高速公路沥青路面预防性养护技术研究

石瑞立

摘要 文章以高速公路沥青路面养护实体工程为依托，首先对工程沥青路面进行了病害调查，对路面技术状况进行了评定，对裂缝封缝技术、表面封层养护技术、薄层罩面技术等预防性养护方案适用性进行了系统分析，并对工程预防性养护实施情况进行了介绍。结果表明，经预防性技术处治的高速公路沥青路面服役性能良好，研究结果可为类似高速公路沥青路面病害调查与处治提供参考与借鉴。

关键词 高速公路；沥青路面；预防性养护；病害

中图分类号 U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）16-0156-03

0 引言

相较传统水泥路面，沥青路面具有行车舒适、噪音小及养护快捷等优点，目前已成为我国高速公路使用最广泛的路面结构形式[1]。但沥青路面强度相对较低，在运营期间易出现各类结构或功能性病害。为保证良好的路用性能，同时延长路面服役寿命，应采取必要的养护技术。其中，预防性养护为在路面仅出现非结构性病害时采用的养护技术，目前逐步成为高速公路养护的主流养护方案。在高速公路沥青路面承载能力较好的条件下，通过修复路面表层微小病害达到预防性养护目的，可有效遏制路面病害发展，控制功能性病害向结构性病害的转变。该文以某高速公路为依托，系统分析了路面病害特性与可行的预防性养护方案，以期为高速公路沥青路面预防性养护应用提供参考。

1 依托工程概况

G60玉凯高速公路是贵州省骨架公路网规划“678”的重要组成部分，连接贵州中东部地区，对沿线经济发展起到重要作用。G60玉凯高速公路K1524～K1670段“1+5”路面大（中）修及多年期养护工程YKYH-B标段起点桩号K1607+200，终点桩号K1670+000，全长为62.8 km。

标段起始于剑河县岑松镇岑松I大桥处，止于凯里市三棵树镇。工程设计为双向4车道，路基宽度为24.5 m，设计时速为80 km/h，桥涵设计荷载为汽－超20、挂－120级，路面设计寿命为5年。路面结构形式为沥青路面，结构组合如下：改性沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）（4 cm）+中粒式改性沥青混凝土（SUP-20）（5 cm）+粗粒式沥青混凝土（SUP-25）（6 cm），基层采用厚度40 cm水泥稳定碎石，底基层采用15 cm级配碎石，总厚度70 cm。

2 依托工程沥青路面病害评定

2.1 沥青路面病害类型

（1）裂縫病害。裂缝是高速公路沥青路面最常见的病害类型之一，包括横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝、块状裂缝等。其中，横向裂缝指的是与道路延伸方向垂直的裂缝，且裂缝的长度与宽度不均。若温度较低或温差较大就会导致沥青变脆，进而产生横向温度裂缝，同时造成路面结构的挤压开裂。依托工程沥青路面横向裂缝如图1所示。

纵向裂缝则与道路延伸方向保持平行，在主裂缝上还会生成多个分支裂缝。纵向裂缝的产生主要受车辆反复荷载影响，造成公路路面出现疲劳性损坏，并引发地基结构的不均匀沉降。

网状裂缝是由多条裂缝交叉形成的网格状裂缝[2]。网状裂缝主要出现在路面表面位置，由行车荷载作用造成路面疲劳开裂，沥青老化、材料质量不达标等问题导致，对基础结构面及基础变形量影响不大。

块状裂缝与网状裂缝相似，且与横向、纵向裂缝存在密切关联。路面产生横向、纵向裂缝并逐渐扩大，相关连接交错后形成不规则矩形裂块。造成块状裂缝的因素包括环境温度、沥青材料等，依托工程沥青路面块状裂缝如图2所示。

（2）坑槽病害。坑槽病害属于路面松散型病害。路面积水渗透到地基内部，同时在行车荷载作用下，导致路面承受较大压力，引发路面骨料剥落，进而形成成片坑槽。不同类型的坑槽病害对路面的影响也存在差异。不同坑槽深度及特性如表1所示，依托工程沥青路面坑槽病害如图3所示。

