高速公路沥青路面坑槽病害的形成机制与防治措施

宋云梅

（云南省交通投资建设集团有限公司保山管理处，云南 保山 678000）

0 引言

路面坑槽是在行车作用下，路面骨料局部脱落而产生的坑洼，是沥青路面普遍存在的一种病害。路面坑槽的特点主要表现为发生突然，并且逐渐波及周围正常的路面，主要原因是由于荷载和水的影响。路面坑槽不仅影响行车的安全性、舒适性和路容路貌，如果养护维修不及时，还会对行车安全构成极大的威胁。

基于此，本文以云南某高速公路为例，根据雨季沥青路面坑槽病害的调查情况，对坑槽形成的影响因素进行分析，结合某坑槽发育过程阐明了坑槽的形成机制，提出了沥青路面坑槽的防治措施。这有利于沥青路面坑槽病害的防治，以期为相关施工技术人员和维护管理人员提供参考和借鉴。

1 路面及坑槽概况

云南省内某高速公路，根据设计和施工资料可知路面结构层自上而下分别为：上面层是4cmSMA-13 沥青玛蹄脂碎石混合料，中面层是6cmAC-20 中粒式沥青混凝土，下面层是8cmAC-25 粗粒式沥青混凝土，基层是40cm 水泥稳定碎石，底基层是20cm 级配碎石。高速公路所在地区每年6 月份降雨量较大，路面经常出现较多坑槽。根据现场调查结果可知：调查线路总长为61.74km，双向行车道同时调查，共发现坑槽90个；从形状上来看，坑槽主要呈现为似圆形或似椭圆形（如图1、图2）。

图1 似椭圆形坑槽现场照片

图2 似圆形坑槽现场照片

2 坑槽形成的影响因素

根据现场调查结果可知，桥面坑槽有80个，路面坑槽有6个，隧道口坑槽有4个，并且坑槽多集中在行车道上。根据“有无对比”分析原则，分析得出高速公路沥青路面坑槽病害的形成主要与路面结构层、降雨、行车荷载及沥青本身性能有关[1-2]。

2.1 面层厚度的影响

桥梁面层中出现坑槽的频次最高，这与桥梁面层较薄有直接的关系。虽然桥梁面层和道路主线面层的类型相同，都为4cmSMA-13 沥青玛蹄脂碎石混合料上面层以及6cmAC-20中粒式沥青混凝土中面层，并在沥青混凝土与桥面现浇混凝土之间设有防水层；但与道路主线面层相比，桥梁面层较薄，只有上面层和中面层，对沥青的结合性和沥青骨料的吸附能力等要求较高，在荷载以及雨水作用下容易产生破坏，从而形成坑槽。

2.2 雨水浸泡的影响

通过对不同季节坑槽的数量进行调查和统计，坑槽病害主要集中出现在6～8月份。这3个月是一年中该地区降雨量最大的时节，并且早晚温差较大。虽然抵抗雨水损害是沥青混合料的一项重要性能，但是雨水对沥青性能的不利影响仍然很大，水对沥青混合料耐久性影响主要体现在沥青混合料粘附性方面。在降雨集中的6～8月份，如果存在路面排水不畅等原因，在长期降雨作用下，会导致沥青路面长时间受雨水浸泡，呈现出不同的破坏方式，如车辙变形、坑槽、裂缝、松散等。

2.3 行车荷载的影响

通过现场调查统计和分析发现，相较于超车道而言，行车道坑槽病害表现的更为突出。该高速公路车流量较大，行车道大车通行频次高，行车荷载大。沥青骨料承受的荷载越大，对沥青延展性与结合性要求就越高。在行车荷载的反复作用下，沥青材料受到不断挤压，上面层沥青受到较大的拉应力，当超出极限拉应力时，就会出现骨料被挤出的情况，最初会出现小型坑洞。坑洞周边的骨料应力较为集中，随着行车竖向荷载及横向摩擦力的进一步作用，坑洞逐步扩大，最终形成坑槽。

