高速公路沥青路面常见病害与大修工艺特点

2010-01-01

中国新技术新产品 2010年15期

（贵州公路工程集团总公司，贵州贵阳 550008）

随着我国国民经济的发展，公路建设取得前所未有的成就，截至2005年年底，我国公路通车总里程己达193万公里，高速公路通车里程己超过4万公里，位居世界第二位。"两纵两横三个重要路段"全部建成，"五纵七横"国道主干线己完成建设任务的86%。按照公路建设规律，当公路建设规模达到一定程度时，养护管理将成为道路管理部门的工作重点，而大修将成为其工作的一个重要方面。自从我国1988年第一条高速公路通车以来，早期修建的高等级公路相继进入大修周期，大修任务日渐增加，按照沥青路面的设计寿命(10-15年)，从现在起，据分析每年有12%的沥青路面需要翻修，这成为我国公路建设和管理部门面临的重要任务。AASHTO公路养护分委员会对路面大修的定义为:通过结构性的改进来延长路面的使用寿命和提高承载力。

1 高速公路沥青路面常见病害

日本道路建设业协会将沥青路面的破损按成因分为结构性破损和功能性破损两大类。结构性破损是路面结构的整体或某些组成部分的破坏，由于路面各层的承载能力降低导致，在表面上常反映为裂缝，主要有网状裂缝、横向裂缝等;功能性破损则是从道路使用者的角度来看，由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起，使道路不再具有预期的良好功能，常反映为路面平整度降低和车辙加深等。

我国《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2——2001)和《高速公路养护质量检评方法》中，针对我国公路沥青路面病害的特点，将沥青路面的损坏分为裂缝类、变形类、松散类、其他类四种。本文将高速公路沥青路面的常见病害概括如下:

1.1 裂缝类

裂缝类病害是沥青路面病害的一种主要型式。按照裂缝的方向和成因，可分为横向、纵向、龟裂和块裂。横向裂缝通常被看作早期损坏现象之一。主要成因是温度变化、反射裂缝和施工接缝。纵向裂缝一般发生在距路边缘3——5m的车道内，主要成因是地基的不均匀沉降、施工搭接不良、过大的荷载作用等造成的。块裂是一种近似矩形裂块的交错裂缝，是纵向、横向裂缝密度较大的结果。主要由温度变化、反射裂缝或沥青老化等因素引起。龟裂是在路面局部区域内，龟纹状的交错裂缝，常伴有沉陷和卿泥现象，一般认为，龟裂是路面结构在重复荷载作用下的疲劳损坏，由于沥青面层的疲劳破坏和基层软基的局部沉陷导致而成的放射性裂缝。这种裂缝最初表现为网裂，在荷载作用下发展为块状龟裂。调查发现龟裂出现的部位下面多见基层松散、土基湿软现象。因此可以断定下卧层强度不足以及行车荷载的作用是引发龟裂的主要原因。

1.2 表面损坏类

磨光、麻面、坑槽是沥青路面表面损坏的三种常见现象。磨光是指路表外漏的集料颗粒在行车轮胎的摩擦作用下其原有粗构造衰退或丧失，路表光滑，主要成因是集料的硬度和耐磨性较差。麻面是指沥青混合料的细集料或部分粗集料散失造成的路面病害，主要成因是酸性集料、集料中的含尘量过大造成的沥青一集料粘附性不足。坑槽是指路面材料散失后形成的各类凹坑，，主要原因有龟裂碎块松动脱出、沉陷后损坏并脱出以及层间粘结不足、表层脱落等。

1.3 车辙

车辙是轮迹带上出现的狭长形凹槽。一般情况下，沥青路面的车辙有三种类型:结构性车辙、流动性车辙(失稳性车辙)、磨损型车辙(在我国不存在)。车辙变形的外因是渠化交通和荷载作用次数的增加，内因是沥青混凝土的高温稳定性和抗塑性变形能力差，在车辆荷载的碾压下产生横向剪切变形。

1.4 路基强度不足引起的沉降和沉陷

沉陷是路面的局部凹陷，是由路基施工和工程完工后在自然环境影响和汽车重复荷载作用下引起的。路基未充分固结或压实不足造成的继续沉降往往引起路面的大面积沉降，有时伴有贯穿整个路面的结构性破坏，但是这种现象通常不作为路面沉陷考虑。

1.5 泛油和补丁

泛油是指沥青面层中的自由沥青受热膨胀，直至沥青混凝土空隙无法容纳，溢到路表的一种不可逆现象。泛油病害的内因是设计或施工不当，而诱发的直接外因是高温。补丁是各种损坏挖除修补后的结果。

2 高速公路沥青路面大修技术

路面大中修对策选定的合理与否所造成的路面状况及经济上的节约(损失)是巨大的，目前在我国还是较为薄弱的环节。不同国家、不同地区养路部门在长期的路面养护工作中积累了大量的经验，都有一套适应当地自然条件(气候、土质、料源等)及施工水平和习惯的路面养护及改建措施。我国目前常用的典型养护对策有十多种，归纳起来，主要是日常养护，薄、厚层罩面，薄、厚补强层等，而大修中采用较多的为罩面和补强。

我国《公路沥青路面养护技术规范》(JTJO73.2－2001)中，对沥青路面提出了控制性的养护对策。其中，针对高速公路大修方面提出了如下要求:在路面强度不满足要求的情况下(路面的结构强度系数为中等以下时)，应采取大修补强措施以提高其承载能力;当结构满足要求时采取罩面等措施。本文以规范为依据，在大量调研总结和试验研究的基础上，并综合考虑路面病害程度及其处理时机，提出了高速公路沥青路面大修方案主要有预防性养护、沥青面层罩面、沥青加铺层、路基加强(打桩、注浆)、挖除换填、和新建等。采取任何一种措施之前，都应对影响处治后路面使用性能的各种既有病害进行提前处治。

2.1 预防性养护

预防性养护是一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的、基于费用一效益的养护策略，预防性养护在没有提高路面结构承载能力的情况下，延迟路面损坏，维持或改善路面现有的通车条件，通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建活动。

2.2 路基加强

高速公路大修时，因针对基层松散、土基会谈模量不满足要求的路段处的路基采用相应额处治措施。打桩、注浆法是最为常见的加强措施。

2.3 沥青面层罩层

路面在使用过程中，其使用性能会随行车荷载和自然因素的作用而逐渐衰变。当损坏达到某一预定标准或最小可接受水平时，就需要采取改建措施如进行罩面或加铺以恢复和提高路面的使用性能。美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)设计指南中(1993年版)，把罩面分为功能性罩面和结构性罩面两种。前者主要是用于改善道路行驶质量、增加路表粗糙度、弥补一些表面损坏的较薄的加铺层，其厚度一般都靠经验确定;而后者主要是指用于提高路面结构承载力，以适应预期的交通荷载而需要的较厚的加铺层。