高速公路YLLMZX-1 病害治理工程与养护方法研究

陈明明，刘瑞猛

（河南省鹤新高速公路有限公司， 河南 郑州 450000）

2021 年河南高速公路YLLMZX-1 工程起讫桩号为K746 km+25 m～K794km+638 m， 全长48.38km，于2007 年10 月建成通车， 截至2021 年运营已13 年。随着通车年限的不断增长， 高速公路局部路面老化问题， 造成该路段路面性能下降， 部分路面、 桥头搭板位置出现沉陷现象， 桥头跳车严重， 影响公路正常使用， 需要进行病害问题处治。 为保证施工质量和施工工期， 对高速公路常见病害进行研究是十分有必要的， 本文针对高速公路常见病害成因及养护方法进行了详细的论述。

1 高速公路YLLMZX-1 常见病害分析

根据2020 年第一车、 第二车抽提试验结果，沥青三大指标中针入度为28.9（0.1 mm），软化点为63.1 ℃， 延度为1.1 cm， 数据分析YLLMZX-1 高速公路沥青路面存在老化现象。 该路段已运营13 年，根据沥青老化规律判断， 此路段在后续营运过程中路面病害将进一步加剧。 对路面病害诱因、 缺陷、变形等因素进行分析， 这些因素会导致路基结构力传递形式发生变化， 进而对路面结构的其他基层产生不利的影响。

1.1 车辙病害

众所周知， 高速公路上通行车辆较多且速度较快， 因此， 路面所承受的荷载也比较大， 长时间的荷载作用会直接导致路面产生永久性的凹槽， 也就是车辙。 YLLMZX-1 工程位于交通枢纽路段， 日常车流量非常大， 其中大卡车载重车辆占有很大比例。 大卡车载重车辆对路面长时间的碾压会造成路面凹槽现象， 这类凹槽大部分为带状凹槽， 当小型车辆行驶在有凹槽的路面上时很容易造成车辆风险， 并且车辙的内部还容易出现积水和灰尘等问题， 这些问题对于车辆的安全出行来说都十分不利。

1.2 坑槽病害

高速公路路面上的坑槽病害主要表现为不规则坑槽、 路面沉陷， 这种病害的发生主要与车辆事故有很大关系。 当车辆发生侧翻、 碰撞以后， 外作用力会直接作用于路面， 从而形成路面坑槽。 而路面坑槽的存在则会进一步造成路面积水问题的发生，严重时甚至会影响到路基内部结构。 当有车辆行驶过坑槽路面的时候会发生颠簸， 坑槽路面严重的情况下会还会造成跳车问题， 严重影响高速公路车辆的安全驾驶。

1.3 沉陷病害

沉陷问题在高速公路中是较为典型的病害之一。 由于施工过程中路基没有完全密实或者填筑土质材料比较差， 这样的路面再受到后续的车辆荷载等因素的影响， 交通荷载较大时会导致路面出现不同程度的竖向变形， 最终造成路面发生沉陷。 一般沉陷问题可以分为两种： 一是当局部的路面下沉深度＞10 mm 的时候， 可判定为轻度的沉陷危害； 二是当局部的路面下沉深度＞25 mm 的时候， 可判定为发生了重度的沉陷危害[1]。

1.4 松散病害

高速公路的松散病害主要产生于路面投放使用的初期阶段， 是指沥青表面层和内部的集料之间粘合力不足而造成的， 后续表现为路表呈现悬浮状集料的形态。

当路面出现脱皮或者麻面的情况时， 说明为轻状的松散； 而当路面的粗骨料出现了坑洞、 脱皮或者露骨等现象时， 则说明为重度的松散， 需要加以重视， 否则会影响到高速公路的正常使用， 也会对交通安全产生不利的影响。

1.5 裂缝病害

裂缝是高速公路病害中比较常见的病害之一，对于路面的损伤不容忽视， 裂缝病害能直接影响到公路的正常使用和车辆的驾驶安全。

根据2020 年第一车、 第二车抽提试验结果显示， YLLMZX-1 路面裂缝主要有3 种情况： 一是横向裂缝， 这种裂缝的产生位置是没有规律的， 宽窄不一， 长短也不尽相同， 裂缝朝向基本与行车方向垂直， 周边也会产生细碎的一些裂缝， 这种横向的裂缝问题如果不能及时养护， 则会导致裂缝逐渐延伸， 造成路面更大的裂缝危害[2]； 二是纵向裂缝，纵向裂缝主要发生在路面接缝位置或者路肩边缘等位置， 大小和宽度各不相同， 纵向裂缝的出现会导致路基出现滑移问题， 对于交通安全有着不利影响； 三是网状裂缝， 这种裂缝主要指的是犹如蜘蛛网一般的细小裂缝， 裂缝大部分是以成片形式出现， 并伴随路面松动和变形的问题发生， 增加了高速公路的车辆通行风险。

