高速公路沥青路面病害成因及处理探讨

摘 要：全面分析高速公路沥青路面病害的产生原因，包括设计、施工、材料、环境以及使用过程中的多种因素，基于成因探讨有效的病害处理方法，以延长沥青路面的使用寿命，提高路面的服务性能，确保高速公路的畅通与安全。采用文献综述法，通过文献综述系统梳理了国内外关于沥青路面病害成因，并结合文献总结有效的处理方法。病害成因主要包括设计因素、施工因素、材料因素、环境因素等，病害处理措施包括预防性养护、局部修补、整体翻修以及智能化技术的应用等。高速公路沥青路面的病害成因复杂多样，涉及设计、施工、材料、环境和使用等多个方面，所以在处理病害时，应综合考虑各种因素，采取针对性的措施。通过加强预防性养护、及时局部修补、必要时整体翻修以及新材料与新技术的应用，可以有效延长沥青路面的使用寿命，提高路面的服务性能，保障高速公路的行车安全与畅通。

关键词：高速公路；沥青路面病害；预防性养护

中图分类号：U412 文献标识码：A   文章编号：2096-6903（2024）09-0042-03

收稿日期：2024-04-02

作者简介：田震（1988—），男，北京人，本科，工程师，研究方向：路面沥青材料研发与应用及沥青路面施工。

0 引言

随着高速公路运营时间增长和交通流量不断增加的影响下，沥青路面不可避免地会出现各种形式的病害，如裂缝、车辙、坑槽等，这不仅严重影响了道路的使用性能和行车安全，还对道路养护和维修工作带来许多挑战。对此需要明确病害的主要成因，以此为基础制定科学的处理措施，从而保障高速公路沥青路面质量。

1 高速公路沥青路面病害处理的必要性

1.1 保障行车安全

高速公路沥青路面的病害，如裂缝、坑槽、车辙等，会严重影响道路的平整度和抗滑性。当车辆行驶在病害路面上时，很容易出现颠簸、侧滑等现象，甚至引发交通事故。尤其是在雨天或者雪天，路面病害会导致积水或积雪，进一步降低道路的摩擦系数，增加行车风险。所以需要及时处理沥青路面病害，保持路面平整、抗滑，从而保障行车安全。

1.2 延长路面使用寿命

沥青路面病害的产生和发展是渐进的过程，如果不及时进行处理，病害会不断恶化，加速路面的损坏速度，缩短路面的使用寿命。如果在病害初期就采取有效的处理措施，可以阻止病害的进一步发展，延长路面的使用寿命，从而节省大量的养护和维修费用，减少因路面频繁维修对交通造成的影响[1]。

1.3 提高道路通行效率

高速公路的通行效率是衡量其服务水平的重要指标，而沥青路面病害的存在会严重影响道路的通行效率，病害路面不仅会降低车辆的行驶速度，增加行车时间，还会导致交通拥堵和交通事故的发生，进一步降低道路的通行效率。因此，及时处理沥青路面病害，保持路面良好的使用状态，对于提高道路的通行效率具有重要意义。

1.4 推动绿色交通发展

随着全球环保意识的不断提高，绿色交通已经成为未来交通发展的重要方向。而高速公路沥青路面的病害处理，与绿色交通的发展密切相关。通过及时处理病害可以减少路面的频繁维修和更换，降低资源消耗和废弃物排放。采用环保型的材料和技术进行病害处理，可以减少对环境的污染和破坏。

2 高速公路沥青路面病害成因

2.1 设计因素

在高速公路沥青路面的设计中，设计因素是导致病害产生的主要原因，设计不合理、不周全会直接导致路面结构强度不足、排水不畅等问题，进而引发各种病害。例如在设计荷载预估不足的情况下，随着交通流量的不断增长和车辆轴载的增加，如果设计初期对交通量和轴载的预估过于保守，那么在实际运营过程中，沥青路面所承受的荷载将超过设计预期，从而加速路面的损坏。

路面结构设计不合理也会导致病害的产生，比如路面结构层厚度设计不当、各结构层之间的组合不匹配等，都会影响路面的整体性能和使用寿命，特别是当基层和底基层的强度、刚度不足时，很容易在沥青面层形成反射裂缝等病害[2]。

2.2 施工因素

施工过程中的质量控制不严、操作不规范等，都会对沥青路面的质量和使用性能产生不良影响，其中沥青混合料的摊铺和压实是施工过程中的关键环节，如果摊铺不均匀或者压实度不足，沥青路面密实度和平整度则无法达到设计要求，从而容易出现松散、坑槽等病害。如果沥青混合料的温度过高或者过低，会影响其摊铺和压实效果，进而降低路面的质量。施工接缝处理不当也是导致沥青路面病害的重要原因。在沥青路面施工过程中容易会出现施工接缝，如果接缝处理不细致、不规范，则容易在接缝处形成裂缝、错台等病害，严重影响路面的平整度和行车舒适性。

