浅析高速公路大中修工程病害的成因及处治

高长清

山西路桥第五工程有限公司 山西太原 044000

1 工程概况

项目位于北天山褶皱带，属高山-中高山区，海拔2000-3500m，夏炎热冬季干冷，冬季较长，日温差大，最大积雪厚度150cm，最冷月平均气温-14℃，冬季主风向为沟谷风[1]。

2 主要病害及成因

原有路况以横向、纵向裂缝、龟裂、块状裂缝、松散、变形、隧道水泥路面破损、桥涵泛碱及裂缝、混凝土破损为主。

（1）横向裂缝大多贯通整幅路面，与行车方向基本垂直，裂缝下宽上窄和上宽下窄均有分布，贯穿面层。通过芯样结构分析，成因1 半刚性基层反射裂缝2 沥青混凝土的温缩裂缝3 桥涵结构物两侧的不均匀沉降产生的横向裂缝。水稳砂砾基层强度较高，水泥含量较高是横向裂缝较多的一个重要原因。

（2）纵向裂缝主要分布在靠近车道边线50-60cm 处车辆轮迹带位置或者半幅路面中心线位置及下行线靠近挡墙位置硬路肩上。多为与道路中心线大致平行长直裂缝，少量支缝。钻芯检测，重度纵向裂缝基本都向下贯通至基层，轻度未贯穿，现场对比观测，原因：①在交通荷载特别是超载及高胎压作用下，路表产生较大剪应力，致使轮迹处路表产生纵向裂缝；②面层开裂后基层在交通荷载拉应力作用下开裂；③部分纵向裂缝较为平直，沿路面纵向延伸长度较长，处于车道中间位置，为摊铺施工缝处理不良导致；④靠近挡墙位置硬路肩上和纵向延伸长度较长纵向裂缝为挡墙和新旧路基拼接不均匀沉降造成。

（3）龟裂、块裂以轻中度为主，重度龟裂、块裂增长速率较快，裂缝宽度3cm 以上，主要分布在靠近车道边线50-60cm 的轮迹线位置，部分由纵、横向裂缝向两侧扩展，已发展为轻微龟裂、块裂等。路面切割钻芯检测，仅存在沥青面层中；基层芯样完整，但均出现明显松散。原因为路表在紫外线、光、热、水的影响下，逐步老化，脆性增加，极限拉应力变小，路面经受拉-压反复作用次数多，导致大量行车荷载反复作用下超过疲劳寿命。

（4）松散：坑槽、麻面等，成因于沥青老化，沥青与集料之间粘结力丧失。坑槽是龟裂、松散等其它损坏进一步发展的结果，来自水、油损害。雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入，停留在基层表面，在行车荷载反复作用泵吸作用半刚性基层细料逐渐形成灰浆，在唧浆位置沥青面层网裂，一些碎裂小块面层或基层材料被车轮带走形成坑洞，不断扩大成坑槽。

（5）变形为沉陷、车辙、波浪及拥包等。沉陷是路基竖向变形过大造成的下陷，主要包括路基塌陷及不均匀沉降造成路面变形或路面下部软基未处理，造成基层不均匀沉降导致路面沉陷；车辙出现于轮迹带的位置，变形深度约10-20mm。主要是行车荷载长期累积作用，沥青混合料压缩和剪切变形所致；波浪拥包沿路面纵向存在，高低起伏，在行车荷载作用下路面强度大幅下降，产生推移与变形[2]。

（6）隧道水泥砼路面以裂缝、接缝料损坏为主，破碎板和边角剥落，错台等病害较少。成因：①温度应力超过混凝土抗拉强度时产生裂缝；②水泥砼表面水分急剧蒸发，干缩拉应力大于水泥砼抗拉强度产生裂缝；③重载反复作用。

3 处治措施

全线行车道、超车道用维特根W2000 冷铣刨机铣刨4cm 原有面层，然后进行病害处治，同步碎石封层（碎石采用S12 规格，沥青采用道路石油沥青90#A 级，沥青用量在1.2KG/m2左右）后4cmSMA-13 细粒式沥青砼罩面。为了消除冬季融雪剂和除冰盐等除雪材料对钢护栏的腐蚀，大、特大桥采用4cmSMA-13+0.4%相变调温材料（拌合时直接掺入，每1000kg 沥青混合料添加4kg该材料）。

病害处治：

（1）裂缝处治。①早期微裂缝d ＜5mm，可统一铣刨、罩面；②5mm ＜d ＜20mm 的，彻底清除松动边缘，清扫干净缝隙，用压缩空气吹去尘土后，灌注严寒型灌封胶；③d ≥20mm 的（严重裂缝，支缝较多、缝壁散落、唧浆），进行挖补处理，开槽深度为原路面面层厚度，开挖宽度大于实际范围10cm,基层有裂缝的彻底清除松动边缘M10 水泥砂浆灌缝，捣实后槽底刷涂透层油，周边刷涂粘层油，回填与原路面结构材料一致的沥青砼至原路面顶面，压实度不小于98%。

（2）龟裂、块裂、松散、变形处治。①轻度的，统一进行铣刨、罩面；②对于中度的，将病害挖除，挖除范围大于实际范围10cm，挖补范围轮廓线与路面中心线平行或垂直，在基层顶面涂刷透层油，在原有路面边缘涂刷黏层油后填补与原路面结构材料一致的沥青砼，压实处理后的顶面与周围铣刨后的沥青面层平齐、连接紧密，保持原有路拱横坡；③对于基层损害的重度病害路段，挖除基层，清扫干净，重新铺筑。

（3）水泥路面裂缝处治。①d ＜5mm,采用阔缝灌浆处理，顺着裂缝扩宽1.5-2.0cm 的沟槽，槽深根据裂缝深度确定，不得超过2/3 板厚,然后填入沥青砂，再用环氧树脂灌缝2cm；②对重度的路面板角断裂、错台、边角剥落、坑洞、露骨等进行换板处理，换板时横缝、纵缝分别设置传力杆和拉杆，嵌入相邻板内，钻孔时注意钻头要大一号，传力杆采用φ32mm 光面钢筋，长50cm；拉杆采用Φ16mm 螺纹钢，长80cm。换板后，对全线每块板间纵横缝用清缝机清缝，用灌浆机填缝,填缝料采用聚氯乙烯胶泥，然后贴缝以防雨水渗入。

（4）错台处理：大于5 小于10mm 时路平机磨平或者人工凿平，从最高点向四周拓展，边磨平边用3m 直尺找平到相邻两块板齐平。大于10mm 及破损较严重换下沉板处理。

（5）泛碱、裂缝、破损处理：对渗碱部位用刷子刷除，用稀释弱酸清洗，存在裂缝的封闭处理。存在铰缝砼脱落、破损的，当裂缝宽度＜0.15mm 时表面涂刷含环氧树脂胶黏剂的结构胶表封；裂缝宽度≥0.15mm 时压力灌注环氧树脂灌封胶修补[3]。

（6）混凝土缺陷：桥涵蜂窝、麻面、掉块、缺损、凹陷等缺陷，需对缺陷部位外露钢筋除锈，凿除松散砼，用改性环氧砂浆修补，最后涂刷水泥浆达到颜色一致。

4 结语

高速公路一旦出现病害，维修起来费时费力且影响正常使用和行车安全。只有深入研究病害形成因素和处治方法，从设计、施工和管理等环节层层控制，才能科学有效地消除病害。