2 高速公路YLLMZX-1 路面常见病害的成因

2.1 车流量过载

近年来， 我国汽车数量不断增加， 高速公路也因此承载着较大的荷载， 尤其是节假日中高速公路的车流量明显增高， 导致高速公路路面出现过载的问题。 高速公路YLLMZX-1 路面车流量过载会影响到高速公路路面状态， 导致路面发生裂缝或者车辙等病害问题。 例如， 车辆在高速公路上因车祸问题而造成的路面摩擦或者是路面破碎性的坑槽等问题。 车流量过载不仅会造成高速公路路面的结构问题， 也是造成交通事故的重要因素之一， 需要加以重视。

2.2 材料老化

高速公路路面发生病害问题与公路材料老化之间也有着必然的联系。 高速公路YLLMZX-1 运营已达13 年之久， 路面暴露在自然环境条件下， 受到不同温度、 湿度等的环境影响， 公路材料必然会发生老化现象。 加上在路面施工中对于材料选择的不合理等问题， 也会导致后期使用时发生路面老化的情况[3]。 原材料的老化使得路面抗裂能力下降，车辆的行驶进一步造成路面横向裂缝问题的发生。

2.3 路基刚度不足

高速公路基本都是以沥青路面为主， 沥青的厚度会直接影响到高速公路路表面的平整度。 如果沥青面层的松铺厚度不相同， 那么在车辆的行驶中就会发生路面沉降的问题， 这种误差幅度比较大的时候则会进一步加重路面的沉陷问题。 同时， 路基的刚度决定了路面的抗变形能力。 如果路基刚度不足的话， 在车辆荷载不断碾压路面的过程中极易造成路表的损坏。 若是对养护工作再有所疏忽， 则会导致路面的破坏程度进一步加重， 最终造成严重的路面沉陷问题。

2.4 排水能力差

高速公路在建设时会设计出相应的排水系统，主要作用于降水期间的路面积水及时排出， 避免雨水渗透给路基造成不良影响。 高速公路路面排水能力差会导致路面结构的使用寿命下降[4]。 如果高速公路设计中对路面排水设计不规范， 那么就会导致高速公路排水性差， 路面因雨水的浸泡稳定性下降， 最终出现路面松散问题， 发生车辙和凹槽等公路病害。 高速公路与普通公路有着明显的不同， 一是高速公路行驶车辆更多， 二是路面车辆的速度更快。 高速公路路面产生的积水如不能第一时间清理， 不仅会影响路面的质量， 更会影响到车辆的行驶安全， 积水问题很容易造成车辆发生侧翻和打滑等行车风险。

2.5 环境温差大

高速公路一年四季都处于一个温度不断变化的环境中， 不仅四季温度变化大， 而且昼夜温差比较明显， 这些因素都会导致YLLMZX-1 路面材料的粘结性受到影响， 从而造成路面的稳定性下降[5]。 温度差对于高速公路的破坏主要是对材料性能上的影响， 路面的支撑力会因此下降， 从而引起路面的病害问题。

3 高速公路路面常见病害养护的方法

根据2020 年检测结果， YLLMZX-1 路面整体技术状况虽然良好， 但是局部路段出现老化、 纵横向裂缝等路面病害， 且多处路面病害有加速发展的趋势， 逐渐由轻度病害、 中度病害向重度病害发展。 根据路面存在的老化现象， 再考虑到该路段已运营13 年， 根据沥青老化规律判断， 此路段在后续营运过程中沥青老化程度会进一步加剧， 届时将会严重影响到路面的质量， 需迅速采取预防性养护措施。

3.1 常规性养护

3.1.1 局部填充法

对YLLMZX-1路面养护采取局部填充法。 这种方法有着比较强的适应能力， 能有效地修补YLLMZX-1 路面表层上出现的各种裂缝、 脱粒、 疲劳网裂、 渗水、 车辙（面层引起的2～3 cm） 、 贫油等问题。 主要养护方法是： 先对裂缝杂物进行清理， 将乳化沥青或者热油直接灌入到清理干净的缝隙中去， 待沥青固化后则能实现有效的裂缝修复。如果遇到了比较大的裂缝问题， 则需要先填充特定的混合料； 再对局部加以实施震动技术， 按照冷却修补的方法原理进行平整压实； 最后使用烙铁封口， 均匀撒砂， 这种操作方法适合应用于裂缝较大的路面修复[6]。

