浅谈保沧高速2021年路面病害形成原因及治理措施
发布时间：
2021-11-16
来源：
高阳工区
保沧高速养护管理工作始终坚持“预防为主、防治结合、及时全面、保证质量”的养护工作方针，及时排查病害，做好预防性养护，确保为司乘人员提供“安全、畅通、便捷、舒适、和谐”的交通环境。截止至2021年11月份保沧高速通车运营已接近14年，为改善保沧高速路面的使用性能2015年对全线120.2KM路面进行了中修罩面，后期经过6年通车使用，保沧高速主线路面出现横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、龟裂，且个别横向裂缝伴有唧浆、沉陷等严重病害。为提升路面通行能力，减少路面病害继续扩大，延长路面整体使用寿命，2021年5月份首次对全线路面病害进行大规模挖补。现将本次路面病害处治形成的原因及治理措施分析如下：
一、保沧高速公路基本资料。
（一）保沧高速公路原路面结构为：沥青路面罩面层为 4cmARHM-13（W）SBS 橡胶粉复合改性沥青混凝土，上面层为 4cm SMA 改性沥青混凝土，防水层为0.5cm SBS 乳化沥青防水层，中面层为 6cm AC-20Ⅰ型中粒式改性沥青混凝土，底面层为 8cm AC-25Ⅰ型粗粒式沥青混凝土；上基层为 18cm水泥稳定碎石，下基层为 18cm石灰粉煤灰稳定级配碎石，底基层为18cm石灰稳定土。
（二）保沧高速公路原桥面结构为：4cm 细粒式沥青混凝土、6cm中粒式沥青混凝土、SBS防水层、10cm 厚 C40 防水混凝土。
（三）保沧高速公路主线按四车道高速公路标准建设，计算行车速度 120km/h，整体式路基宽28.0m，其中：行车道宽 2×7.5m（单向行车道宽 2×3.75m），硬路肩宽 2×4.0m（含右侧路缘带宽 2×0.5m），中间带宽 3.50m（中央分隔带 2.0m，左侧路缘带宽 2×0.75m），土路肩宽 2×0.75m）。设计年限内一个车道上的累计标准荷载（100KN）作用次数 Ne=1.468×10 7 ，设计弯沉 22.1mm（0.01mm）。
二、病害类型及治理措施
根据《保沧高速公路 2020 年度公路技术状况定期检评报告》及现场调查，本次项目病害治理工程共包含路面、桥面病害治理两个部分。
（一）路面病害
病害类型保沧高速主线路面主要病害为坑槽、不规则裂缝、局部存在纵向裂缝、车辙。
原因分析：主线路段由于通车时间较长，在车辆荷载作用下轮迹带处沥青面层疲劳开裂破坏，表现为路面出现严重纵缝，保沧高速路面纵裂缝从水稳基层自上而下疲劳开裂为主，其产生的主要原因：1.由于轮胎与路表面间分布非常不均匀的三向接触应力，使接触面边缘处产生较大的水平向拉应力。2.由于迅速降温产生的负温差，使沥青层上部产生较大的拉应力。3.空隙过大引起的沥青加速老化和硬化，使沥青混合料劲度模量增大，其抗疲劳性能下降。4.施工过程产生的集料离析和温度离析，使沥青混合料的匀质性差和空隙率变异大，在离析区易加速混合料的老化硬化和降低其抗疲劳性能力，产生裂缝和松散病害。
横向裂缝主要是由半刚性基层开裂引起的路面反射裂缝，在车辆荷载、水损害共同作用下进一步破坏。桥头或桥头搭板与路面衔接部位的横向裂缝主要是由于路面与桥面刚度差异及不均匀沉降造成的。横向裂缝产生后，一旦封堵不及时，雨水沿裂缝渗入路面结构层内部，形成唧浆、沉陷等伴随类病害，大大加快了路面的破坏速度，缩短路面使用寿命。横向裂缝产生的主要原因有以下两个方面：1.半刚性基层的反射裂缝也是沥青路面产生横向裂缝的一个重要原因，由于反射裂缝产生的横向裂缝是一种自下而上发展的裂缝，因此反应到路面表面时的裂缝已经贯穿了整个路面结构。2.横向裂缝产生的主要原因是温度变化，如果沥青劲度过大或者沥青变硬，在气温下降的时候就容易在垂直于行车道方向形成间距大致相同的横向裂缝，因此在气候寒冷地区横向裂缝是一种较为常见的裂缝形式。由低温收缩产生的横向裂缝是自上往下发展的，初期裂缝一般细且浅，进入冬季后保沧高速公路在路肩位置存在的大部分间距基本相等的横向裂缝多数为温度变化产生的自上而下的横向裂缝。
治理措施：
桥面病害处理宽度均为 3.3m-3.4m。根据路面病害类型以及芯样结果，具体处治如下：1.结合钻芯结果，病害发展至桥面上面层，需将损坏的面层铣刨后铺筑 4cm AC-13C SBS改性沥青混凝土。考虑到路面钻芯取样工作的局限性，上面层铣刨后下面层的损坏段落不可能通过钻芯取样及外观判断全部掌握，为此修补范围根据路面结构开挖后的二次病害确认情况确定。2.结合钻芯结果，病害发展至桥面下面层，需将损坏的面层一同铣刨后铺筑 4cm AC-13CSBS 改性沥青混凝土+6cm AC-20C SBS 改性沥青混凝土。考虑到路面钻芯取样工作的局限性，上、下面层铣刨后防水混凝土损坏段落不可能通过钻芯取样及外观判断全部掌握，为次修补范围根据路面结构开挖后的二次病害确认情况确定。3.对原路面侧壁应人工涂刷 0.5kg/m2 的 SBS 热改性沥青后，再进行混合料的摊铺；纵、横向接缝顶面处，在施工缝上涂刷宽度为 10cm 的沥青带，沥青用量为 0.6kg/m2。
三、结束语
由于目前路面病害检测水平的局限，加之病害类型和成因的多样性，精确判定病害发生于路面结构层内的具体层位和深度有一定困难。对于治理路段范围内，尚未发生破坏的结构层不进行处理，但对于失去结构强度的层面应进行彻底处理，坏到哪一层就处理到哪一层，不留后患。同时尽量减少“开肠破肚”的大伤元气的处置方法。借鉴以往的经验制定的病害治理措施很难做得面面俱到，因此，施工过程中应本着“实事求是”的原则，对设计方案进行现场校验，并合理调整治理范围和深度。作为公路养护部门，我们应该努力提高自身养护技术水平，认清沥青路面病害发生的本质，从养护管理上采取积极有效的措施进行预防和处治，把病害消灭在萌芽状态，避免路面大修提前，并节约养护资金。
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