高速公路路面病害及补修方法

　　摘 要： 本文结合沈山高速公路沥青路面的修补养护，详细论述了高等级公路沥青路面病害的具体特点、形成原因及影响因素，提出行之有效的修补方法，从而保证路面的路用性能和服务水平。

　　关键词： 沥青路面 病害成因 修补措施

　　1 概况

　　沈山高速公路，全线长361km，该公路自1999年建成通车来，路面就出现大面积破损，2003年高速公路管理局决定对全线路段铣刨后，在原结构层上重新摊铺4cmSMA-16沥青砼。

　　2 高等级公路沥青路面损坏类型及成因

　　通过对以上两条高等级公路沥青路面的病害修补、调查、分析，总结出了沥青路面上常见的破损现象和产生原因有：

　　基层反射裂缝。在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底面开裂，而后逐渐向上扩张而使裂缝贯穿整个面层。半刚性基层的开裂通常由温缩或干缩引起，多数情况是在基层铺筑后，由于未按规定及时养生或未及时铺筑沥青面层，使基层长期暴露在大气中，在降温和水分联合作用下而开裂;当然也可能是在铺筑沥青面层后，路面在使用过程中，由于温度骤变使基层的日温差超过某一范围致使其温度应力超过其抗拉强度而断裂。后者一般发生在沥青面层较薄且日温差较大的地段。

　　非荷载型横向裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。气温高、日温差变化小、面层和基层抗裂性能好的路段，一般间距较大，且出现裂缝的时间也较晚。

　　行车荷载的作用加速裂缝的发展，水泥稳定砂砾在施工及运营中由于种种原因会产生细微裂纹。根据断裂力学理论，半刚性基层内存储的能量由行车荷载提供，并通过裂纹失稳扩展消耗能量，这个过程不断反复进行，使独立的裂纹扩展为数条贯通宏观裂纹，直到形成小裂缝，最后成为贯穿裂缝。这是行车道裂缝多于超车道，交通量轴载次数大的裂缝多于交通量小的原因所在。由于沥青面层存在孔隙，下雨或化雪后路面中有水分渗入，而且由于绿化带吸水，雨过天晴数天后路面面层中仍有大量水分，裂缝产生后除下雨或化雪时雨雪水下渗外，天晴后仍有路面各层中所含的许多水分不断汇集到裂缝处并沿裂缝下渗，在行车荷载作用下裂缝处出现唧泥现象。二灰碎石因水而剥落，松散致使路面结构承载力不足，出现啃边现象，并可能发展成缝边网裂或坑塘、沉陷等。

　　软基路段不均匀沉降引起的裂缝。软基处理措施尚不能完全到位，由于软基产生不均匀沉降，基层受拉或受剪，出现较大变形，超过二灰碎石基层与沥青面层的抗变形能力，沥青面层与水稳基层被拉裂。

　　沿路面行车方向产生的纵向裂缝。主要集中在行车道轮迹分布密集处，因为高速公路交通渠化分明，轮迹位置及轮迹分布范围较小，大车、慢车、重型车辆全部集中在行车道上，快车、小型车，轻型车行驶于超车道机会明显增多，超车道上荷载较小，交通量相对较小，纵向裂缝也较小，纵缝缝宽一般在5~10mm，靠近标线或位于车道中央，且绵延几十米，甚至数百米。常以单条裂缝形式出现。产生的原因有两种可能性，一种情况是沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载及大气因素作用下逐渐开裂;另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而引起。

　　渠化交通是高等级公路沥青路面形式车辙损坏的主要原因。车辙是道路横断面上由于车辆轮胎重复行驶，久而久之产生的一种路面损坏现象。它在一般等级的公路上很少见到，其原因就是汽车的混合行驶使轮迹分布在很宽的范围内，从根本上减少了车辙的发生。车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起，二者组合起来构成的。应当指出的是，对于半刚性基层沥青路面，由于半刚性基层具有较大的刚度，所以路面的永久变形主要发生在沥青面层中。因此，为了延缓车辙的形成，主要应从提高沥青面层材料的高温稳定性来着手考虑。此外，车辙的严重程度与沥青面层的结构组成和配合比有极大关系，Ⅱ型沥青混凝土路面自身的抗车辙能力比Ⅰ型好的多。

