高速公路沥青路面养护技术研究

摘要 高速公路通车运营后，沥青路面的性能指标在车辆荷载以及外部环境等因素的作用下会出现下降，导致裂缝等病害问题的出现。为了提高高速公路沥青路面的使用性能，该文从坑槽、裂缝和车辙等典型病害对于沥青路面的影响入手，探讨了稀浆封层、雾封层、薄层罩面、微表处等预防性养护技术，并以某高速公路为研究对象，根据其路面存在的实际病害以及养护检测结果分析了微表处养护的有效性，研究成果以期为同类项目提供参考。

关键词 高速公路；沥青路面；养护技术

中图分类号 U418 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）23-0034-03

0 引言

沥青路面具有行车舒适、低噪声、施工效率高和养护简单等特点，在公路工程中得到了广泛应用[1]。高速公路通车运营后，在车辆荷载以及外界环境等因素的作用下，沥青路面会出现裂缝、车辙等病害。相关研究结果统计显示，全国每年5%～10%的高速公路路面需要进行养护。沥青路面的养护时间应进行科学分析进而确定，过早的养护会浪费资源，养护过晚会导致沥青路面的性能大幅度下降，行车的安全无法保障。针对这种现象，为了有效解决沥青路面的病害问题，应及时采取相应养护措施，保障沥青路面整体结构的稳定性，确保高速公路通车运营的安全性以及延长其使用年限。

1 典型病害对沥青路面的影响

1.1 裂缝

沥青混合料的质量、外界温度以及交通量等因素都会导致裂缝的产生。高速公路所处区域昼夜温差较大，由于面层温度应力的存在会导致路面出现疲劳裂缝。当车辆高速行驶在高速公路上时，如果道路上存在裂缝，会严重影响驾驶员的驾驶体验和舒适度[2]。裂缝较大时，甚至会出现“跳车”的现象，给道路出行者的行车安全带来极大的不确定性。作为沥青路面中最为常见的病害问题，裂缝不仅会影响路面结构强度，还降低了路面的使用年限。高速公路出现裂缝后，雨水会经裂缝下渗至路面底部，导致路面结构严重受损。同时路面裂缝周围的应力会出现受力不均匀的现象，当不均匀应力传导至基层时，会导致基层的结构受到严重损坏。

1.2 坑槽

坑槽的出现往往是由于未对前期网状裂缝进行及时处治，任由其发展形成的。路面破坏较为严重的坑槽，在降雨时会出现积水的现象，驾驶员在高速行车下采取绕避措施，会增加发生交通事故的概率。坑槽降低路面使用年限的原因主要是路面雨水会经由坑槽下渗至面层沥青混合料中，慢慢将沥青与集料进行分离，降低路面结构的整体稳定性[3]。与此同时，路面在受到车辆荷载时，车轮周边的孔隙水压力会增大，路面结构会受到剪切应力的作用，坑槽处的积水在车辆的碾压下，水流会不断冲刷坑槽内部沥青混合料，导致破损面积不断增大。

1.3 车辙

在车辆荷载反复的作用下，沥青路面会出现不可恢复的变形现象，最终在路面上形成带状凹槽，称之为车辙。结构性车辙、流动性车辙、压实性车辙和磨损性车辙是车辙的主要类型。结构性车辙的表现形式是凹槽横断面较大，流程性车辙两侧会出现隆起。在下雨天，车辆高速行驶在车辙处时，由于积水的存在，路面与车辆轮胎之间存在水膜，降低了车辆与路面间的摩擦力，一旦操作不当，车辆易出现失控现象。

1.4 沉陷

车辆行驶在路面上，当地基的抗剪强度小于车辆动荷载与路基静荷载产生的剪切应力时，路面会出现不均匀沉降。不均匀沉降的累积会使得路面出现裂缝和凹陷变形。沉降往往导致多条裂缝同时存在，且竖向变形量也大于龟裂产生的变形量。当沉陷量大于25 mm，驾驶员行驶过程中会出现强烈的不适感。

1.5 松散

沥青与集料间黏附力的下降，会导致沥青混合料从面层逐步向下出现剥离，称之为松散。出现松散的主要原因是在施工阶段集料表面存在灰尘，无法与沥青进行紧密黏附，集料在外部荷载的作用下出现脱落。此外，路面压实度不满足要求，也易造成路面松散。

