高速公路沥青混凝土路面常见病害原因及养护技术分析

高速公路沥青混凝土路面常见病害原因及养护技术分析

余万英

四川 成都 610000 四川川东高速公路有限责任公司

摘要：由于车辆荷载作用，外界环境影响以及工程设计、原材料资料及施工质量问题等多种因素，高速公路沥青混凝土路面会逐渐出现多种多样的病害现象，本文重点针对沥青混凝土路面典型病害原因和养护处治技术进行分析，可为相关工程的决策提供参考。

关键词：高速公路；沥青路面；病害原因；养护技术

随着国民经济和技术能力的快速发展，我国高速公路的建设和运营数量已经十分庞大，需要养护的高速公路里程也逐年增加，针对高速公路的总体管理理念也从建设为主转变为建养一体。面对数量巨大的高速沥青路面养护管理需求，对于已经出现的沥青路面主要病害进行归纳分析，并提出针对性的预防性养护方案，是十分必要和具有重大意义的。高速公路沥青混凝土路面出现破坏的主要类型包括变形、裂缝、松散等，养护工程处治技术主要包括预防性、修复性、专项工程和应急工程等。

1 沥青混凝土路面常见病害原因分析

1.1 裂缝类病害原因分析

高速公路沥青混凝土路面最容易出现的问题就是裂缝病害，裂缝也是带动产生其他病害，特别是沥青路面水损害的主要原因。基于历史经济条件，我国高速公路主要采用了强基薄面的路面设计理念，导致路面水稳基层产生的裂缝易反射到沥青混凝土路面表层。经过大量现场实测调查，高速公路沥青混凝土路面裂缝病害主要表现为四种，即横缝、纵缝、龟裂、块裂。根据裂缝产生的不同原因，目前主要分类为：荷载型、非荷载型、反射型。纵向裂缝较多受路基变形或路面结构承载力不足的影响，属于荷载型或者反射型裂缝，横向裂缝大多因为沥青混凝土面层本身设计承载力不足或者施工质量问题，属于反射型或者非荷载型裂缝，龟裂和块裂则是由纵横向裂缝逐渐发展形成，所以，根据裂缝病害产生原因进行归纳分析，可得到相关影响关系结果如图1所示。

图 1 沥青路面裂缝类病害原因分析

1.2坑槽类病害原因分析

沥青混凝土路面坑槽是指在受到车辆和环境的影响后，沥青混凝土的集料散失，而逐渐形成的路面坑凼。混合料质量缺陷，以及潮湿多雨、重载交通是坑槽病害产生的主要因素。沥青混凝土路面的坑槽主要有两种表现形式：一种是沥青混合料和施工不足造成由面层向下发展，从而形成的“上宽下窄”V形坑槽，另外一种则是由于沥青混凝土路面反射裂缝或结构层承载力不足导致的由下而向上产生的“上窄下宽”A形坑槽。

1.3 车辙原因分析

车辙是高速公路沥青混凝土路面的常见病害之一，它给行车舒适性和行车安全带来较为严重的影响，同时也会造成积水加剧路面损坏。车辙病害产生主要是因为设计结构问题、沥青混合料失稳及施工缺陷问题等原因造成，包括结构性和失稳性等。结构性车辙主要由于沥青混凝土路面结构设计考虑不周或施工导致强度不足，引起了各沥青面层甚至基层和路基的变形，导致路面行车轮迹带产生两边高中间低的V形车辙；失稳性车辙主要原因是沥青路面在高温和重载的影响下，沥青混合料产生塑性流动，因沥青质量、混合料配合比设计和施工不足导致，车辙产生的断面一般表现为W形，且在轮迹带的两侧常伴随有鼓起现象，主要属于沥青混凝土的剪切变形导致，如图2。

（1）.结构性车辙 （2） 失稳性车辙

图 2 车辙病害原因示意

1.4抗滑性能不足原因分析

高速公路沥青路面抗滑性对运营安全影响十分巨大，新的公路技术检测评定标准也增加了路面磨耗指数PWI，影响沥青混凝土表面抗滑功能的原因很多，主要包括有原材料质量，比如表层石料的磨光值；沥青混合料质量，比如级配和油石比是否导致泛油；路面表面是否积水、有无污染及行车速度等多种方面因素。

