高等级公路沥青路面常见病害及预防性养护技术探讨.docx

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高等级公路沥青路面常见病害及预防性养护技术探讨

公路工程学文献综述

题目：

高等级公路沥青路面常见病害及预防性养护技术探讨

高等级公路沥青路面常见病害及预防性养护技术探讨

摘要：

沥青路面具有较强的坚实性、平整性、耐久性等特点，因而，沥青混凝土是我国高速公路常用的路面施工材料。

但是，由于高速公路长时间的运营、不合理的养护以及气候条件不良等原因，导致高速公路沥青路面出现各种病害，严重影响高速公路的正常运营，进而影响我国交通事业的进一步发展。

本文首先分析了沥青路面常见的病害及成因，然后重点对沥青路面病害的修补剂预防性养护技术进行了探讨。

关键字：

沥青路面；病害；养护；裂缝；预防性养护

高等级公路是国家的基础设施,是经济发展到一定阶段的必然产物,也是一个国家现代化水平的重要标志之一。

从1988年建成的沈大高速公路到现在，我国的高速公路已经经过了20多年的发展。

2013年底我国的高速公路的总里程达到了104468公里，位居世界第一。

这些都标志着中国高速公路建设取得了举世瞩目的成就。

根据国家高速公路网的规划，到“十二五”末，我国将基本建成总规模约8.5万公里的“7918”国家高速路网，届时加上地方的高速公路，我国高速公路总里程将达到12万公里左右。

在我国的高速公路常用的路面施工材料中，沥青混凝土以其优良的工程性能（较强的坚实性、平整性和耐久性）和显著的经济效益在高速公路建设中得到了广泛的应用，并在公路建设中占有越来越重要的地位。

有关资料显示，沥青混凝土路面在我国高速公路中所占的比例大约在85%以上。

然而，随着交通量的增加、车辆轴载的增大以及施工质量的不合格等原因，沥青路面易出现老化脱落、松散、裂缝等早期病害，甚至有些高速公路沥青路面开放交通2到3年就出现了坑槽、开裂、车辙等破坏现象。

而国外发达国家沥青路面的使用寿命一般为10年至12年，有的甚至能达到15年。

同国外相比，我国的高速公路沥青路面使用状况并不乐观。

一、沥青路面常见病害类型及成因

周海俊在《公路沥青路面预防性养护措施探讨》（2013）中提出致使沥青路面发生破损的主要原有以下几点：

（1）从沥青路面寿命周期来看，前期修建的许多路面经过数年的使用，有了较大的磨损和损坏，为了保持路面原有与公路等级相适应的服务水平，己经到它的养护维修期。

而这几年大量修建的沥青路面要不了多久也将进入养护维修期。

（2）随着我国国民经济的不断发展，交通流量、客运量大幅度提高，负载增加，超载问题严重，行车速度提高，其结果直接导致沥青路面的磨损和损坏速度加快，大量的沥青路面提前进入养护维修期。

（3）由于对沥青路面，特别是对高等级沥青混凝土路面的施工技术及施工设备使用方法还未完全很好地掌握，以及对沥青路面修筑材料的选择和使用还不是很准确和完善，造成沥青路面的修筑质量不合格，出现了较多的薄弱环节，致使不少新建路面开通后不久便产生局部破损，过早地使沥青路面进入养护维修期。

（4）沥青路面施工工期不按道路工程本身的规律来确定，往往是还未开工，竣工日期已定，致使施工组织设计失去控制工期及优化的作用，造成施工质量下降，导致沥青路面出现过早的破坏。

刘勇在文章《高速公路沥青路面常见病害及养护对策》（2013）中提到沥青路面病害可分为两类：

一类是功能性破坏，即沥青路面面层出现轻微裂缝、麻面脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水等轻微病害造成路面的不平整和抗滑性能的下降，使其不再具有预期的功能；另一类是结构性破坏，即沥青路面面层出现严重裂缝、坑槽、沉陷，它是路面结构的整体或其某一个或几个组成部分的破坏，严重时可达到不能支承车辆的荷载。

