高速公路养护维修方案及其优化设计研究

鲁彬彬

摘 要：本文首先客观阐释我国高速公路存在的问题，包括裂缝、松散、平整度降差，继而分析高速公路中沥青混凝土路面的维修养护方案，最后进行高速公路中沥青混凝土路面维修养护方案优化。

关键词：高速公路;养护维修方案;高聚物注浆技术

中图分类号：U418文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）09-0113-03

Abstract： Firstly， this paper objectively explained the existing problems of our country's expressway， including cracks， looseness and flatness reduction， then analyzed the maintenance scheme of asphalt concrete pavement in expressway， and finally optimized the maintenance scheme of asphalt concrete pavement in expressway.

Keywords： expressway;maintenance plan;polymer grouting technology

1 我國高速公路存在的问题

1.1 裂缝

裂缝是高速公路沥青混凝土路面常见的病害之一，也是高速公路路面的典型问题。高速公路沥青混凝土路面裂缝可分为龟裂、块状裂缝、横向裂缝和纵向裂缝几种类型。本文主要讨论横向裂缝和纵向裂缝，横向裂缝分为疲劳裂缝和半刚性基层反射裂缝;纵向裂缝分为疲劳裂缝和道路中央拉裂产生的裂缝，大多数出现在轮迹带位置。产生裂缝的主要原因有路面的热胀冷缩、行车荷载、路面老化以及沥青路面与构造物连接处填土压实不足、固结沉陷等。

1.2 松散

高速公路沥青混凝土路面也会出现松散、坑槽、沉陷、车辙、波浪拥包、泛油等现象。这些现象产生的主要原因是集料选择不当或油石配比低导致沥青结合料的黏结性下降或丧失，从而使路面结构受到影响。此外，持续的交通荷载、雨雪渗入和油污等也是引起沥青路面松散的重要因素。

1.3 平整度较差

平整度差的原因主要包括以下几方面。第一，底层平整度差，因为各类沥青混合料压实系数有差别，而虚铺厚度有薄有厚，碾压后，表面平整度差。第二，料底清除不净，沥青混合料直接倾卸在底层上，黏结在底层上的料底清除不净，或把头天的冷料、压实料胡乱摊在底层上，充当摊铺料，导致的局部高突、不平整。第三，摊铺方法不当，摊铺机械调平装置不稳定，摊铺控制高程不准确，无控高依据或摊铺速度过快，沥青料温度不一致或松密度不同即铺筑在路面上也易造成平整度差。汽车行驶至此类高速公路时，易产生颠簸，舒适感和安全性大大降低。

2 高速公路中沥青混凝土路面的维修养护方案

2.1 路面密实度维修以及养护方法

完善设备和施工人员。高速公路养护人员要具备完善的沥青混凝土路面维修知识，同时还好具备良好的职业素质。一方面，管理人员在维修与养护项目中，要确保项目分工明确，配足人员;另一方面，进行一些重大工程建设时，要适当增加人员，根据混凝土搅拌生产水平、摊铺机工作水平等因素，对本工程的施工设备进行选型，为后续施工奠定良好的基础。

合理进行沥青配比。施工人员可依托工具与设备，对细骨料表面进行覆盖，有效地保证细骨料的水分含量。在此过程中，施工人员要控制冷料斗速度和出料情况。路面摊铺过程中，需要对混合料温度进行严格把控，确保温度合理，并保证温度可维持沥青混凝土运输铺设全过程。

全面加强对沥青混凝土路面密实度的控制。若路面松散、表面未成形，可将松散部位清除，重新铺筑，并将沥青路面碾压平整。根据基础特点，通过切割机将其切割成几何形状，并对基层进行检测，若基层比较完整，可重新铺筑沥青混合料，再将其整平压实。

