摘要 高速公路通車運營后，瀝青路面的性能指標(biāo)在車輛荷載以及外部環(huán)境等因素的作用下會出現(xiàn)下降，導(dǎo)致裂縫等病害問題的出現(xiàn)。為了提高高速公路瀝青路面的使用性能，該文從坑槽、裂縫和車轍等典型病害對于瀝青路面的影響入手，探討了稀漿封層、霧封層、薄層罩面、微表處等預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，并以某高速公路為研究對象，根據(jù)其路面存在的實際病害以及養(yǎng)護檢測結(jié)果分析了微表處養(yǎng)護的有效性，研究成果以期為同類項目提供參考。

關(guān)鍵詞 高速公路；瀝青路面；養(yǎng)護技術(shù)

中圖分類號 U418 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）23-0034-03

0 引言

瀝青路面具有行車舒適、低噪聲、施工效率高和養(yǎng)護簡單等特點，在公路工程中得到了廣泛應(yīng)用[1]。高速公路通車運營后，在車輛荷載以及外界環(huán)境等因素的作用下，瀝青路面會出現(xiàn)裂縫、車轍等病害。相關(guān)研究結(jié)果統(tǒng)計顯示，全國每年5%～10%的高速公路路面需要進行養(yǎng)護。瀝青路面的養(yǎng)護時間應(yīng)進行科學(xué)分析進而確定，過早的養(yǎng)護會浪費資源，養(yǎng)護過晚會導(dǎo)致瀝青路面的性能大幅度下降，行車的安全無法保障。針對這種現(xiàn)象，為了有效解決瀝青路面的病害問題，應(yīng)及時采取相應(yīng)養(yǎng)護措施，保障瀝青路面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保高速公路通車運營的安全性以及延長其使用年限。

1 典型病害對瀝青路面的影響

1.1 裂縫

瀝青混合料的質(zhì)量、外界溫度以及交通量等因素都會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。高速公路所處區(qū)域晝夜溫差較大，由于面層溫度應(yīng)力的存在會導(dǎo)致路面出現(xiàn)疲勞裂縫。當(dāng)車輛高速行駛在高速公路上時，如果道路上存在裂縫，會嚴重影響駕駛員的駕駛體驗和舒適度[2]。裂縫較大時，甚至?xí)霈F(xiàn)“跳車”的現(xiàn)象，給道路出行者的行車安全帶來極大的不確定性。作為瀝青路面中最為常見的病害問題，裂縫不僅會影響路面結(jié)構(gòu)強度，還降低了路面的使用年限。高速公路出現(xiàn)裂縫后，雨水會經(jīng)裂縫下滲至路面底部，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)嚴重受損。同時路面裂縫周圍的應(yīng)力會出現(xiàn)受力不均勻的現(xiàn)象，當(dāng)不均勻應(yīng)力傳導(dǎo)至基層時，會導(dǎo)致基層的結(jié)構(gòu)受到嚴重損壞。

1.2 坑槽

坑槽的出現(xiàn)往往是由于未對前期網(wǎng)狀裂縫進行及時處治，任由其發(fā)展形成的。路面破壞較為嚴重的坑槽，在降雨時會出現(xiàn)積水的現(xiàn)象，駕駛員在高速行車下采取繞避措施，會增加發(fā)生交通事故的概率?？硬劢档吐访媸褂媚晗薜脑蛑饕锹访嬗晁畷?jīng)由坑槽下滲至面層瀝青混合料中，慢慢將瀝青與集料進行分離，降低路面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性[3]。與此同時，路面在受到車輛荷載時，車輪周邊的孔隙水壓力會增大，路面結(jié)構(gòu)會受到剪切應(yīng)力的作用，坑槽處的積水在車輛的碾壓下，水流會不斷沖刷坑槽內(nèi)部瀝青混合料，導(dǎo)致破損面積不斷增大。

1.3 車轍

在車輛荷載反復(fù)的作用下，瀝青路面會出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形現(xiàn)象，最終在路面上形成帶狀凹槽，稱之為車轍。結(jié)構(gòu)性車轍、流動性車轍、壓實性車轍和磨損性車轍是車轍的主要類型。結(jié)構(gòu)性車轍的表現(xiàn)形式是凹槽橫斷面較大，流程性車轍兩側(cè)會出現(xiàn)隆起。在下雨天，車輛高速行駛在車轍處時，由于積水的存在，路面與車輛輪胎之間存在水膜，降低了車輛與路面間的摩擦力，一旦操作不當(dāng)，車輛易出現(xiàn)失控現(xiàn)象。

1.4 沉陷

車輛行駛在路面上，當(dāng)?shù)鼗目辜魪姸刃∮谲囕v動荷載與路基靜荷載產(chǎn)生的剪切應(yīng)力時，路面會出現(xiàn)不均勻沉降。不均勻沉降的累積會使得路面出現(xiàn)裂縫和凹陷變形。沉降往往導(dǎo)致多條裂縫同時存在，且豎向變形量也大于龜裂產(chǎn)生的變形量。當(dāng)沉陷量大于25 mm，駕駛員行駛過程中會出現(xiàn)強烈的不適感。

