咸阳至永寿一级公路沥青路面的病害调查及处理措施

黄建云

(西安公路研究院)

1 引言

国道咸阳至永寿一级公路为分期、分段修建公路，路线长度62.005 km。其中咸阳至乾县永泰公主墓段(K1519+195～K1565+235)于1998年竣工通车;乾县永泰公主墓至永寿段(K1565+235～K1581+200)于1999年竣工通车。经过几年的运营，咸永一级公路出现网裂、沉陷、坑槽、裂缝、车辙等各种路面病害，严重影响了行驶质量，需要对路面病害经行处理。

2 旧路状况

2.1 旧路结构状况

路基宽度24.5 m，中间带2.5 m(其中左侧路缘带宽2×0.5 m，中央分隔带宽1.5 m)，行车道2 ×2 ×3.75 m，硬路肩(含右侧路缘带宽2×0.5 m)2×2.75 m，土路肩2×0.75 m。沿线无大、中桥，有小桥5座，涵洞69道，倒虹吸18道。路面结构形式如表1所示。

表1 旧路结构型式表

2.2 旧路使用质量评价

每一公里作为一个评定路段，每一项作为一个单元，进行综合评定。经统计，咸永一级公路的PQI的综合评价见表2所示。

表2 路面综合评价指标PQI

依据部颁标准《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(试行)》交公路发［2002］572号的评价指标对该公路沥青路面的弯沉值、摩擦系数、平整度、车辙和路面破损等测试结果分析，得出该一级公路，路面状况上行线比下行线好;乾县永泰公主墓(K1519+200～K1565+235)—永寿段比咸阳—乾县永泰(K1565+235～K1581+200)公主墓段好。

分析原因，咸阳至乾县永泰公主墓段原路面设计年限为8年，目前已超过该段路面设计使用年限，因此路面服务水平降低;乾县永泰公主墓至永寿段段路面设计年限为15年，通车相对较晚，因此路面状况相对较好，路面强度高。

3 路面病害调查与分析

3.1 钻芯取样

路面病害较轻段，钻芯取样，基层较完整，基本符合原设计要求。旧路病害严重路段，路面出现网裂、坑槽修补等病害，取出的芯样面层和基层分开，并且基层已破碎，基层中二灰含量过大，碎石含量偏少。

3.2 路面病害成因分析

(1)裂缝、网裂

裂缝可分为两大类，即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。荷载型裂缝，主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。非荷载型裂缝，主要为温度型裂缝，包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂，均体现为张开型开裂方式。由于该段公路服务年限较长，沥青材料老化，在水、温度、荷载应力作用下产生开裂，沥青混合料松散，沥青路面产生网裂。该路段基层为二灰碎石，在温度、湿度变化时易产生裂缝，当沥青面层较薄时易形成反射裂缝，沥青路面本身也易产生低温裂缝，车载作用和水的浸入加速了路面病害的产生。

(2)坑槽

沥青路面产生坑槽的原因是面层的网裂、龟裂未及时养护而逐渐形成的坑槽。在本路段中，面层和基层粘结性差，使面层发生水平推移，形成坑槽，有的坑槽深达4 cm，坑槽周围伴随着不同程度的龟裂、沉陷变形。

(3)车辙

通过钻芯取样，本路段车辙类型属于结构失稳型，车辙的主要特征是在轮迹带范围内沥青面层产生了较大变形，轮迹带下陷。咸阳至乾县永泰公主墓K1519+195～K1565+235面层厚度9 cm，乾县永泰公主墓至永寿K1565+235～K1581+200面层厚度12 cm，与该路交通量大、载重车(超载车)较多的实际情况相比路面较单薄，加之原路面上面层级配不佳，沥青老化等因素的共同影响，产生车辙是必然的。因此咸永路路面车辙产生的主要原因是沥青混合料的压密变形。

(4)拥包、推移

①超限超载车辆对路面的影响

由于该段公路为开放式一级公路，大型车辆受沿线农用车和行人等影响，行驶过程中频繁的制动—加速—制动，重载车辆频繁地制动和加速，产生极大的竖向应力和水平应力，使沥青混合料中的颗粒在动荷载作用下处于微移动状态，对路面产生巨大的的破坏作用，而且该公路沥青混凝土面层厚度仅9 cm(12 cm)。经车轮重复碾压，必然出现推移拥包。

②路面基层表面质量对路面的影响

钻芯表明，基层表面形成光滑的表面层，降低了路面面层与基层之间的摩擦系数，在行车过程中也容易出现路面推移破坏;另外，建设时基层表面平整度差或出现标高、横坡度不适，施工时则会在路面面层部分进行调整，这样势必造成路面面层厚度不一致，直接导致路面面层抵抗外力的能力相差悬殊，在行车、温度变化作用下出现推移拥包病害。

