5 m，孔位布置如图7。孔位布设完成后，可采用直径为1.6 cm 或者2 cm 的钻头进行钻孔，钻孔时可使用干法成孔，钻孔深度应根据病害检测的结果确定，通常需要钻至路面结构层一下200～300 mm，钻孔完成后应安装PVC 管或其他管状物，管径宜与钻孔的孔径相匹配。

图7 孔位布置示意图

（2）制浆与注浆。浆液分为两种：一是双液，二是单液。双液配合比为A 组分：B 组分=1:3，单液配合比为水：聚合物=0.34:1，将浆液拌制完成后不应放置过久。注浆时，采取注浆压力和注浆量两种指标进行控制，并以注浆压力为主，注浆量为辅，最大注浆的压力不应超过0.8 MPa。开始注浆时，应在注浆孔附近安装路面标高监测仪器，其位置不宜过远，以距孔位不超过300 mm 为宜。当从相邻孔冒出与注浆孔相同稠度的浆液或者沥青混凝土路面标高升高2 mm 时即可停止注浆。完成注浆后，应对注浆孔填充相同稠度的浆液，并将注浆孔封堵，防止杂物进入孔内，同时清理路面溢出的浆液，进入养护阶段。对于层间脱空较为严重的区域，可分多次进行注浆，直至注浆后路面的弯沉值小于正常路段的1.2 倍后即可结束施工。

4 结论

研究表明，沥青路面裂缝、车辙与层间脱空已成为沥青路面最主要的病害。出现病害后，应及时采取对应的措施进行处理，以防止病害的进一步扩大。对于不同的病害，应采取不同的治理措施。针对车辙病害，可采取大空隙灌浆沥青路面技术进行治理；对于裂缝病害，主要的治理手段有灌缝、注浆和贴缝等措施；对于层间脱空病害，可以采用地聚物注浆加固进行治理。