（3）车辙病害。车辙即路面车轮压痕，多为10 mm及以上深度的纵向带状凹槽。深度在10～15 mm范围内属于轻度车辙，在15 mm以上属于重度车辙。路面车辙包括结构型、失稳型、磨耗型等，其中失稳型车辙具有较大的风险性，而结构型车辙主要是受路面行车重载、超载现象影响，修复难度最大。

2.2 沥青路面病害调查

在对路面进行勘察时发现存在多处病害问题，包括裂缝、坑槽、车辙等，勘察结果如表2所示。

根据表2数据可知，该公路段横向裂缝与修补病害较为严重，占据总体病害的85%左右，车辙病害占整体的10%，由于高速公路路面病害处于发展早期，因此可通过预防性养护技术进行修复。

2.3 路面技术状况评定

高速公路投入使用后，受车辆荷载等因素影响，易出现沉陷、裂缝等路面病害，影响高速公路的使用寿命与车辆行驶安全[3]。根据公路路面状况技术评定规范对该工程路面进行评级，选用路面技术状况指数PQI作为评价指标，路面技术状况指数PQI计算公式如下：

PQI=w_PCIPCI+w_RQIRQI+w_RDIRDI+w_PBIPBI+w_PWIPWI+w_SRISRI+w_PSSIPSSI （1）

式中，PQI——路面技术状况指数；_IPCI——路面损坏；RQI——路面平整度；RDI——路面车辙；PBI——路面跳车；PWI——路面磨耗；SRI——路面抗滑性能；PSSI——路面结构强度；w——各项权重。

根据公式对该工程路面技术状况指数PQI进行计算，相关计算结果如表3所示。

结合表3数据进行计算，得到该路段路面技术状况指数PQI=91，表明需要对依托工程进行预防性养护。

3 预防性养护处理

3.1 总体预防性养护思路

针对高速公路不同的病害类型，在进行预防性养护时也应采取针对性修复技术，以达到更好的养护效果。对于沥青路面裂缝病害来说，应根据裂缝大小选择合适的技术类型。若裂缝宽度≤3 mm，以修补胶填补裂缝，控制水分渗透，避免裂缝扩大；若裂缝宽度为3～5 mm，需先对裂缝进行开槽清理，再使用热沥青、改良沥青等材料进行填补，并通过涂抹防水材料提高路面防水性能；若裂缝宽度≥5 mm，则需要在裂缝两侧开槽，开槽规格为宽10 cm、深6 cm，再灌注沥青材料保证与原本的沥青结构融合，提高路面使用性能，剪切强度可达1.0 MPa以上[4]。

修复路面坑槽病害，根据坑槽深度选择对应技术类型。若为浅层坑槽，可先对路面结构连接处进行清理，再通过改性乳化沥青、改性混凝土等进行修补；若为深层坑槽，则需要先挖除坑槽，露出基面顶面后通过混凝土修补，再使用沥青封层，并对病害周围采取一定的密封措施。其中，路面坑槽病害修复面积应超过实际坑槽面积，修补轮廓线约在实际坑槽面积外10～15 cm处。改性乳化沥青技术指标如表4所示。

修复路面车辙病害，应对车辙路面进行切削和冲洗，根据病害具体情况采取对应措施，再进行沥青层铺设。若高速公路工程质量等级较高，可以采用性能良好的改性沥青混合料进行修复；若路面形成横向波形车辙，可以先对车辙突出部分进行处理，再使用沥青修补材料进行找平压实，提高路面结构平整度；若车辙病害对路面基层、面层的连接造成影响，需要先进行清理，再实施面层修复；若因路面强度不足形成下沉型车辙病害，则需要先处理路面基层病害，再进行车辙病害修复。

3.2 预防性养护技术类型

3.2.1 裂缝封缝技术

预防性养护处理以裂缝封堵的方法进行。常见的裂缝封缝技术包括裂缝填缝、裂缝密封等。在活动性裂缝填补中，应先对裂缝部位进行开槽清理，待其干燥后将合适的填缝材料灌注其中，裂缝密封技术可省去开槽环节，直接通过热压空气完成裂缝清理。在非活动性裂缝填补中，主要使用密封剂进行裂缝封堵。但该技术难以控制路面结构的平整度，容易降低路面整体美观性。