1.5 松散

瀝青與集料間黏附力的下降，會導(dǎo)致瀝青混合料從面層逐步向下出現(xiàn)剝離，稱之為松散。出現(xiàn)松散的主要原因是在施工階段集料表面存在灰塵，無法與瀝青進行緊密黏附，集料在外部荷載的作用下出現(xiàn)脫落。此外，路面壓實度不滿足要求，也易造成路面松散。

2 常見預(yù)防性養(yǎng)護措施

2.1 灌縫

灌縫是利用密封劑等材料對裂縫進行封堵。在施工過程中，可通過熱壓空氣將裂縫清理干凈，無須進行開槽，施工較為簡單，可有效防止水分對路面結(jié)構(gòu)的進一步破壞。但是采用灌縫養(yǎng)護后，路面整體的美觀性以及平整度會受到一定的影響。

2.2 稀漿封層

對瀝青路面采用稀漿封層養(yǎng)護后，僅需封閉較短時間的交通就可以重新運營，對高速公路的交通干擾較小。針對存在少量裂縫以及瀝青缺失路段，稀漿封層的處治效果較好。經(jīng)過養(yǎng)護后，瀝青路面的密實性以及強度都會大大提高，同時還增強了瀝青路面的抗滑性和防水性能[4]。但是這種養(yǎng)護措施對施工環(huán)境要求較高，外部環(huán)境溫度不能過低且晝夜溫差應(yīng)相對較小。

2.3 霧封層

對瀝青路面采用霧封層處治時，需要利用噴灑機械將稀釋后的乳化瀝青材料或者路面保護劑噴灑到現(xiàn)有道路面層。霧封層處治的優(yōu)點是不會影響高速公路正常的通車運行，施工完成后2～3 h就可以開放交通。對瀝青路面進行霧封層養(yǎng)護處治后，可以大大提高路面的防水性能，避免病害對路面的影響進一步加大。此外，還可以利用含再生劑乳化瀝青材料進行養(yǎng)護處治。與普通乳化瀝青材料不同，含再生劑乳化瀝青材料可以通過恢復(fù)瀝青路面中老化瀝青的性能，從而更好地實現(xiàn)養(yǎng)護效果。進行霧封層施工時，應(yīng)噴灑均勻，保證乳化瀝青進入裂縫中，以充分發(fā)揮霧封層的防水效果。乳化瀝青應(yīng)提前制備，在施工前24 h內(nèi)裝入儲存罐中。進行乳化瀝青灑布時，灑布量應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，一般為0.23～0.45 L/m2。

2.4 薄層罩面

作為常見的養(yǎng)護措施，薄層罩面養(yǎng)護將瀝青混合料攤鋪至原有道路路面上，以此提高高速公路瀝青路面的抗滑性和防水性。冷薄層、熱薄層和溫薄層是薄層罩面養(yǎng)護的主要工藝[5]。進行冷薄層罩面施工時，瀝青混合料在常溫下拌和碾壓即可，不需要進行加熱，施工效率高，降低了能源消耗，更為節(jié)能環(huán)保。采用熱薄層罩面施工時，需要將罩面材料加熱至較高溫度，產(chǎn)生的煙氣、粉塵等物質(zhì)對環(huán)境具有一定的影響，但使用性能相對較好，可以承受重載交通。熱薄層罩面施工時，由于瀝青混合料溫度快速降低，導(dǎo)致壓實度難以滿足要求。因此在熱薄層罩面施工時應(yīng)選用高頻率壓路機，并將改性瀝青作為黏結(jié)劑。穩(wěn)薄層罩面可以在溫度較低或潮濕的環(huán)境下進行施工，可以較好地平衡工期和環(huán)保要求。

2.5 微表處

微表處養(yǎng)護技術(shù)采用水、聚合物改性乳化瀝青以及添加劑等材料，對于車轍等病害的處治十分有效。為了達到路面修復(fù)的效果，在施工準備期間，應(yīng)將改性乳化瀝青、聚合物、石屑等材料進行充分攪拌均勻，良好流動性的混合料才能充分發(fā)揮作用。瀝青路面經(jīng)過微表處養(yǎng)護后，瀝青路面更為平整且耐磨，可以提高路面的密實性和連續(xù)性，從而降低裂縫對路面的影響。當(dāng)駕駛員行駛在微表處養(yǎng)護后的路面上時，可以感受到行駛的舒適性有著明顯提高，行車噪聲也大大減小。微表處對施工環(huán)境要求較低，一般地表溫度超過10℃就可以進行施工。與傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法相比，微表處可以降低對環(huán)境的污染，同時降低了由于高溫加熱導(dǎo)致的能源消耗，具有綠色環(huán)保建設(shè)的特點。微表處的施工成本較低且施工工藝較為簡單，對交通干擾較小，因此在高速公路路面養(yǎng)護中，微表處得到廣泛的應(yīng)用。

