高等级公路沥青路面沉陷原因分析及处治措施

杨科

（宁夏交投高速公路管理有限公司，宁夏 银川 750000）

0 引言

不良地质条件下高等级公路存在路面沉陷病害，不仅会降低路面行驶舒适度，而且会对行车安全构成威胁。导致高等级公路沥青路面沉陷的原因主要包括填筑工艺、填筑方法、填筑材料不合格等。最常规、最简单处理方法是通过铣刨沥青面层，重新加铺沥青混凝土，使路面平顺，快速恢复沥青路面平顺行车功能。同时，日常养护巡查过程中，加大隐患排查力度，切实打造高速公路“安、快、畅、美”的出行环境。因此，本文针对高等级公路沥青路面沉陷，探究了具体施工技术方案，从技术层面为真正降低沥青路面沉陷病害发生率，对沥青路面处治效果进行分析，进一步延长路面使用寿命，为安全出行提供有力支撑。

1 沥青路面沉陷的危害及分类

1.1 沥青路面沉陷的危害

路面沉陷为沥青路面的典型病害，当行车经过沉陷部位时产生很大冲击惯性，导致车辆“颠簸”，大幅降低公路舒适性与安全性，并弱化其使用性能，致使服务水平下降，严重时还会导致车辆偏移或者侧翻，引发事故。所以，一旦路面发生沉陷病害，若无法第一时间维修，则应先采取其他临时措施，如：路侧安装提示牌提示行人前方路面沉陷，需减速慢行等。然后尽快采取措施，以免沉陷问题越来越严重，甚至破坏路基，加快对公路的损坏[1]，给公路养护运营管理单位造成巨大经济损失和不良的社会影响。

1.2 沥青路面沉陷的分类

因路基、路面竖向变形而引发的路面沉陷病害，一般可分为三种情况：其一，填筑时由于施工人员施工方法不规范，未严格按照规范规定施工，造成路基质量存在瑕疵，再加上后期运营阶段，路面出现沉陷处治不及时，积水浸泡，扩大沉陷。其二，修建时碾压机械重量不够或者碾压次数不够，再加上碾压未到位，使得路基填料之间缺乏密实性，不能更好压实，并且基于水的浸蚀作用下，经行车引发变形，因而不均匀沉降。其三，填筑材料不满足规范要求，甚至包括一些禁止填筑的材料用于路基填筑，基于自然因素与行车的综合影响，继而破坏路面。

2 沥青路面沉陷产生原因分析

在高等级公路工程施工期间，由于碾压环节未完全根据碾压厚度、碾压次数进行，以及未选用合理压路机机型进行碾压，再加上填筑材料不合格或过湿过干，碾压环节会出现压路机漏振偏振等问题，都是造成路面沉陷关键的原因[2]，具体原因如下。

2.1 未按规定施工、碾压不到位

在半填半挖地段、原有路基加宽路段的施工，交界处未按规范要求挖成台阶，搭接处结合不良，使得在结合部产生裂缝和沉降。当实施碾压操作的时候碾轮没有碾压到位或者出现边角漏压现象以及摊铺厚度过厚等，会造成搭茬位置碾压不实，密实度不达标，以上情况均会在后期运营期间引发路基不均匀沉降病害，致使路面沉陷和变形[3]。

2.2 沥青路面早期病害未及时处理

在路基施工期间，会留有涵洞或者小桥等结构物，台背填土属于柔性结构，桥涵桥台属于刚性结构，台背回填不密实，必定会影响其压实度，沉降必定不均匀，所以台背处常存有裂缝与不均匀沉降。在下雨时，大量雨水渗透到路基裂缝中，在长期侵蚀与冲刷过程中，如果没有尽快妥善处理，将导致路基发生孔洞和塌陷病害，致使路面结构层出现空隙，基于车辆以及自重影响下，成为沥青路面早期病害源头[4]。

2.3 采用错误的回填方式

在高等级公路沥青路面路基回填过程中，在路基与管线沟槽的回填过程中，本该采取分层回填方式，然而结合所处地理位置实际情况来看，为提高施工速度，方便施工，有些高填方或者沟壑地方一般不会分层开展回填作业，而采用倾填，未根据施工标准开展施工，所以时常出现回填土厚度过大的现象，存在虚铺过厚问题，导致压路机不能压透，压实度不符合施工要求，进而引发路面沉陷病害。