这两类破坏不一定同时发生，一般是先发生功能性破坏，而后出现结构性破坏。

在高速公路中比较突出的病害现象有裂缝、松散、坑槽、沉陷、车辙、拥包、泛油等，他们产生的原因也不尽相同，以下做出了详细的分析：

（一）裂缝的种类和成因

裂缝是沥青路面的主要损坏形式之一，包括纵向裂缝、横向裂缝、网裂、龟裂、弯曲裂缝等。

沥青路面产生裂缝后，会导致渗水，危害面层、基层。

由于水分不断从裂缝进入基层，甚至路基，致使结构层软化导致路面承载力下降，使路面损坏程度逐渐加大。

因此，应及时进行修补，防止裂缝进一步发展。

1、横向裂缝

横向裂缝是半刚性基层、沥青混凝土路面常见的病害之一，其产生的原因主要有以下几个方面：

（1）由于半刚性基层材料的温缩和干缩裂缝，反射到面层产生∧型反射裂缝。

（2）因沥青混凝土自身的抗裂性降低随温度变化而产生的V型温缩裂缝。

（3）差异沉降引起的横向裂缝：

在构造物台背与路段交接处，填挖方结合部，软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处等因地基引起的差异沉降导致基层的开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。

2、纵向裂缝

（1）荷载型疲劳开裂

该类裂缝发生于行车道轮迹处，多由于行车荷载的反复作用，由基层首先开裂继而面层开裂或由面层首先开裂，向基层发展。

超重车辆的荷载作用加剧了这种发展。

（2）地基原因

在低洼、河谷、水塘或软基等路段，由于地基未做特殊处理或处理不当，在高填土后，地基出现不均匀沉降，造成路面开裂。

（3）路基路面施工原因

位于出入口或服务区加减速车道与行车道衔接段不同步施工、半填半挖路在衔接处处理不好、以及路基边缘压实度不够等原因，导致路基沉降不均匀，引起纵向裂缝；还有因主线沥青面层分幅摊铺时两幅衔接未处理好，在行车荷载作用下形成纵缝。

3、网（龟）裂缝

网裂、唧浆、沉陷等病害往往伴随着裂缝病害出现。

其形成有以下几方面因素：

（1）基层质量差

因半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在车轮荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，使沥青路面面层产生网裂、沉陷。