2.3 材料因素

沥青、集料、矿粉等原材料的质量和性能，直接影响到沥青混合料的品质，进而决定沥青路面的使用性能和耐久性。沥青的质量对沥青路面的性能具有重要影响，如果沥青的针入度、软化点、延度等指标不达标，那么由其制备的沥青混合料将无法满足路面使用性能的要求。比如沥青针入度过大，会导致沥青混合料的高温稳定性下降，容易出现车辙等病害。而沥青软化点过低，则会使沥青混合料的低温抗裂性降低，容易出现裂缝等病害。

集料的强度、耐磨性、与沥青的粘附性等都是评价集料质量的重要指标，如果集料的强度不足或者与沥青的粘附性差，沥青混合料的强度和耐久性将无法得到保证，从而容易出现松散、剥落等病害[3]。

2.4 环境因素

自然环境中的温度、湿度、紫外线等，会对沥青路面的性能和使用寿命产生影响，比如寒冷地区冬季气温骤降，会导致沥青路面产生较大的温度应力。如果沥青混合料的低温抗裂性不足，很容易在路面形成横向裂缝等病害。而在炎热地区，夏季高温则会使沥青路面变软，降低其承载能力，从而容易出现车辙等病害。

湿度和水分也会对沥青路面的性能产生影响。在潮湿多雨的地区，长期的水分侵蚀会导致沥青路面的水损害等病害。水分会通过路面的裂缝和孔隙渗入结构层内部，破坏沥青与集料的粘结力，从而降低路面的强度和耐久性。

3 高速公路沥青路面病害处理的对策

3.1 预防性养护

预防性养护是指在沥青路面出现明显病害之前，通过一系列科学的检测、评估和养护措施，提前发现并解决潜在问题，从而延长路面的使用寿命，减少突发性维修的频率和成本。该养护方式强调“预防为主，防治结合”的原则，注重路面长期性能和经济效益。

在实施预防性养护策略时，需要利用先进的检测设备和技术，定期对沥青路面进行全面的检测，包括路面平整度、抗滑性、结构强度等指标，及时发现路面的潜在问题。同时要对检测数据进行深入分析，评估路面的使用性能和剩余寿命，为预防性养护提供科学依据。需建立沥青路面性能预测模型，根据历史数据和当前路况，预测路面未来的性能变化趋势，提前制定养护计划。

针对沥青路面的裂缝问题，采用灌缝、封缝等处理方式，防止水分和杂物侵入路面结构内部，延缓裂缝的扩展速度。路面坑槽问题需要及时进行修补，恢复路面的平整度和抗滑性，防止坑槽的扩大和深化。针对车辙问题，可以采用微表处、热再生等处理方式，以提高路面的高温稳定性和抗车辙能力。在沥青路面上涂覆预防性涂层，如防水涂层、耐磨涂层等，有利于增强路面的防水性能和耐磨性能，延长路面的使用寿命[4]。

3.2 局部修补

局部修补方法是指针对沥青路面出现的局部病害，采取相应的修补措施，以恢复路面的使用性能。该方法具有针对性强、施工灵活、成本较低等优点，是高速公路沥青路面病害处理的常用手段。

在裂缝局部修补过程中，可以使用吹风机或钢丝刷清理裂缝内的杂物和尘土，确保缝内干燥、清洁。对于宽度较小的裂缝，可采用灌缝的方式进行修补。采用专用的灌缝胶或密封胶，通过灌缝机将材料均匀灌入裂缝内，填满缝隙。对于宽度较大的裂缝，可采用贴缝的方式进行修补，在裂缝两侧粘贴专用的裂缝贴，然后使用压路机进行压实，确保贴缝材料与路面紧密结合[5]。

坑槽主要是由于沥青路面在行车荷载和水的共同作用下，路面材料逐渐剥落、松散而形成。在坑槽修补过程中，需要根据坑槽的大小和深度，划定修补范围，确保修补后的路面与原路面平顺衔接，或使用切割机按照划定的范围进行切割，然后使用风镐或挖掘机清理坑槽内的松散材料和杂物。再清理干净的坑槽底部和四周涂刷粘层油，增强新旧沥青混合料的粘结力。然后将预热好的沥青混合料填入坑槽内，使用压路机进行压实，确保填补材料与原路面紧密结合。

针对车辙问题，轻微的车辙可采用微表处的方式进行修补，在路面上摊铺一层薄薄的沥青混合料，然后使用压路机进行压实，恢复路面的平整度；而对于严重的车辙，需进行铣刨重铺，可以使用铣刨机将车辙部分的路面铣刨掉，然后按照坑槽修补的方法进行处理。

3.3 整体翻修

整体翻修方法是指对出现严重病害的沥青路面进行彻底的翻新重建，以恢复或提高其使用性能，包括旧路面铣刨、基础处理、新混合料摊铺、压实以及后续养护等步骤，以从根本上解决路面病害问题。