3.1.2 罩面法

罩面法也是高速公路常见病害养护中的重要方式之一。 通过这项技术能有效地解决YLLMZX-1路面浅显车辙、 裂缝等问题。 罩面法的应用技术主要有薄层罩面和超薄磨耗罩面。 在使用罩面法对YLLMZX-1 路面病害进行养护的过程中， 需要注意对粘结层和防水层进行特别养护， 防止路面病害的二次发生。 该技术的应用既能有效处理路面的裂缝和变形病害， 也能够有效提升YLLMZX-1 路面整体的平整度和防滑性能， 对于提升高速公路的使用效果有着重要意义。

3.1.3 铺撒技术

铺撒技术的养护方法主要用于修复高速公路YLLMZX-1 路面排水性能不足的问题。 在YLLMZX-1 路面养护过程中发现了该路面排水性能较差以后， 大面积地使用铺撒技术进行修复， 此技术有助于强化YLLMZX-1 路面的排水性能， 更加能提升YLLMZX-1 路面的防滑效果， 减少车辆在降水时发生的打滑问题[7]。 该技术能有效地提高对路面的保护作用， 减少不良驾驶对于路面本身造成的破坏性。 在使用铺撒技术的时候应当注意选择性能较高的聚合物， 以便于强化路面排水速度， 防止雨水渗入到路基内， 对路面排水性能不足起到一定的预防作用。

3.1.4 再生路面

再生路面技术的应用是高速公路路面养护中较为常见， 并且使用频率最高的技术方式。 再生路面的技术使用中主要是对路面上的沥青混凝土进行回收， 再利用回收的沥青混凝土做病害修复。 就地热再生施工质量检查验收参照JTG F 40-2004《 公路沥青路面施工技术规范》 和JTG/T 5521-2019《 公路沥青路面再生技术规范》 。 沥青路面就地热再生施工过程中的工程质量控制应满足的要求见表1。

表1 就地热再生混合料施工过程中的工程质量控制

由表1 可知， 工程质量控制一方面能促使路面结构得以完善， 另一方面也具有环保节约的优势，因此， 在高速公路养护工作中十分常见， 也得到普遍的推广。 值得注意的是低温施工应适当延长加热时间， 提高摊铺温度及碾压温度。 当气温低于10 ℃时， 不宜进行就地热再生工程的施工。 当路面出现变形类病害严重的情况时， 热再生机翻松可能达不到要求， 直接热再生后路面容易损坏。 根据再生设备的不同， 鉴于YLLMZX-1 路面变形深度为3～5 cm，路面再生前应考虑先铣刨掉一部分原路面材料， 以确保再生施工时热再生机能翻松到变形路面最低处一定的厚度。 YLLMZX-1 路面就地热再生大大减少路面养护施工时间， 在施工时间、 施工材料、 资源等方面都得到了最大范围的节约。

3.2 预防性养护

高速公路YLLMZX-1 路面的病害并不能完全依靠后期修复来完全解决， 更加应当重视起预防性的养护措施来降低路面病害发生的可能性， 从而提升路面使用效果。 首先， 高速公路管理单位应当定期对路面进行巡视， 做到能及时发现一些潜在的病害问题， 病害问题一经发现及时解决； 其次， 高速公路管理单位应当每个季度组织进行一次路面养护工作， 提升路面性能， 保持路面的结构稳定； 最后，高速公路管理单位还应当加强对高速公路行驶车辆的流量及速度的监督管理工作， 通过有效地监管工作降低路面压力， 给予路面一定的保护[8]。 此外，高速公路管理单位还应当定期采用评价的方式对路面状态进行评估， 实现预防性养护的目的。 不同压路机类型在不同环节的工作参数（碾压温度、 行驶速度） 见表2。

表2 不同压路机类型在不同环节的工作参数

由表2 可知， 高速公路养护措施对于高速公路及路面病害控制有着重要的作用[9]。 由于路面养护再生施工需要对路面进行加热， 加热路面温度具有内部温度较高且温度下降慢的特点， 为保证施工质量及行车安全， 在道路开放交通时， 路表温度不宜高于50 ℃。 如无急需通车的特殊路段， 对前日施工养护路面做到次日开放交通， 以此充分保证了养护路面无人为造成早期车辙、 推挤破坏等问题。 作为相关施工单位还需格外重视预防性养护工作， 争取将路面病害扼杀在摇篮中， 真正的提高养护效果。

4 结束语

高速公路是我国经济建设中的重要组成部分，更是我国经济稳定发展中的重要一环。 因此， 作为高速公路的管理单位一定要正确地认识到高速公路路面养护的重要性。 对于高速公路的路面养护来说， 这是一项繁琐且长期的工作， 监管部门和施工单位还需共同协调合作对高速公路路面加以养护，确保能采取有效措施提升路面结构安全性和稳定性， 为我国高速公路的长远健康发展做出贡献。