高等级公路路面常见病害及养护措施研究

曹小波，王 畅，赵 忻，袁 超，王茂珲

（1.中国五冶集团有限公司 四川 成都 610212；2.成都天府新区投资集团有限公司，四川 成都 610213）

高等级公路对提高道路运输能力、增强运输安全性等有着重要的作用，但受到施工技术、管理水平等因素的影响，加之车流量的不断增加，高等级公路路面难免发生沉陷、水损坏、车辙等病害，影响行车舒适度，并增加了路面养护工作的难度，所以要制定切实可行的养护措施，研究快速修补路面的方法，从而减少高等级公路养护成本，确保高等级公路的运输安全[1]。

1 高等级公路路面病害概述

1.1 高等级公路路面病害涵义

高等级公路路面病害类型包括松散、坑槽、车辙等，根据交通部下发的《公路沥青路面养护技术规范》的规定[2]，各类高等级路面病害的定义如下。

坑槽：路面呈坑洼状，面积超过30 cm2，平均深度超过1 cm。

车辙：车辙是车辆在路面行驶中产生的车轮痕迹，平均深度超过1 cm 的带状凹槽。

松散：铺设路面的材料年代久远，材料粘结力失效，造成集料松动，平均面积超过0.05 m2。

翻浆：路面或路基发生变形、路面下陷，深度超过1.5 cm。

沉陷：路面或路基变形或路面下陷，深度多超过1.5 cm。

泛油：多发生在夏季高温时节，在阳光照射下路面沥青软化，在车辆经过后，沥青被挤出，在路面表层形成一层薄油层，并出现行车痕迹。

龟裂：龟裂是路面因干燥或热胀冷缩造成的缝宽超过3 mm 及缝隙距离在10 cm 以内、面积超过1 m2的不规则块状裂缝。

网裂：网裂是路面缝宽超过1 mm 及缝隙距离在40 cm 内、面积超过1 m2的网状裂缝。

1.2 高等级公路路面病害类型

1.2.1 结构性病害

结构性病害多是路面各层或某层承载能力下降造成，主要包括局部裂缝、车辙、桥头跳车、剥落、松散及坑槽、刨光、波浪、拥包及泛油、修补不良、路面透水等类型[3]。在沥青表面主要表现为产生裂缝，尤其是横向裂缝。这种裂缝多贯穿路面整个宽度，裂缝长度在5～50 m，最终造成整个路面的结构层被破坏。

1.2.2 功能性病害

功能性病害多是道路维护不及时，造成路面平整度下降、车辙加深，影响车辆行驶的舒适度与安全性能，容易引发安全事故[4]。主要包括如下病害类型：①纵向裂缝。该类型病害的裂缝一般较长，多以单条裂缝的形式出现，是由温差及路基沉陷不均造成的[5]。②龟裂。龟裂是指在高等级公路修建期，路面未压实或路基下陷等因素造成的小网格状的裂缝。③块裂。块裂是指路面因年久失修在路面产生的形状不规则的大块网格状裂缝。

2 高等级公路路面病害的常见原因

2.1 裂缝

裂缝包括横向裂缝、纵向裂缝等。

2.1.1 横向裂缝

造成路面横向裂缝的原因有温度变化、地基变形、疲劳裂缝及车辆行驶荷载等。

温度变化引起的横向裂缝：根据沥青混凝土热胀冷缩的性质，其在高温下应力吸收能力良好。山区气温随海拔高度的升高而降低，昼夜温差大，会在沥青层中造成温度应力，在温度应力的持续作用下，沥青层因温差变化而产生温度疲劳裂缝[6]。

反射裂缝：若路面使用半刚性基层材料，则成型后存在明显的裂缝，其裂缝间距多在15～30 m 之间[7]。在车辆行驶负荷下，尤其是车辆超重时，半刚性底层就会产生大的拉应力，造成基层开裂；在负荷反复作用下，裂缝就会逐步扩展到沥青层，使裂缝贯穿半幅路面或整个范围。一般情况下，该裂缝呈规律的等距分布。

2.1.2 纵向裂缝

造成路面纵向裂缝的因素有路基填筑材料、施工质量及车辆行驶的稳定性等。

2.1.3 不规则裂缝

随着通车时间的增加，路面会或多或少地在局部出现网裂及龟裂等不规则裂缝，并伴随着槽状或盆状沉降，究其原因，主要如下：①素土层遇水后，路面承载力下降，并在拉伸作用下造成矿料疲劳破坏，从而出现不规则裂缝；②若施工质量差，混合料搅拌不均，混合料含水量、压实度及厚度不均，造成路面整体不均匀，在车辆荷载碾压下，路面薄弱处就会出现槽状或盆状不规则裂缝。

2.2 水损坏

水损坏是路面早期常见的、同时也是破坏力最大的病害，主要包括网裂、翻浆及坑槽等，多发生在排水不畅的路段，挖开路面会看到积水或泥浆，水损坏不会造成路面全部被破坏，仅会在局部产生坑槽，尤其是行车量大的路段，主要原因是沥青及混合料的离析产生的矿料集中，使局部地区的空隙过大，造成路面渗水并破坏路面。

2.3 沉陷

路面局部沉陷是路基压实度欠缺，造成路面的横向或纵向产生不均匀沉陷，并且路基压实度低还会造成路基强度变低，路面因承载力下降而出现早期损坏。尤其是填挖结合部或高填方路段，由于碾压机不能到达压实位置，因此填方路段不能压实，在后期出现沉陷。此外，桥头沉陷也是路面常见的一种病害，尤其是桥涵洞填土压实度不够，造成桥头跳车频繁发生，原因是路面沉降量和桥梁基础沉降量存在明显差异。