2 高速公路沥青混凝土路面养护工程分类

2.1 预防性养护

预防性养护是一种主动养护工程，当沥青混凝土路面整体性能良好，仅仅存在病害隐患或者有轻微病害，通常高速公路沥青路面技术状况指数PQI要求在90分以上时，为了有效延缓病害的继续发展、延长道路使用寿命而预先采用的预防措施。目前，高速公路沥青路面预防养护技术方案主要包括日常裂缝和坑槽维修、稀浆封层、微表处、超薄罩面、薄层罩面、热再生等，其处治厚度基本都小于4cm。

2.2 修复性养护

修复性养护工程主要是指沥青混凝土路面已经出现明显病害或者是丧失了部分使用功能，为了有效恢复提高路面技术状况指数，而针对实施的功能性或结构性修复工程。修复性养护工程应首先分析清楚病害原因，然后采取针对性措施，可根据沥青混凝土路面主要破坏原因、交通荷载大小及组成、气候环境与地质条件、运营状况下施工方案的可行性、方案耐久性和技术经济性等因素，经过专门的病害调查、方案设计与比选，通常方案为将原路面挖除后补强恢复、结构性补强罩面等多种修复养护技术。

2.3 专项工程

高速公路沥青混凝土路面专项养护工程主要是指为保持、恢复或提升路面使用功能而集中实施的路面结构改造，比如白改黑技改工程；路面停车港或弯道局部加宽；针对抗滑不足等原因采取针对性专项处治；灾后恢复等专项养护工程。

2.4 应急处治养护

应急处治养护工程主要是指突发状况导致的沥青混凝土路面中断、破坏、产生重大质量安全隐患等，比如路段发生地质灾害或重大交通事故，为了快速抢通道路而紧急采取的应急处置养护工程，事后通常需要进一步采取巩固措施。

3 常见沥青混凝土路面养护技术

高速公路沥青混凝土路面在道路结构强度满足要求（PSSI≥70）的前提下，结合运营技术状况及损坏类型、交通量组成及大小、地理位置、气候条件、设计标准、路用材料、历年养护工程经验等多种因素在内，应进行专项养护工程设计后，综合选择合理适宜的养护处治方案。运营高速公路沥青混凝土路面常用的养护技术方案主要包括日常养护、微表处、加铺罩面、就地热再生等。

3.1 日常养护技术

高速公路沥青混凝土路面日常养护的主要内容是有及时封闭路面各类纵、横向及不规则裂缝，处治对行车安全有影响的的坑凼、拥包和龟裂等道路病害。裂缝封闭可采用灌缝、贴缝，以及可应用具有自动跟踪功能的灌缝机开槽扩缝后采用专用沥青的填缝。坑凼、拥包和龟裂应根据病害发展层位进行处治，一般先确定处治范围，然后切割并挖除损坏路面，再用现场热料或专用冷补料进行恢复。如果病害已经发展到水稳基层，应根据病害大小首先对基层进行修补，然后再恢复沥青混凝土面层。修复病害的开挖面积通常要大于实际病害面积，以便确保病害能够处治彻底，同时采取有效措施保障新旧路面的结合性，比如对原路面要求彻底清扫干净和洒布粘层油以保证层间结合、修补接缝处刷填缝沥青保障封水效果、以及提高混合料施工压实度等措施。

3.2 微表处技术

微表处通常采用专用机械设备将不同规格的粗细集料、矿粉、聚合物阳离子型改性乳化沥青、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料，然后摊铺到沥青混凝土路表上，厚度通车小于1cm，具备快速开放交通的特点，同时能够有效提高路面抗滑性和耐久性的表层封层。该技术主要用于沥青混凝土路面的预防性养护，主要功能包括：延缓沥青表面层的老化、提高路面抗滑性能，改善路面平整度，处理松散病害，起到密水封水作用，以及可以填补轻度车辙病害，其主要特点见图3。

图3 微表处的特点

与微表处类似的还有稀浆封层和碎石封层技术，但都不适宜直接单独用于高速公路，但可采用复合封层技术，比如由碎石封层（纤维封层）+微表处（稀浆封层）相组合的技术措施。复合封层技术适宜于各种类型的道路，重点解决和改善路面抗滑性能，在高速公路方面，重点考虑碎石封层或纤维封层+微表处的方案。