旧路面铣刨是整体翻修的首要环节，其目的是去除损坏严重的沥青面层，为新建路面提供平整的基础。铣刨过程中，需要根据设计要求和实际病害情况确定铣刨深度，确保去除所有损坏层并暴露出坚实的基层，并保护未损坏的路面结构，避免过度铣刨造成资源浪费。铣刨完成后需要对基层进行全面检查，发现并处理存在的病害，如裂缝、松散、软弱等。对于裂缝，可采用灌缝或贴缝的方法进行处理。对于松散和软弱区域，应进行局部挖补并用合适的材料回填压实。

摊铺前，需要根据设计要求选择合适的沥青混合料类型，并进行严格的配合比设计。摊铺过程中，注意控制混合料的温度、摊铺速度和摊铺厚度，确保摊铺均匀、连续，并要做好接缝处理，避免出现错台、离析等问题。摊铺完成后立即进行初压、复压和终压。初压能够稳定混合料，防止推移和开裂，复压可以提高混合料的密实度，终压能够消除轮迹，确保路面平整。压实过程中选择合适的压路机类型和压实方式，并严格控制压实温度、速度和遍数[6]。

3.4 加强新材料的应用

高黏改性沥青是通过在普通沥青中添加高分子聚合物、橡胶粉等改性剂，经过特定工艺制备而成的一种高性能沥青材料。它具有较高的黏度和优异的低温抗裂性能，能够有效抵抗重载交通和恶劣环境对路面的破坏，主要应用于裂缝修补、坑槽填补等局部修补工程，能够确保修补材料与原有路面的紧密结合，提高修补质量，延长路面使用寿命。

高弹性沥青是一种具有高弹性模量和优异抗疲劳性能的沥青材料，通过添加特殊的弹性体改性剂，可提高沥青的弹性和抗疲劳性能，从而增强路面的承载能力和耐久性。其主要应用于重载交通路段和桥面铺装等关键部位，其高弹性模量和优异的抗疲劳性能，可以有效抵抗重载交通对路面的破坏，减少路面的变形和开裂。

3.5 智能化技术的应用

在道路设计过程中，通过建立精确的路面结构模型和材料性能数据库，结合交通量、气候环境等多因素，利用仿真软件进行模拟分析，可以预测路面的使用性能和病害发展趋势。该技术能够帮助设计人员在早期阶段发现潜在问题，从而优化设计方案，提高路面的耐久性和安全性。

在道路施工过程中，应用智能施工机械可以提高施工质量和效率。机械装备先进的传感器、控制系统和导航技术，能够实现精准定位、自动控制和智能调整，比如智能摊铺机能够根据实时监测的路面温度和厚度数据，自动调整摊铺速度和厚度，确保沥青混合料的均匀性和密实。

无人机监控技术，为高速公路沥青路面的施工过程提供了全新的视角和手段。通过搭载高清摄像头和红外传感器的无人机，可以实现对施工现场的全方位、无死角监控，不仅能够及时发现施工过程中的问题和隐患，还能够对施工质量和进度进行实时评估，为项目管理提供有力支持。

在高速公路沥青路面的养护过程中，通过利用激光扫描仪、红外线热像仪等先进设备，可以实现对路面病害的快速、准确检测，能够自动识别和定位裂缝、坑槽等病害，并生成详细的检测报告，从而减轻养护人员的工作负担，提高病害发现的及时性和准确性。

自动驾驶养护车辆是智能化技术在路面养护中的前沿应用，其装备了先进的导航系统和自动驾驶技术，不仅能够在没有人工干预的情况下完成清扫、洒水、喷涂等养护任务，还能够在夜间或恶劣天气条件下进行连续作业，提高养护效率和质量[7]。

4 结束语

病害问题会对道路使用产生严重负面影响，所以需要明确病害问题的成因，进而采用科学的处理方法，确保病害问题能够得到及时且有效的处置，全面消除病害问题，提升道路质量与安全性，保证交通运输行业健康发展。

参考文献

[1] 郑祥斌.沥青路面常见病害的产生原因及预防、处理措施[J].户外装备，2022（3）：214-216.

[2] 林立.公路沥青路面车辙病害原因分析及处理措施[J].现代交通与路桥建设，2022，1（4）：34-35.

[3] 周栋，周志刚，刘靖宇.沥青混凝土室内车辙试验及评价指标对比研究[J].铁道科学与工程学报，2022，19（8）：2287-2294.

[4] 刘莉.道路桥梁施工中路面防水处理技术研究[J].工程建设与设计，2022（16）：152-154.

[5] 李乾正.养护大中修沥青路面病害处治探讨[J].科学技术创新，2022（18）：106-109.

[6] 于浩晨，马云祥，艾尔西·吾斯曼，等.机场沥青混凝土道面病害监测及不停航施工养护流程[J].科技创新与应用，2022，12 （1）：46-48.

[7] 李岩，徐信芯，李世豪，等.基于深度学习的沥青路面病害图像智能识别方法研究[J].交通科技，2022（1）：11-16.