2.4 车辙病害

车辙是路面在重车碾压下形成的纵向带状凹槽，产生原因包括：①路面结构层不合理导致各层受力不均；②不能很好地传递荷载应力，造成应力集中而出现变形；③路面厚度薄，导致荷载力不能承受而变形；④沥青等矿料质量不佳，不能耐受高温导致路面失稳。

3 高等级公路路面病害修补方法与养护措施

3.1 裂缝的修补方法与养护措施

3.1.1 普通沥青灌缝

对于缝宽6 mm 内的裂缝，应用空气压缩机吹干净尘土。对6 mm 以上的裂缝，要清理干净缝隙内的杂物并剔除松动的缝隙，并用空气压缩机吹干净尘土。然后在现场加热沥青，温度为150 ℃左右，并用铁壶或专用容器把沥青灌入缝隙内，浇灌2～3 遍。该法操作简单，所需设备及人员少，费用低，效率高，不足之处是沥青和缝隙粘结度不高，使用周期仅1 年，且夏季温度高，有被车辆粘走溢出沥青的风险。

3.1.2 溶剂型改良沥青灌缝

该方法适用裂缝数量较多的情况，改良沥青是在沥青中加入SBR 等改良剂。使用方法为先清理干净裂缝内的杂物及尘土，然后在容器内装入改良沥青，用气泵灌入裂缝内，重复2～3 次，直到灌缝材料和路面等高，在灌缝表面撒上细砂并抹平。

为了避免路面裂缝的出现，要做好路面养护：①在路线设计时要避免路线经过洼地，若无法避开，要采取措施避免表层水流到路基上，并在路边设置排水沟避免裂缝出现。②雨水容易渗入坡面路基，导致路基承载力下降。要在路基上侧的坡面设计边沟，截断流向路基的水流，并设置盲沟，避免雨水涌入土层顺流到路基下的地基中，并在合适位置建设涵洞，把水引到下坡位置排走。③若路基压实度不够，降雨时就会造成路基边缘下沉，产生裂缝，所以施工时要着重做好路基边缘的碾压。④为了避免裂缝在结构层的贯通，可在路面结构层中设置过渡层或铺设应力吸收层，从而缓解路面病害的进一步发展。

3.2 水损害的修补方法与养护措施

3.2.1 路面坑槽的修补方法

路面坑槽的修补方法如下：①本着圆洞方补的原则，测定坑槽的范围及深度，并划出和路面平行或垂直的修补轮廓线，将槽底及槽壁清理干净。②在槽底及槽壁上涂上粘结沥青，填充沥青混合料。填充材料要尽量和原路面所用材料一致，根据实际情况采取热拌法或冷拌法等，填充材料有乳化沥青混合料或袋装沥青预拌乳化混合料等。③用平板夯压实，填补部分要高出原路面2～4 mm，在后期经车辆碾压后即与路面持平。

3.2.2 麻面的修补方法与养护措施

对于路面的轻微麻面，若路面沥青层不贫油，在高温时节撒上适量嵌缝料，将其填充到石料空隙中即可；对于大面积的麻面，要喷洒高黏度的沥青，并撒上适当的嵌缝料，使中间的麻面部门的嵌缝料更厚一些，路面接口处薄一些，然后碾压成形。若路面沥青量少，要先把路面松动的矿料收集到一起，待气温升高到15 ℃以上时，喷洒适量的沥青，并均匀撒上适当的粗砂或石屑，最后用压路机压平。

另外，应根据水损坏的内外因采取有效的养护措施，做好路面防水排水，以把水损坏造成的损失降到最低。具体措施如下：①从表面将水封住，从表面排走水；②从路面中层封水，从表层排走水；③将路基表面封住，避免水从沥青层出来浸泡基层；④若水渗入基层，要建设排水式基层。

3.3 沉陷的修补方法与养护措施

第一，从源头上消除沉陷。地基沉陷多是路面在自身及长期的负荷下产生的沉降，是地基内部各土层承载的作用力不同而发生的固结变形，所以要采取措施处理地基，避免地基下沉[8]。第二，避免桥头填充物的固结变形。桥头填充物的作业面小，使用压路机不能正常碾压，所以桥头填充物的压实度往往不够并产生沉降。在施工时要在桥梁涵洞的台背处填充石灰或水泥等矿料，并采取桥头搭板的方式避免桥头跳车[9]。

3.4 车辙的修补方法与养护措施

车辙的产生和沥青的高温抗剪切强度有直接的关系，所以要尽量选择温度性能良好的沥青，从而提高沥青的稳定度，同时使用黏稠度较高的沥青，以提高沥青的抗变形能力[10]。对连续长度小于30 m、深度8 mm 以下的车辙，可采取路面烘烤或耙松的方式，适当添加新料并压实。若车辙长度超过30 m、深度超过8 mm，则采取路面上层或中上层铣刨的方式，并重新摊铺路面。对深度超过8 cm 的车辙，可采取中上层铣刨的方式，并重新摊铺路面。针对路面施工质量差造成的车辙，在重新摊铺路面前要先处理好路面，先将路面压实，再重新摊铺。

4 结论

高等级公路路面病害的原因是多方面的，与设计、施工及维护等存在的不足相关，针对当前高等级公路路面病害早期化的现状，我们要优化设计、强化施工管理、提高施工质量，并缩短维护周期，做好后期维护工作，提高路面使用性能，从而延长高等级公路使用寿命。