3.3 超薄罩面技术

超薄沥青混凝土罩面层的施工厚度通常小于2.5cm，目前国内已经能够做到0.6cm～1.2cm，适用于预防及修复局部病害、改善路面表层抗滑不足等，同时对于路面净空不足、交安护栏高度提升、桥面加铺荷载受限等情况具备明显优势。超薄罩面层能够解决原路面表面磨耗导致的抗滑问题，同时能够修复原沥青路面出现的各类裂缝和表面层老化问题，通过加大孔隙设计，也能减少行驶噪音，提高行车舒适性。

3.4 薄层罩面及罩面技术

高速公路沥青路面薄层罩面的铺筑厚度通常为2.5cm～4.0cm，主要适用于预防或修复病害、需要改善部分使用功能的沥青路面。薄层罩面工程可按照设计指标要求，将不同级配需求的厂拌沥青混合料直接铺筑在原路面上，形成新的表面结构层，能够减小原路面病害发展，并提高路面使用性能的预防性技术。

沥青混凝土罩面技术铺筑厚度通常为4.0cm～6.0cm，是一种适用于路面结构补强、修复病害、改善抗滑等使用性能的沥青路面养护技术。罩面工程按施工方案也可分为直接加铺罩面和铣刨恢复罩面。在对原路面严重病害进行预处治后，直接加铺罩面可以处治裂缝、车辙、松散、泛油、平整度不足、抗滑性能较低等多种病害，其施工费用相对较高、施工周期相比较长。铣刨恢复罩面是指将出现病害的原沥青路面进行铣刨清除后，铣刨厚度一般为2cm～5cm，再铺筑新的热拌沥青混合料，以恢复沥青路面表面层的使用功能，其优势为对于运营高速公路的净空和护栏高度不需要处理，相比直接加铺可明显节约造价，但铣刨恢复罩面不具备结构补强功能，所以不适用沥青路面已出现结构性破坏的工程项目。

3.5 热再生技术

高速公路沥青混凝土路面热再生技术一般可分为厂拌和就地两种。与传统的沥青路面维修方式相比，沥青路面再生技术起到节约沥青和砂石材料的作用，有利于降低工程造价，并能起到减少废料丢弃造成环境破坏的作用，因此具有良好的的社会经济效益。厂拌热再生技术是将铣刨回收的沥青路面材料（RAP）运至沥青混凝土拌和站，经过再次的破碎筛分，再按照室内试验的比例与新沥青、石料和再生剂等热拌混合，最后运至现场重新铺筑施工的沥青路面养护技术，其主要缺点为工序相对复杂导致施工周期长、旧料利用率不高，导致全面推广受限。就地热再生技术采用专用的施工机组连续作业，首先对原沥青混凝土路面表面层进行加热和现场铣刨回收，然后在拌合设备中直接掺入10%～15%的新沥青、混合料及再生剂等，经过现场的重新拌和、摊铺、碾压等，实现对原沥青路面表面层的性能恢复。就地热再生主要适用沥青路面表面层的功能性恢复，不适宜已出现较严重结构病害的沥青路面，通常实施单车道长度需要达到10km以上，其再生施工厚度一般为2cm～5cm，该技术方案有利于解决目前沥青路面养护材料价格高的问题，旧料利用率达到了100%，符合当前环保要求，与现行绿色养护理念相契合。

4 结语

高速公路为推动国内经济发展提供了重要支撑，沥青混凝土路面作为直接承受车辆荷载和外部环境的结构层，容易发生裂缝、坑槽、车辙及磨耗导致抗滑不足等病害问题，所以，对病害原因进行深入分析，并提出针对性的防治技术，这对提升沥青路面使用寿命，保障道路通行条件及提高养护管理水平具有重大意义。

参考文献：

1. 公路沥青路面养护技术规范（JTG 5142-2019）[M].交通运输部.

2. 方丽.基于沥青路面衰变规律的重庆高速公路预防性养护决策研究[D]. 重庆交通大学硕士学位论文.2016.

3.李薛嫒.高速公路沥青路面病害原因及预防措施[J].交通世界.2012.05（10）：188-189.

4.蔡骏，蒋立政.高速公路沥青路面常见病害的原因分析及养护对策[J].工程与建设.2006.01（20）：81-83