2.4 路堤填料控制不当

在回填时选用了稳定性较差的路基填料，如高液限黏土、黄土、膨胀土，或使用淤泥、腐质含量较高的土质填筑路堤，或采用不同土质填筑路堤。因土的性质不同或填筑的方法不当，而产生沉陷；或者填筑时含水量过大，不是最佳含水量时，也会产生沉陷。根据《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）可知，当水处于最佳含水量时，根据击实曲线能得到最大干密度，从而能得到最大压实度，确保填料压实。另外，尤其后期遇水会使路堤产生整段或局部变形。

2.5 软土地基处理不到位

原地表为软土、黄土等不良地质时，需对其进行处理，其处理方法有很多种，如：水泥粉体搅拌桩、超载预压土、打水泥桩、挖除换填或砂桩等。不论采用哪种科学方法，如果不对过渡段进行处理，或者处理不到位，后期都会产生不均匀沉降。

2.6 路基处于潮湿或者泡水状态

一般情况下，路基两侧如果地势较低，边沟排水不能远接远送，造成雨天积水，长期浸泡路基，将造成填筑料含水量过高的情况。一旦地下水位下降，公路地基便会收缩下沉，多次重复变化，从而导致路面沉陷[5]。

3 具体案例分析

3.1 工程概况

以京藏高速公路为例，京藏高速公路起点北京，途经河北、内蒙古、宁夏、甘肃、青海、终点西藏，是沿线区域车辆来往的主要通道。但随着近几年社会经济的迅速发展，该高速交通量出现了大幅增长，2018年惠农至滚泉进行了双向八车道拓宽并投入使用，2019年滚泉至桃山进行了双向六车道修建并投入使用。运营期间滚泉至桃山路段，部分路段的路面发生较严重沉陷病害，对高速行驶的车辆造成安全隐患，尤其在K1268+800（上、下行）、K1294+925—K1295+023（下行）段等更为严重，沉降量达到了12～15cm，影响面积达到100～300m2。为消除安全隐患，邀请相关路基专家及设计人员多次现场勘察，针对沉陷位置，结合影响深度、影响面积等，拟定处治措施，最后结合实际运营情况，决定实施冷刨热铺作业，即采用沥青混凝土找平填补，使其与原路面平整度大体一致，达到快速处理效果，减少交通影响，确保行车安全性与舒适度。

3.2 施工准备

第一，结合施工单位编制的施工方案，施工现场严格检查人员到岗情况和材料、设备准备情况。第二，针对施工现场全体施工人员，检查施工单位技术交底情况，清晰了解每一道工序的要求与标准以及每个岗位的职责权利。第三，结合已经获批的交通导改组织方案，进行公路车道封闭，高度重视作业人员安全，严格按照相关规范要求进行现场交通布控，并结合现场实际情况进行作业区优化。第四，路面封闭之后，以设计图纸为要求，按设计图纸找出发生病害的具体部位与处理面积[6]，使用白灰放出铣刨控制边线，然后施工现场路面工程师进行现场检查，之后进行铣刨作业及废料运输。

3.3 标准试验及备料

此次沉陷处治材料采用专业沥青混合料商用拌和站，拌和站具有营业资质，性能达到国家对安全、环保等的要求，并且拌和能力符合施工标准。在面层摊铺之前，已对所需沥青混合料进行了检测，材料质量、性能要求能达到设计文件及相关规范要求。沥青混合料拌和过程中，严控沥青加热温度，避免其温度过高导致沥青老化，温度过低导致碾压不密实。另外，沥青混合料严格按照试验室所确定的试验配比进行生产,试验室人员对当天施工段落进行跟踪检测，及时反馈试验数据以指导生产和施工。

3.4 摊铺准备及沥青混合料拌和运输

3.4.1 摊铺准备

混合料运输至施工现场前，用水彻底洗刷基层杂物及浮尘，待干燥后喷洒黏层油。黏层沥青采用快裂性PCR 乳化沥青，乳化沥青洒布量为0.3～0.6L/m2。洒布采用沥青洒布车喷洒，并选择适宜的喷头，洒布速度和喷洒量保持稳定。气温低于10℃、小雨天时不得喷洒黏层油，注意喷洒需均匀不得有漏洒或积液成片。喷洒不足的要补喷，喷洒过量处应予刮除。喷洒黏层油后，严禁所有车辆（作业车辆除外）和行人通过，确保黏层不被污染。待乳化沥青破乳、水分蒸发完成后，才能铺筑沥青混凝土层。