3.3 抽提试验

通过对1519+195～K1565+235、K1565+235～K1581+200两段钻芯取样分别进行上、下面层的抽提试验。

从抽提后的级配曲线来看，K1519+195～K1565+235设计较早，采用的97版《沥青混凝土路面设计规范》，与现行规范存在一定的差别，级配偏细，沥青路面的高温稳定性较差，尤其该段公路交通量大、重(超)载车辆多，从而导致路面产生严重的车辙。K1565+235～K1581+200抽提后级配较好，这从该段路面状况较好，病害较轻的情况也能反映出来。但在多种因素的作用下已经产生了裂缝等，继续发展下去也会给路面功能带来影响。因此全线应该进行路面整治，消除现有的病害，保障道路的使用性能。

由沥青指标试验结果看，路面上、下层沥青的针入度较现行规范规定指标值偏小，软化点较规范规定指标值偏大，说明经过近十年的使用，沥青材料已经老化，因此随着沥青老化黏结力衰退，路面松散、龟裂、坑槽、车辙病害就会体现得越来越明显。另外通过油石比比较，发现现有路面油石比远远低于原设计中油石比，更进一步说明沥青大部分老化。

4 沥青路面设计

4.1 路面设计

国道咸阳至永寿一级公路主要以货运为主，货车交通量占60%以上，考虑到公路法的实施及对超载打击力度的逐渐加大，因此本次路面计算时不考虑超载。

采用的代表车型为大客车CZ660、小货车BJ130、中货车EQ140、大货车JN150、拖挂车EQ140K。

乾县—永寿:设计年限内一个车道上弯沉设计及沥青层层底拉应力验算累计轴次为277.15万次，路面设计弯沉为0.308 8 mm;咸阳—乾县:设计年限内一个车道上弯沉设计及沥青层层底拉应力验算累计轴次为340.54万次，路面设计弯沉为0.296 3 mm。

4.2 病害处置方案

(1)微表处。路面破损状况指数PCI评价优或良，或路段车辙平均深度小于15 mm路段，加铺1 cmMS-3型改性乳化沥青微表处。

(2)罩面。路面破损状况指数PCI评价为中及中以下的路段，或路段车辙平均深度大于15 mm路段，对旧路上面层拉毛处理后，加铺4 cm AC-13C SBS改性沥青混凝土。

(3)面层。上面层采用4 cm AC-13C SBS改性沥青混凝土，粘层采用SBR改性乳化沥青，下面层和基层保持不变，表面铣刨拉毛处理，路面标高整体抬高3 cm。

(4)乾线县城段路面。K1560+780～K1563+800段乾县县城段路面为三块板，路面宽度11.25 m，路面右幅路面状况较好，而路面左幅路面状况较差，路面沉陷、网裂严重。因此将左幅点病害处理后铣刨4 cm的沥青面层，重新铺筑4 cm的沥青混凝土，以保持路面标高和右幅一致，同时为避免纵向接缝影响路面使用质量，以上处理后，统一对左右幅进行微表处处理。

(5)隐患消除方案。同时为了避免隐患，在处理前先对原路面点病害进行彻底处理。

①裂缝

裂缝采用道路密封胶或灌注热沥青对裂缝进行封闭处理。密封胶灌注前使用吹风机将裂缝中的灰尘、杂物及周边松动的物体清除干净，保持裂缝的清洁和干燥，密封胶应在具有保温装置且采用导热油间接加热的搅拌容器内加热，最高温度不得超过200℃，出料温度不低于190℃。

②网裂、沉陷

对于表面出现严重网裂、沉陷路段，要将该路段的基层进行开挖，开挖后用新的二灰稳定碎石基层进行补强。开挖长度应在弯沉值变异位置前后各5 m长工作面的范围，以方便施工。

③车辙、推移、拥包严重路段

局部小段落路面车辙深度大于15 mm，且车辙内有较多裂缝，病害比较严重路段，应铣刨原路面上面层，下面层拉毛1 cm，铺筑5 cm SBS改性沥青混凝土AC-16+SBR改性乳化沥青粘层。对于出现拥包的路段，先把拥包部位铲除，然后用面层料填补坑槽后再进行处理。

:

［1］干旱地带沥青混凝土路面反射裂缝病害分析及处理措施——以京藏高速(G6)宁蒙省界麻黄沟至宁夏惠农段为例［J］.宁夏工程技术，2009，(4):404-408.

［2］胡艳民.高速公路沥青路面裂缝和车辙病害形成机理及养护处理措施［J］.交通标准化，2009，(17):164-167.

［3］公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)［S］.

［4］公路沥青路面养护技术规范(JTJ073.2-2001)［S］.

［5］穆红旗.银河二路沥青混凝土加铺层病害成因分析与处理措施［J］.安徽建筑，2011，(4):66，72.