　　路面中出现的坑洞，坑槽通常是松散、龟裂等其它损坏进一步发展的结果。产生坑槽的主要原因有：①沥青混合料在施工时拌合不均匀，沥青含量相对减少，不能将矿质集料有效粘结，在高速行驶车辆轮胎的"泵吸"作用下，较细集料被吸出;②施工时混合料拌合温度太高，使沥青过早老化发脆，粘结力下降;③施工温度太低，混合料温度下降快，压实不充分，导致密实度不足;④施工时路面下面层标高控制不好，导致沥青上面层太薄，没有形成结构厚度。

　　3 高等级公路沥青路面维修

　　综上所述，沥青路面的病害的产生是多种因素综合作用的结果，其种类繁多，但主要表现为裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等。各地区，各养护部门根据病害的实际情况，采用了多种工艺的维修方法。除采用传统的普通热拌沥青混凝土修补路面外，近几年又出现了许多新型的路面结构形式，这些路面结构均在不同的方面改变了路面的路用性能。通过对沈铁和沈阳外环高速公路沥青路面成功的修补实践，结合近几年发展起来的新材料、新工艺，以下提出四种切实可行、经济适用的修补沥青路面的材料和方法。

　　稀释沥青适用于硬路肩路段小面积沥青路面修补。

　　主线采用SMA新型的路面结构形式，这样虽然工程造价提高了但可以大大延长使用寿命在欧美，一般认为采用SMA技术可以使路面寿命延长1/3～1/4，也有的国家认为可延长50%，其中德国资料表明，使用纤维的SMA抗滑层成本比普通沥青混凝土表面层成本增加20%，可延长使用寿命20～30%。在我国SMA技术应用时间尚短，虽然使用效果良好，但其使用年限有待将来证明。

　　具体措施为：

　　(1)龟裂、坑洞的处理。

　　龟裂采用铣刨机，坑洞采用切割机刨除面层整个厚度，在基层顶面喷洒透层油，填筑AC-20型沥青混凝土，再在上面铺设SMA-16L型沥青混凝土。中上面层用压路机碾压成型。

　　(2)网裂、泛油处理。

　　用铣刨机刨除4cm厚沥青混凝土，喷洒粘层油后摊铺SMA-16L型沥青混凝土，用压路机碾压成型。

　　沥青稀浆封层是用一定级配的石屑或砂、石粉、水泥和乳化沥青拌合成糊状稀浆，摊铺在路面硬路肩上，经破乳、析水、蒸发、固化形成一封。其外观类似沥青砂或细粒式沥青混凝土，厚度一般为3~10mm，对路面能够起到改善和恢复表面功能的作用。

　　沥青稀浆封层适合于沥青路面预防性养护。在路面尚未出现严重病害之前，同时也为了避免沥青性质明显硬化，在路面上用沥青稀浆进行封层，不但有利于填充和治愈路面的裂缝，还可以提高路面的密实性以及抗水、防滑、抗磨耗的能力，从而提高路面的服务水平，延长路面的使用寿命。

　　4 效果跟踪

　　利用以上方法进行沥青路面病害治理这一技术已经在沈铁、沈阳外环高速公路上得到成功应用。沈铁、沈阳外环高速公路车辆多超载严重。在短短的运行时间中，就出现了各种病害。为彻底根治病害，我们采用了SMA路面新型结构和沥青稀释浆封层处理进行路面修补。，经过修补后，已全部稳定，并且达到了行车舒适的要求。取得了很好的社会经济效益。

　　作者简介：杨凯 辽宁大通公路工程有限公司 辽宁沈阳 110166

　　本文发表在《城市建设理论研究》2013年5月上