2.4 沥青材料的影响

根据对坑槽病害出现路段的分析结果，结合相关设计资料，可知不同路段出现坑槽病害的程度不一样，具有较明显的差异分布特性。结合“有无对比”分析原则，坑槽病害的出现与沥青材料的选择及施工过程的管理密不可分。沥青玛蹄脂碎石上面层采用改性沥青，通过改性沥青改善沥青混合料的水稳定性，从而提高沥青路面预防沥水损害的能力。此外，沥青混合料的配合比也是影响沥青路面高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害能力的一大重要因素。目前，沥青混合料的配合比的设计采用马歇尔设计方法进行。

3 坑槽的形成机制

（1）在雨水、行车荷载等的综合作用下，沥青粗骨料被挤出，形成最初的麻面或小型坑洞，随着雨水及荷载的进一步作用，出现沥青骨料的链式反应。

（2）出现链式反应后，随着坑槽的逐渐扩大。坑槽内的积水量越来越大，在雨水的浸泡下，坑槽扩展速度加快，由初期的小型坑洞发展为较大的坑槽。在荷载和雨水的共同作用下，最终发展为圆形或者较大的不规则椭圆形坑槽。图3所示为某个坑槽的形成过程。

图3 某坑槽形成过程照片

图3a为7月5日坑槽发育情况的照片，此时坑槽的直径为27cm；图3b为7月7日坑槽发育的第二次现场采集照片，此时坑槽直径已经发育至36cm，且坑槽周边骨料更为松散；图3c为7月9日对此坑槽发育跟踪调查时第三次采集得到的照片，此时相较于图3b，坑槽右上角已经进一步发育扩展；图3d为7月13日对坑槽跟踪调查时采集的第四张照片，此时坑槽直径已经发育到40cm。从第一次调查开始，仅一周时间，坑槽直径由27cm发育至40cm，面积扩大了683.74cm2，发展速度非常快。

4 坑槽病害的防治措施

4.1 严格控制沥青材料性能

沥青粗集料表面必须粗糙，才能吸附较多的沥青结合料，细集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质。严格控制改性沥青的性能，采用满足要求的改性沥青。同时，严格控制纤维稳定剂的掺加比例及混合料配合比[3]。施工过程中要注意沥青材料的选择：

（1）粗集料的选择。粗集料必须采用坚韧、有棱角、致密性好、吸水率小的碎石。粗集料表面比较光滑，则不能吸附较多的沥青结合料，会影响混合料的耐久性。

（2）细集料的选择。细集料可采用天然砂、机制砂和石屑，应保持洁净、干燥、无杂质、无风化，有泥土、杂物的细集料影响沥青的沾附性，尤其是沥青玛蹄脂碎石上面层对集料的选择要求更为严格。

（3）沥青混合料的选择。沥青混合料的矿粉要求采用石灰石或者碱性岩石磨细得到的矿粉，通过采用干燥的磨细一级消石灰粉作为填料的一部分，可改善集料和沥青的粘附性。

（4）纤维稳定剂的选择。用于沥青玛蹄脂碎石上面层的纤维稳定剂包括木质素纤维、矿物纤维、聚合物化学纤维等，可改善沥青混合料的性能，吸附沥青，减少析漏。

4.2 加强施工过程控制

施工中加强对拌合过程、运输过程、摊铺温度、摊铺速度以及压实度的控制，以达到最好的摊铺、压实效果，保证施工质量。

4.3 做好道路后期养护措施

及时清理桥面泄水孔，避免出现因泄水管堵塞出现桥面积水的情况，减少因积水及排水不畅的原因影响沥青的粘结性[4]。

4.4 病害的主要处置方式

目前坑槽病害的处置主要采取开挖坑槽、重新摊铺沥青结构层的方式进行病害处置。一旦出现路面坑槽病害，应及时组织养护施工队伍处置，避免坑槽的进一步扩大，保证路面的行车安全。

5 结束语

综上所述，结合高速公路沥青路面日常养护情况，分析得出雨季路面坑槽病害较为突出，采用有无对比原则统计分析坑槽出现频次，发现坑槽病害的形成主要与面层厚度、雨水浸泡、行车荷载以及沥青材料等影响因素有关。通过对坑槽发育过程的跟踪分析，得出沥青路面在雨水及荷载的反复作用下，出现沥青骨料的链式反应，逐步形成了坑槽病害。结合影响坑槽病害形成的因素以及坑槽病害的形成机制，提出了有效的防治措施，以保障高速公路沥青路面的行车安全。