大海拔落差山区高速公路沥青路面病害及养护分析

周明兴

摘要 文章依托黔西南州汕昆高速板江段沥青路面养护工程，对大海拔落差山区高速公路沥青路面技术状况、典型病害成因及养护策略进行分析。结果显示，各指标分布特征为PCI指数在高海拔处偏低，RDI指数在低海拔处偏低，SRI指数在海拔落差较大处偏低；在大海拔落差山区高速公路病害错综复杂，其典型病害为纵向裂缝、横向裂缝、车辙和抗滑不足；PCI指数小于92路段适用就地熱再生技术，抗滑不足路段适用超薄罩面技术。研究成果助力路面养护提质增效，为类似地区养护工作提供借鉴。

关键词 路面工程；技术状况；典型病害；养护策略

中图分类号 U418文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）10-0138-03

0 引言

加强高速公路养护是建设节约型交通行业的必经之路，只有切实重视和加强高速公路的养护，通过养护，延长高速公路的使用寿命，提高高速公路的效率，才能有效地减少对土地的占用和其他资源的消耗[1]。

1 路面技术状况调查与分析

G78汕昆高速板江段归贵州省高速集团兴义营运管理中心管辖，路线长127.984 km（K1467+650～K1595+634）于2009年4月17日正式动工，2011年12月31日建成通车，为双向四车道，设计速度80 km/h。路面结构为4 cm改性沥青SMA-13+6 cm AC-20+8 cmAC-25+36 cm水泥稳定碎石+20 cm级配碎石。

2022年利用现行《公路技术状况评定标准》对兴义营运管理中心所辖汕昆高速进行整体路况评价，检测结果显示路面行驶质量指数（RQI）、路面跳车指数（PBI）、路面结构强度指数（PSSI）等指标合格率为100%，而路面损坏状况指数（PCI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面抗滑性能指数（SRI）等指标存在不满足规范要求的情况，其中汕昆高速沥青路面PCI、RDI和SRI全线分布情况如图1～3所示。

①汕昆高速板江段现阶段路面使用性能整体一般，虽各指标大部分处于优良水平，但存在较多PCI<92的情况，且路面抗滑性能处于优等水平的路段仅占总里程的18.68%。②全幅路面中PCI指数为优的路段占检测总里程的92.72%，其分布规律为超车道优于行车道，且在高海拔处PCI指数偏低。③全幅路面中RDI指数为优的路段占检测总里程的96.1%，其分布规律为高海拔路段优于低海拔路段。④全幅路面中SRI指数为优的路段占检测总里程的18.68%，其分布规律表现为上行路段明显优于下行路段，且在海拔落差较大处SRI指数明显降低[2]。

2 路面典型病害成因分析

2.1 纵向裂缝

病害特征：裂缝发展为自上而下式，属于疲劳类裂缝，主要分布在上坡段的轮迹带上。且大部分裂缝已发展至中、后期，出现如松散、坑槽等水损害的病害特征。

病害成因：①该路段交通量大、重载多、上坡路段多，重载与上坡均会增大路面受到的剪切应力，在剪切力的反复作用下，导致路面出现疲劳开裂。②该路段已开通11年，路表沥青的老化导致极限拉伸应变不断减小，在车辆荷载剪切应力作用下形成纵向裂缝。③在裂缝出现后未得到及时的处治，使得路表水浸入，动水压力较大，使得裂缝迅速发展，从而出现水损害。

2.2 横向裂缝

病害特征：横向裂缝发展为自上而下式，虽贯穿行车道与超车道，但行车道比超车道严重，且大多未贯穿整个路幅，属于温缩裂缝，其主要分布在大桩号处（靠近云南地区）。且有很多新出现的横向裂缝，需尽快进行处治。

病害成因：①在靠近云南方向，地处云贵高原，海拔在1 200 m以上，冬季气温低、昼夜温差大。当收缩引力超过材料本身的极限拉应力时，便产生温缩裂缝。②在温度反复升降过程中产生温度疲劳，使沥青路面的劲度模量升高，应力松弛性能下降，当超过路面材料的抗拉强度（应变）时，产生开裂。

2.3 车辙

病害特征：车辙形式主要为失稳型，伴随着推移、拥包等病害，主要发生在小桩号的桥面上，上下行病害分布情况相似。

病害成因：①靠近广西方向海拔较低，夏季气温较高，且近两年高温极端天气增多。②桥面温度场受到桥梁下部温度场的影响，导致其温度比普通路面温度高。③重载较多，沥青混合料在高温状态下，受到车辆荷载的反复挤压，路面容易产生剪切变形，向两侧隆起。

2.4 抗滑不足

病害特征：主要发生在长下坡路段的行车道上。

病害成因：该路段重载较多，在下坡路段与路面的摩擦力较大，在摩擦力的长期作用下，导致路面构造被磨光，摩擦系数降低，从而出现抗滑不足病害。

3 沥青路面养护策略

3.1 养护需求

根据上述对汕昆高速板江段交通量、路面技术状况、路面典型病害等的分析总结，现阶段汕昆高速板江段路面结构整体稳定性较好，且交通量主要以客车为主，现有路面结构能够满足规划期内运营需求，但存在部分路段抗滑性能不足的情况，现存SRI＜75的路面长度累计235.63 km车道；严重的车辙和推移拥包病害主要分布于桥面行车道，车辙深度最大超过10 cm，而且存在“常修常坏”的现象，成为路面“顽疾”，目前该类桥面累计长度2.1 km车道；存在局部路段病害发展程度较高，横缝、纵缝发展贯穿上面层，同时伴有松散、坑槽和沉陷病害，应进行深层处治，共计2.3 km车道。从路段的重要性、材料性能劣化、路面技术状况指标及发展趋势看，汕昆高速养护最为迫切。