2 常见预防性养护措施

2.1 灌缝

灌缝是利用密封剂等材料对裂缝进行封堵。在施工过程中，可通过热压空气将裂缝清理干净，无须进行开槽，施工较为简单，可有效防止水分对路面结构的进一步破坏。但是采用灌缝养护后，路面整体的美观性以及平整度会受到一定的影响。

2.2 稀浆封层

对沥青路面采用稀浆封层养护后，仅需封闭较短时间的交通就可以重新运营，对高速公路的交通干扰较小。针对存在少量裂缝以及沥青缺失路段，稀浆封层的处治效果较好。经过养护后，沥青路面的密实性以及强度都会大大提高，同时还增强了沥青路面的抗滑性和防水性能[4]。但是这种养护措施对施工环境要求较高，外部环境温度不能过低且昼夜温差应相对较小。

2.3 雾封层

对沥青路面采用雾封层处治时，需要利用喷洒机械将稀释后的乳化沥青材料或者路面保护剂喷洒到现有道路面层。雾封层处治的优点是不会影响高速公路正常的通车运行，施工完成后2～3 h就可以开放交通。对沥青路面进行雾封层养护处治后，可以大大提高路面的防水性能，避免病害对路面的影响进一步加大。此外，还可以利用含再生剂乳化沥青材料进行养护处治。与普通乳化沥青材料不同，含再生剂乳化沥青材料可以通过恢复沥青路面中老化沥青的性能，从而更好地实现养护效果。进行雾封层施工时，应喷洒均匀，保证乳化沥青进入裂缝中，以充分发挥雾封层的防水效果。乳化沥青应提前制备，在施工前24 h内装入储存罐中。进行乳化沥青洒布时，洒布量应控制在合理范围内，一般为0.23～0.45 L/m2。

2.4 薄层罩面

作为常见的养护措施，薄层罩面养护将沥青混合料摊铺至原有道路路面上，以此提高高速公路沥青路面的抗滑性和防水性。冷薄层、热薄层和温薄层是薄层罩面养护的主要工艺[5]。进行冷薄层罩面施工时，沥青混合料在常温下拌和碾压即可，不需要进行加热，施工效率高，降低了能源消耗，更为节能环保。采用热薄层罩面施工时，需要将罩面材料加热至较高温度，产生的烟气、粉尘等物质对环境具有一定的影响，但使用性能相对较好，可以承受重载交通。热薄层罩面施工时，由于沥青混合料温度快速降低，导致压实度难以满足要求。因此在热薄层罩面施工时应选用高频率压路机，并将改性沥青作为黏结剂。稳薄层罩面可以在温度较低或潮湿的环境下进行施工，可以较好地平衡工期和环保要求。

2.5 微表处

微表处养护技术采用水、聚合物改性乳化沥青以及添加剂等材料，对于车辙等病害的处治十分有效。为了达到路面修复的效果，在施工准备期间，应将改性乳化沥青、聚合物、石屑等材料进行充分搅拌均匀，良好流动性的混合料才能充分发挥作用。沥青路面经过微表处养护后，沥青路面更为平整且耐磨，可以提高路面的密实性和连续性，从而降低裂缝对路面的影响。当驾驶员行驶在微表处养护后的路面上时，可以感受到行驶的舒适性有着明显提高，行车噪声也大大减小。微表处对施工环境要求较低，一般地表温度超过10℃就可以进行施工。与传统的养护方法相比，微表处可以降低对环境的污染，同时降低了由于高温加热导致的能源消耗，具有绿色环保建设的特点。微表处的施工成本较低且施工工艺较为简单，对交通干扰较小，因此在高速公路路面养护中，微表处得到广泛的应用。

2.6 碎石封层

利用1～2 mm的黏结材料将集料进行黏结，碾压形成的碎石层称之为碎石封层。碎石封层具有柔性的力学特性，在提高道路抗滑性方面具有明显的效果。进行碎石封层施工前，应将高速公路路面的松散材料以及凸起路面清理干净。粗集料应选用适中的粒径并保证其洁净。当沥青混合料喷洒完成后，控制好施工间隔进行碎石撒布。一般情况下，沥青混合料温度控制在70～80℃之间，集料撒布机具与沥青混合料洒布机具之间的距离控制在50 m以内。集料撒布完成后应在乳化沥青破乳前进行碾压，最终充分养护成型。通常来说，采用碎石封层养护措施后，道路的使用年限可以延长5～10年。不同养护技术的适用情形如表1所示。