（2）沥青面层厚度偏薄

早期修建的高速公路因路面厚度偏薄，在日益增长的交通量和超重现象严重的双重作用下，使网裂产生，加速了路面破坏。

（3）沥青面层空隙率较大，透水使面层、基层松散破坏。

（二）坑槽

路面由于矿料松散，出现大小不同、深浅不一的坑凹，从而形成坑槽。

坑槽的主要成因为：

1、路面出现小块松散，或严重裂缝等病害，未能及时修补；

2、基层强度不够，稳定性不好，面层裂缝局部渗水基层湿软；

3、路面尚未成型，受到机动车紧急刹车，出现坑槽，或受力冲击（机械碰撞、重物冲击等），路面遭到破坏；

4、混合料拌和不匀，沥青用量少，在行车作用下主骨料散失等。

（三）车辙、推移、拥包的形成

车辙、拥包现象在目前高速公路沥青路面病害中比较突出，此类病害的主要原因是：

1、沥青路面层间结合不好

钻孔取芯发现，发生车辙、拥包破坏的沥青面层与基层顶面之间或沥青面层相邻两层之间出现层间结合不好现象。

严重车辙路段大都是上下两层推移，相对较轻车辙段为一层推移。

2、沥青混合料质量标准低，高温稳定性差

由于近年来交通量的增加，重载超载车辆比例加大，加之高速公路渠化交通，路面长时间处于疲劳状态。

在车辆的反复碾压下路表变形过大，并使得面层混合料产生横向流动而形成车辙和推移。

3、基层施工质量差

因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足，使得路表变形过大而形成车辙和推移。

（四）泛油

有些高速公路沥青路面常出现泛油病害，最直接的影响是摩擦系数降低，致使路面抗滑性能降低，影响高速行车安全快速通行。

形成泛油有多种原因：

1、组成设计问题，因混合料中沥青用量过多或空隙率过小，在车辆荷载反复碾压下，多余沥青由下部泛到路表形成泛油病害。

2、混合料级配、拌和控制不严，在沥青混合料拌和时矿粉等细料含量较难准确控制。

如细料含量过少，混合料比表面积较小，沥青用量较多，也易泛油。

3、粘层油用量不当。

喷洒粘层油或做沥青封层时，由于施工工艺掌握不好，粘层油用量不当或喷洒不均匀而导致面层局部泛油。

崔彦臣，夏荣波在《高等级公路路面的病害与养护》（2010）中提出沥青路面质量通病分为三个发展阶段：

1、路面竣工后1～2年为病害早期发生阶段。

这一阶段由于交通荷载的压密作用以及半刚性基层材料强度的增长，路面弯沉值逐渐减小到最小值，路面结构趋于稳定。

该阶段路面病害主要表现为：

纵横裂缝、局部不规则裂缝。

这一阶段的养护重点是及时、正确地处理路面早期裂缝。

2、路面竣工后2～4年为病害中期发展阶段。

这一阶段路表弯沉以不断增大为主要特征，早期病害在交通荷载的重复作用下，因为局部范围内应力集中而扩展，并逐渐形成小范围的局部破坏，从而导致结构的整体刚度下降。

这一阶段路面病害逐渐发展成裂缝、变形等多种病害并存的状况。

该阶段养护重点是针对路面局部损失进行根治，以防止其继续发展。

3、路面竣工5年后直至达到极限破坏状态为病害后期急剧发展阶段即扩大阶段。

在这一阶段，路表弯沉进入一个比较稳定的缓慢变化阶段。

但由于交通量的快速增长，超载车的增多以及水损害等诸多因素，路面病害在这一阶段往往会急剧扩大，打破整个路面系统的平稳。

从而导致路面结构提前出现疲劳破坏。

该阶段的养护重点是通过重新加固基层和面层，恢复路面结构强度和功能。

二、沥青路面的养护类型及预防性养护技术

针对路面的各种病害而进行的养护技术可以分为很多种类,赵金娥在《沥青路面养护技术及发展趋势》（2013）中提到沥青路面的养护通常分为三种类型：

预防性养护、矫正性养护、应急性养护。

其中，预防性养护是指在路面出现破损前就进行养护，是一种主动的养护方式，能够有效的延长路面的使用寿命。

尽管这种类型的养护不能用来提高路面的负载能力和改变路的结构，但能延长路面的使用寿命和提高服役水平，所以，合理的预防性养护可以减少养护资金的投入。

矫正性养护指修补路面的局部损害或对某些特定的病害进行处理，矫正性养护适合于路面已经发生局部的结构性破坏，但尚未影响全局的情况（如：

摩擦力降低、中度到严重的车辙或者广泛性裂纹）。

与预防性养护是正在路面仍旧处于良好的状况时实施不同，矫正性养护是当路面需要局部修补时实施，因此需要更多的费用成本。

显然这是一种被动的养护方式，各种局部病害积累起来将形成全局性的结构性破坏，导致修复工程成本昂贵。

应急性养护是在紧急情况下的措施（如：

路面爆裂和严重坑槽等需要立刻修补才能通车的）。

应急性修复是因为路面的损坏影响到正常行车而不得不做的一种修复方式。

这种方式已经是一种临时补救措施了，是为了重建前安全原因或者路面的行车要求所做的临时补救措施，如果应急性修复失败，只能采取大修工程，显然成本是相当高的。

对比以上三种养护方法，我们可以看出主动的预防性性养护可以提高路面的使用性能、寿命，并且能够节约养护成本。

李立静在《对公路路面预防性养护探讨》（2013）中写到：

在20世纪90年代美国AASHTO提出了与传统的道路养护概念不同的预防性养护概念，其为预防性养护下的定义为：

“在公路的使用寿命期内，并且路面还未遭到破坏的情况下采取的一系列的对公路路面的养护性措施，其目的是延长公路的使用寿命、降低寿命周期内养护成本。

在这一过程中，必须利用其它一些措施，而不是增设已建的公路系统或者附属设施，去达到延缓路况的破坏、改进公路系统的路面质量及使用性能的目的。

”预防性养护理念是基于经济效益最好的基础上的、与传统的养护理念最大的差异在于防患于未然的一种养护性理念。

综上，可以这样定义预防性养护：

即在道路只是遭受到轻微损坏的初期，选择适当的时机，采取一系列合适的措施，以达到延缓路况退化、降低寿命周期成本的目的。

一般在开放交通不久后，公路路面就会遭受到一些轻微的损害。

因此，一旦出现这些轻微的损坏，就及时的采取预防性养护措施的话，就能控制这些损坏的扩展趋势及损坏速度，进而维持路面的质量及使用性能；相反，如果得不到及时的预防性养护措施或者维修，必然会加剧损坏的迅速扩大及严重性，使公路的服务性能与使用寿命降低。

因此，制定科学合理的预防性养护措施可以有效的处理沥青路面的初始破坏，延长路面使用寿命。

而根据美国SHRP的计划估算，在