3.2.2 表面封层养护技术

当前常见的表面封层技术包括微表处、雾封层以及稀浆封层。

（1）微表处养护技术。该技术主要应用于路面轻度车辙病害的处理中，需将水、填料、沥青、添加剂等原料按一定比例充分混合，使用机械设备均匀摊铺，有利于提高高速公路沥青路面的防水性能与抗滑性能，预防沥青老化，遏制路面松散。

（2）霧封层养护技术。雾封层养护就是将路面保护剂或乳化沥青稀释液均匀喷洒在路面表面。该技术施工周期较短，约3 h就可以恢复车辆通行，不会对高速公路正常运行造成过大的影响[5]。该技术能够提高路面防水性能，降低水损坏现象出现的概率，延缓病害加剧2～4年，有效延长公路使用寿命。封层材料可以增强集料颗粒与沥青胶结料之间的黏结力，加强对旧沥青路面的保护。封层材料还可以作为填充材料对路面细微裂缝进行填补，从而有效修复裂缝病害。但该技术也存在封层材料效用不持久的问题。

（3）稀浆封层养护技术。稀浆封层养护就是在路面上均匀摊铺稀浆混合料，让其形成一层稳定、耐磨的封层。按照稀浆混合料配合比，可分为细封层技术、中封层技术以及粗封层技术。其中，细封层技术主要应用于轻微裂缝修复，中封层技术主要应用于严重损伤修复，粗封层技术主要应用于沥青面层养护。稀浆封层养护技术的应用可有效提高路面防水性能与结构平整度，但不适用路面病害过于严重的情况。

3.2.3 薄层罩面技术

薄层罩面技术需要将沥青、矿粉、稳定剂等原料进行混合，制成沥青玛蹄脂结合料，再通过机械设备均匀摊铺在路面上，起到增强路面防水抗滑性能、提高路面结构平整度以及改善行车稳定性的作用。按照施工工艺不同，薄层罩面技术可分为冷薄层罩面、温薄层罩面、热薄层罩面。冷薄层罩面可不进行加热。温薄层罩面是指对罩面材料进行加热，但避免温度过高，罩面材料温度介于冷薄层与热薄层之间，应用性能上与热薄层罩面相似，但也兼具冷薄层罩面的优势。热薄层罩面则是通过加热处理将罩面材料升至更高温度，再进行修复操作。但该技术也具有一定弊端，即整体成本较高且具有一定污染性[6]。

3.2.4 依托工程实施

该文结合前述沥青路面病害调查与分析，采用上述技术方案进行了预防性养护处治。结果显示，经预防性养护处理的沥青路面各项技术指标均符合《公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程》（JTG F80/1—2017）要求，检测指标具体包括平整度、摩擦系数、渗水系数等。

4 结语

综上所述，裂缝、车辙、坑槽等高速公路路面典型病害会对公路运行及行车安全造成十分不利的影响。为延长公路使用寿命，有关部门应加强对路面病害成因的研究，进而通过预防性养护技术提高病害处理水平。在此过程中，相关人员增强对路面病害处置的重视，树立科学的预防性养护意识，在路面结构强度良好状态下及时完成病害修复，避免其不利影响的进一步扩大，促进高速公路运行安全性与稳定性的提升。

参考文献

[1]《中国公路学报》编辑部. 中国路面工程学术研究综述·2020[J]. 中国公路学报， 2020（10）： 1-66.

[2]豆海涛. 公路沥青路面预防性养护分析与病害处治[J]. 运输经理世界， 2023（11）： 122-124.

[3]李鑫. 高等级公路沥青路面裂缝病害原因与养护对策研究[J]. 工程建设与设计， 2022（17）： 119-121.

[4]刘毅豪， 王祎沛. 京港澳高速沥青路面预防性养护技术应用研究[J]. 建筑与预算， 2023（3）： 70-72.

[5]高尚亮. 关于二级公路沥青路面的病害分析与防范措施[J]. 居业， 2022（2）： 210-212.

[6]黄九达， 陈涛， 洪盛祥， 等. 高速公路沥青路面养护现状与决策分析[J]. 河南科技， 2021（36）： 73-76.