3 工程实例

3.1 工程概况

某双向四车道高速公路路线全长63.3 km，起终点桩号为K1 700+000～K1 763+300，设计速度为100 km/h。沥青路面结构层厚度为70 cm，面层采用4 cm厚AC-13C细粒式沥青混凝土+5 cm厚AC-20C中粒式沥青混凝土+7 cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土；上基层和下基层采用水泥稳定碎石，底基层采用石灰稳定碎石，厚度均为18 cm。该高速公路沿线地形相对较为平坦，地层土体主要为黏土，地下水含量丰富。对高速公路沥青混凝土路面进行病害统计，如图1所示。

根据图1可以看出，该高速公路路面修补病害占比最大，占据总体病害的67.25%。其次为裂缝和车辙，占比分别为18.28%和14.00%。对路面的技术状况进行检测，评价如表2所示。

根据计算，路面性能状况指数PQI为91，说明该高速公路可以进行预防性养护。根据现场实际调查以及项目的实际特点分析，多数病害处于早期阶段，因此采用微表处养护措施。

3.2 微表处要求

进行微表处施工前，需要将高速公路表面的灰尘杂物等清理干净，并保证路面处于干燥的状态。在施工放样后，为了保障养护后路面的质量，水、聚合物改性乳化沥青等材料的比例应严格控制，混合料应具有良好的黏结性和均匀性。在进行摊铺施工时，摊铺机应匀速行驶并确保微表处混合料的摊铺厚度均匀。如果微表处混合料在摊铺期间出现离析的情形，应终止施工。混合料摊铺完成后，将路面清理干净，当乳化沥青出现破乳现象后，再进行碾压施工。如果路面存在不平整的现象，应进行人工找平。当施工机械不能满铺路面时，为了避免纵向接缝处混合料出现过度集中的现象，在施工时，搭接宽度控制在80 mm。对于沥青路面出现松散或局部下沉的路段，挖填上中路层的沥青混合料之后，铺设1 cm厚度的微表处混合料。基层的承载能力严重不足时，需利用水泥碎石提高基层稳定性后，再进行微表处。

3.3 养护效果

该高速公路微表处养护完成后，利用三维激光检测系统对K1709+400～K1714+500路段路面的车辙深度等参数进行检验，如表3所示。

根据表3可以看出，经过微表处养护后，路面的裂缝、车辙等病害有了明显的修复效果，增强了路面的防水性能和抗滑性能。车辙深度、渗水系数和裂缝数分别减小了86.79%、49.21%和100%，摩擦系数和构造深度分别增加了70.79%和69.32%。经过6个月后再次检测发现，沥青路面的性能指标没有明显的下降，说明微表处的养护效果可行且有效。

4 结语

沥青路面材料随着时间的推移，由于受到多种因素的影响，会出现收缩等现象，进而导致沥青路面出现裂缝等病害。对高速公路采取养护措施，不仅可以避免病害问题进一步扩大，还可以起到提高路面性能以及延长道路使用年限的作用。根据不同的项目特点，应进行科学分析，针对性地选取相应的养护措施，以达到提高公路稳定性和承载力的目的，充分保障道路出行者的安全。

参考文献

[1]赵全满，刘朝晖，姚向发，等.基于层次分析法的高速公路沥青路面预防性养护决策模型[J].公路， 2023（9）：381-387.

[2]任俊财.高速公路沥青路面检测和养护决策优化研究[D].天津：河北工业大学， 2022.

[3]杨杰.高速公路沥青路面典型病害及预防性养护技术分析[J].黑龙江交通科技， 2023（2）：76-78.

[4]蒋国帅.公路沥青路面检测中常见病害及处治措施研究[J].西部交通科技， 2022（9）：60-70+140.

[5]于钊.基于LCA的沥青路面养护多目标优化决策研究[D].徐州：中国矿业大学， 2023.