3.2 养护对策

目前汕昆高速板江段通车11年，各项路况指标优良，因此整体以功能性修复养护为主。该研究针对不同的典型病害开展了针对性的养护处治方案分析。

（1）路况指标超标路段处治方案。针对车道PCI＜

92 mm、RQI＜90 mm、RD＞9 mm路段进行专项处治，结合路面分层材料性能评估结果与病害发展深度，需处治上或上、中面层。基于此，提出以下处治方案：

方案一：采用就地热再生4 cm上面层方案。

方案二：铣刨上面层，回铺4 cm改性沥青SMA-13+改性乳化沥青黏层。

方案比选：方案一针对具备实施就地热再生条件的路段采用再生方案，能够100%循环利用旧料，更符合当前“碳达峰、碳中和”宏观政策要求，就地熱再生过程中加热可以促使下层病害修复，且养护费用较铣刨重铺SMA-13混合料更低，因此推荐采用方案一。

（2）抗滑不足路段处治方案。针对高速路面抗滑不足路段（百米SRI＜75）处治，考虑抗滑不足路段所在位置，针对性提出处治方案：

方案一：对原路面抗滑不足路段进行必要预处理后，实施8 mm冷拌超薄层罩面。

方案二：铣刨原路面上面层，回铺4～4.5 cm改性SMA-13，黏层采用改性乳化沥青黏层。

方案三：采用就地热再生4 cm上面层方案。

方案四：铣刨原路面15 mm上面层，实施15 mm热拌UTM超薄罩面。

方案比选：方案一采用单一粒径冷拌薄层，成型厚度8 mm左右，可直接单车道罩面，但是工后平整度和行车舒适差，而且使用寿命相对较短；方案二采用传统的铣回铺工艺能更好地恢复原路面抗滑性能，处治彻底，抗滑保持效果好，但单纯处治抗滑问题成本相对较高；方案三采用就地热再生技术，虽然能100%循环利用旧料，但是原路面混合料级配偏细，且集料耐磨耗性能不足，再生路面抗滑性能衰减相对快；方案四UTM超薄罩面采用高黏弹沥青和优质集料，厚度仅15 mm，符合路面养护绿色发展要求，路面经久耐磨，养护成本相对较低，因此，推荐方案四。

（3）桥面车辙、破损严重路段处治方案。针对桥面车辙、破损严重路段处治，提出单层铣刨重铺、双层铣刨两种方案。

方案一：铣刨原桥面上、下面层，桥面板设置橡胶沥青应力吸收层，回铺4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

方案二：铣刨原桥面上面层，回铺4 cm改性SMA-13，黏层采用改性乳化沥青黏层。

方案三：铣刨原桥面上面层4 cm，回铺3 cm超黏弹改性沥青薄层罩面。

方案比选：方案一采用双层处治的方式可对车辙、破损等路面病害进行彻底处治，施工工艺成熟简单，工程应用广泛，对桥面处治效果较好，但是成本较高；方案二仅对表面层进行处治，施工速度快，节约集料和沥青，工程造价相对较低，但效果相对不佳；方案三进行单层铣刨重铺，3 cm超黏弹改性沥青薄层罩面，桥面下面层材料经过多年碾压已经致密，有很大利用价值，超黏弹改性沥青薄层罩面采用超黏弹改性沥青和优质集料，配合特殊级配，具有优异的抗高温变形能力，而且实施成本相对较低，因此，推荐采用方案三。

（4）裂缝密集路段处治方案。

方案一：铣刨原路面上中面层，回铺4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20，黏层采用改性乳化沥青，若存在反射裂缝，则在下面层顶贴1 m宽聚酯玻纤布。

方案二：铣刨原路面上中面层，回铺4 cm改性SMA-13+6 cm高模量EME-14，黏层采用改性乳化沥青，若存在反射裂缝，则在下面层顶贴1 m宽聚酯玻纤布。

方案比选：方案一施工工艺成熟简单，工程应用较为广泛，具有较好的抗车辙性能。方案二高模量混合料施工后孔隙率小，减少了压密车辙的产生，抗车辙性能优于AC-20，但价格明显高于AC-20，施工材料要求高，质量控制难度相对较大，同时考虑专项处治工程规模小，进一步加大了方案二施工难度，因此推荐采用方案一。

4 结论

（1）汕昆高速板江段现阶段路面使用性能整体一般，其各指标分布特征为PCI指数在高海拔处偏低，RDI指数在低海拔处偏低，SRI指数在海拔落差加大处偏低。

（2）在汕昆高速板江段典型病害主要为纵向裂缝、横向裂缝、车辙、抗滑不足，其中纵向裂缝主要为上坡路段的疲劳裂缝，横向裂缝主要为高海拔地区大温差形成的温缩裂缝，车辙主要为低海拔地区的高温天气导致的，抗滑不足主要为下坡路段经重载车辆长期摩擦导致路面磨光。

（3）PCI指数小于92的路面处治推荐采用就地热再生4 cm上面层，抗滑不足路段推荐采用15 mm UTM超薄罩面，桥面车辙推荐采用铣刨原桥面上面层4 cm，回铺3 cm超黏弹改性沥青薄层罩面，裂缝密集路段推荐采用铣刨原路面上中面层，回铺4 cm改性SMA-13+6 cm改性AC-20。

参考文献

[1]郭成军. 预防性公路养护措施在公路养护中的应用[J]. 建材发展导向， 2023（8）： 176-178.

[2]曹小波， 王畅， 赵忻， 等. 高等级公路路面常见病害及养护措施研究[J]. 科技与创新， 2023（7）： 124-126.