3.4.2 沥青混合料拌和

为避免温度过高造成沥青老化，必须严格控制沥青和集料的加热温度，由专人负责在拌和楼出料口检测出料温度，如出现炒焦或炒糊的沥青混合料立即废除清理。在拌和站覆盖台检测沥青混合料的出厂温度，保证混合料温度适宜、稳定，并保证所有集料颗粒全部裹覆沥青混合料，保证混合料拌和均匀，不得有花白料。

3.4.3 沥青混合料运输

沥青混合料使用双轴自卸载汽车运送，装料以前应当对运送车的车厢进行清洁，避免杂质存留。为避免沥青和车厢板黏结，车厢底部与侧面应当涂抹隔离剂，但是需要注意的是,隔离剂不可有毒有害，不可出现余液积聚情况。从拌和机向运料车上放料时，时刻关注车厢混合料数量，随时挪动汽车位置，以免放满溢流到外面。运料车应用篷布覆盖，用以防雨、保温、防污染，运输车辆从装入混合料起至开始摊铺为止，运料及等待时间不得超过1.5h。

3.5 现场摊铺

提前计算好拌和站至作业现场所需路程及所有必要时间，混合料装入运输车后应当马上遮盖运送到作业现场，在无特殊原因的情况下不可中途停留，以确保混合料质量性能和摊铺温度满足施工标准。到达作业现场，驾乘者一定要听从现场指挥人员的指令，不可注意力不集中或者离开驾驶室。卸料车排队应顺序驾驶、持续作业，尽可能降低摊铺机停机等候的可能性。混合料温度低于130℃或已经结成团块、污染淋雨时不得铺筑。

使用摊铺机进行摊铺作业，摊铺机在装入混凝土料之前应当使用恰当数量的植物油对内腔进行涂抹，避免料黏结。放下熨平板，调整熨平板倾角，提前大约0.5～1h 预热熨平板，熨平板温度不低于100℃。摊铺时由质检人员随时检查厚度、横坡度、平整度等指标，发现异常马上调整。摊铺机的螺旋布料器两侧应保持有不少于送料器2/3 高度的混合料，以避免摊铺过程中混合料离析。由于超粒径料或其他原因造成的局部坑槽，由随机工人及时进行人工找补。摊铺温度正常施工时应不低于上述规定的摊铺温度。

沥青混合料摊铺后立即进行碾压，碾压时控制好混合料的碾压温度、碾压速度，以达到最好的压实效果。压实程序分初压、复压和终压三道工序。

如图1所示，在碾压过程中，每完成一遍重叠碾压，压路机向摊铺机靠近一些。变更碾压道时，在碾压区内较冷的一端进行。碾压中，确保压路机滚轮湿润，以免黏附沥青混合料。压路机不在新铺混合料上转向、调头、左右移动位置或突然刹车，不从碾压完毕的路段进出。碾压后的路面在冷却前，任何机械不在路面上停放，并防止新铺路面被污染。

图1 摊铺现场

3.6 接缝处理

为保证摊铺路面与原有路面接缝顺畅，防止后期车辆行驶过快引起不平顺发生，施工缝一定要认真处理，确保密实、平直。接缝都使用平接方式。横向接缝使用小体积双钢轮压路机实施碾压作业。作业过程中，一定要勤测量，首先使用三米直尺测量接头位置混凝土平直程度，将与要求不一致的部位用线标记；其次以切割机进行切割；最后，摊铺作业前在接缝位置涂抹同样标号的热沥青，方便黏合。碾压操作顺着横向接缝进行，每一次作业均向新铺面层延伸20～25cm 左右，一直到机器全部置于新铺面层，才能顺着中线方向继续碾压作业，直到新铺层全部碾压到位后再进行竖向碾压作业。

3.7 交通管制（养护）

碾压成型后，注意严禁污染路面。碾压完毕后，压路机停放于摊铺路面端头，用车拉离高速。严禁施工车辆、机具在其上行驶停放。当面层完全冷却时再进行标线，之后进行各种参数试验检测，完成各种检测后方可开放交通。

4 结语

综上所述，如果沥青路面发生沉陷病害，必定影响车辆正常行驶，严重时还会引发交通事故。此次京藏高速公路滚泉至桃山段沉陷处治因养护资金有限同时为减少交通影响，而采取了简易处治措施，即重铺沥青混凝路面，因此不能彻底解决路面沉陷，只是短期消除路面沉陷。若后期养护资金充足，必将深入调查，结合沥青路面具体状沉陷“对症下药”，合理制定多样化技术处治措施与管理措施，将管养路段沉陷完全治理好。