2.6 碎石封層

利用1～2 mm的黏結(jié)材料將集料進行黏結(jié)，碾壓形成的碎石層稱之為碎石封層。碎石封層具有柔性的力學(xué)特性，在提高道路抗滑性方面具有明顯的效果。進行碎石封層施工前，應(yīng)將高速公路路面的松散材料以及凸起路面清理干凈。粗集料應(yīng)選用適中的粒徑并保證其潔凈。當(dāng)瀝青混合料噴灑完成后，控制好施工間隔進行碎石撒布。一般情況下，瀝青混合料溫度控制在70～80℃之間，集料撒布機具與瀝青混合料灑布機具之間的距離控制在50 m以內(nèi)。集料撒布完成后應(yīng)在乳化瀝青破乳前進行碾壓，最終充分養(yǎng)護成型。通常來說，采用碎石封層養(yǎng)護措施后，道路的使用年限可以延長5～10年。不同養(yǎng)護技術(shù)的適用情形如表1所示。

3 工程實例

3.1 工程概況

某雙向四車道高速公路路線全長63.3 km，起終點樁號為K1 700+000～K1 763+300，設(shè)計速度為100 km/h。瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度為70 cm，面層采用4 cm厚AC-13C細粒式瀝青混凝土+5 cm厚AC-20C中粒式瀝青混凝土+7 cm厚AC-25粗粒式瀝青混凝土；上基層和下基層采用水泥穩(wěn)定碎石，底基層采用石灰穩(wěn)定碎石，厚度均為18 cm。該高速公路沿線地形相對較為平坦，地層土體主要為黏土，地下水含量豐富。對高速公路瀝青混凝土路面進行病害統(tǒng)計，如圖1所示。

根據(jù)圖1可以看出，該高速公路路面修補病害占比最大，占據(jù)總體病害的67.25%。其次為裂縫和車轍，占比分別為18.28%和14.00%。對路面的技術(shù)狀況進行檢測，評價如表2所示。

根據(jù)計算，路面性能狀況指數(shù)PQI為91，說明該高速公路可以進行預(yù)防性養(yǎng)護。根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查以及項目的實際特點分析，多數(shù)病害處于早期階段，因此采用微表處養(yǎng)護措施。

3.2 微表處要求

進行微表處施工前，需要將高速公路表面的灰塵雜物等清理干凈，并保證路面處于干燥的狀態(tài)。在施工放樣后，為了保障養(yǎng)護后路面的質(zhì)量，水、聚合物改性乳化瀝青等材料的比例應(yīng)嚴格控制，混合料應(yīng)具有良好的黏結(jié)性和均勻性。在進行攤鋪施工時，攤鋪機應(yīng)勻速行駛并確保微表處混合料的攤鋪厚度均勻。如果微表處混合料在攤鋪期間出現(xiàn)離析的情形，應(yīng)終止施工。混合料攤鋪完成后，將路面清理干凈，當(dāng)乳化瀝青出現(xiàn)破乳現(xiàn)象后，再進行碾壓施工。如果路面存在不平整的現(xiàn)象，應(yīng)進行人工找平。當(dāng)施工機械不能滿鋪路面時，為了避免縱向接縫處混合料出現(xiàn)過度集中的現(xiàn)象，在施工時，搭接寬度控制在80 mm。對于瀝青路面出現(xiàn)松散或局部下沉的路段，挖填上中路層的瀝青混合料之后，鋪設(shè)1 cm厚度的微表處混合料?；鶎拥某休d能力嚴重不足時，需利用水泥碎石提高基層穩(wěn)定性后，再進行微表處。

3.3 養(yǎng)護效果

該高速公路微表處養(yǎng)護完成后，利用三維激光檢測系統(tǒng)對K1709+400～K1714+500路段路面的車轍深度等參數(shù)進行檢驗，如表3所示。

根據(jù)表3可以看出，經(jīng)過微表處養(yǎng)護后，路面的裂縫、車轍等病害有了明顯的修復(fù)效果，增強了路面的防水性能和抗滑性能。車轍深度、滲水系數(shù)和裂縫數(shù)分別減小了86.79%、49.21%和100%，摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度分別增加了70.79%和69.32%。經(jīng)過6個月后再次檢測發(fā)現(xiàn)，瀝青路面的性能指標(biāo)沒有明顯的下降，說明微表處的養(yǎng)護效果可行且有效。

4 結(jié)語

瀝青路面材料隨著時間的推移，由于受到多種因素的影響，會出現(xiàn)收縮等現(xiàn)象，進而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫等病害。對高速公路采取養(yǎng)護措施，不僅可以避免病害問題進一步擴大，還可以起到提高路面性能以及延長道路使用年限的作用。根據(jù)不同的項目特點，應(yīng)進行科學(xué)分析，針對性地選取相應(yīng)的養(yǎng)護措施，以達到提高公路穩(wěn)定性和承載力的目的，充分保障道路出行者的安全。

參考文獻

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