2.2 沥青路面的平整度维修养护方法

应加强对低承重面的控制。在铺装沥青混凝土路面之前，要铺装基层及垫层。基层平整度对沥青路面上面层的质量起着决定性的作用。一般而言，若下承层较顺滑，可大大改善摊铺沥青的品质。因此，在摊铺沥青混凝土之前，必须及时对下承层不平的地方进行维修。

加强对混合料压实的控制。施工人员要科学地选择压路机的型号，控制压路机的碾压遍数和速度。同时，控制沥青混合料的均匀性和配比，并保证均匀铺装。

2.3 沥青路面泛油、松散、离析与裂纹等问题的维修养护方法

沥青混凝土铺装前，应清理路基，待路基干透后再铺装黏土层，确保黏土层与结构完全连接。严格按照工序进行碾压，从公路两侧向公路内部碾压，避免路面边缘开裂。此外，采取有效措施，防止混合料在泵送过程中产生离析，以保证铺装均匀分布。

对基层路面进行严格控制，规避因基层破损或强度不足等因素造成高速公路路面病害。对于因路面热胀冷缩、行车荷载及路面老化等造成的沥青路面裂缝等问题的处理：铣刨上面层，机械或人工清洁裂缝，采用改性沥青聚合物密封胶灌缝，最后贴抗裂贴（抗裂贴建议用钢钉固定）。

3 高速公路中沥青混凝土路面维修养护方案优化

3.1 高聚物注浆技术

高聚物注浆技术以高分子聚合物为主要材料，将其注入路面内部，经过相关化学反应后，出现体积膨胀现象，形成强度良好的固结体，呈泡沫状，使结构中的空隙得以填充，改善周围松散介质原有状态，有效提升路面结构的稳定性及整体性。聚合物浆体为弹性体，弹性好，在载荷作用下不容易开裂，防渗性能好，能有效解决渗漏问题。高聚物注浆技术的适用范围如表1所示。

施工过程中，将诸多聚合物根据一定比例注入路基缝隙中，颗粒迅速膨胀，形成用于加固地基和填补空隙的泡沫固体。聚合物注浆方法具有膨胀快、填满路面下空隙、挤出水分等优点，能显著改善路基与路面的强度，形成一个坚固的有机整体。高聚物在一定压力（7 MPa）下注入路面裂缝和孔洞，通过扩散、凝胶化和固化来恢复路面的完整性。工艺流程如图1所示。

高聚物注浆施工效果对比如图2所示。

3.2 CGMT碎石樁

为有效解决高速公路路基压实问题以及含水量问题，采用非开挖干拌水泥（Cement Gravel Mixing Trenchless，CGMT）碎石桩路基加固技术。CGMT碎石桩通过换填压实路基土形成复合路基，吸收路基填料水分来降低含水量，压实原土，在一定程度上可有效提高桩周土层的密实度。换填压实主要是在CGMT施工中，采用水泥碎石代替原路基填料进行压实，原土被压实后，提高了桩周围一定范围内土层的密实性。

3.2.1 CGMT桩加固机理。一是吸收水分作用：CGMT可以降低路基填料含水量，充分吸收桩间水分。二是排水作用：通过对路面结构层底面和基底面之间排水，消除翻浆现象。三是复合地基作用：CGMT桩间土复合地基的形成，有利于整体强度的提高。在土层中埋设的基桩，可以防止地基的纵横滑动。

3.2.2 CGMT施工控制点。钻孔时，垂直度控制在1.5%以内，中心偏差不超过50 mm，孔径不小于设计直径，孔深不小于设计深度。成孔和孔内回填夯实的施工顺序如下：块体整体处理，从中心向外，局部处理，从外向内，开1～2个孔进行夯实。CGMT采用C30混凝土标号，其水泥规格为32.5R普通硅酸盐水泥。一般来说，捣固遍数控制在1～2次，捣固高度不大于5 mm。由于加筋路基含水量大，在成孔过程中容易产生收缩。成孔后可加入少量水泥，反复冲击可保证成孔质量，成孔后立即回填。

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