趙雅

（河北高速公路集團(tuán)有限公司承德分公司，河北 承德 067400）

0 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的交通網(wǎng)絡(luò)遍布全國(guó)，但一系列的路面病害問(wèn)題也隨之而來(lái)，嚴(yán)重影響著公路的運(yùn)營(yíng)與安全，因此路面病害的修復(fù)工作十分必要。劉建勇、林碧芹、賈彬等人[1-3]系統(tǒng)性的總結(jié)并分析路面的常見(jiàn)病害問(wèn)題，并針對(duì)這些常見(jiàn)的路面問(wèn)題提出修復(fù)方法。孫曉飛[4]對(duì)公路唧漿病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并驗(yàn)證了高聚物治理唧漿病害的優(yōu)越性；閆平[5]探討了瀝青路面裂縫的類型及成因，并對(duì)不同裂縫提出了相應(yīng)的解決辦法。本文以承朝高速公路為依托，分析其存在的路面病害問(wèn)題，并提出了可行性修復(fù)方案。

1 工程概況

承朝高速公路自建成通車(chē)運(yùn)行至2021年已有11年，路面出現(xiàn)了嚴(yán)重的網(wǎng)狀裂縫，橫、縱裂縫等病害，路面瀝青老化嚴(yán)重。2020 年對(duì)K758+400—K794+404 段進(jìn)行超車(chē)道銑刨重鋪。結(jié)合工程投資、便于施工組織與管理，本著輕重緩急的原則，將K676+000—K758+400 段路面病害分兩年治理完畢，2021年預(yù)計(jì)對(duì)路面破損情況更為嚴(yán)重的圍場(chǎng)支線瀝青路面進(jìn)行病害處治，包括上行方向K0+000—K71+395 全部路段，下行方向K0+970—K19+500 等路段及圍場(chǎng)北收費(fèi)站內(nèi)外廣場(chǎng)瀝青路面存在的塊裂、龜裂、縱縫、密集橫縫和沉陷等病害。

2 路面技術(shù)狀況及養(yǎng)護(hù)類型確定

2.1 歷年路面技術(shù)狀況對(duì)比

為了解承朝高速公路圍場(chǎng)支線路面的實(shí)際情況和存在的技術(shù)問(wèn)題，更好地評(píng)價(jià)路面的使用情況和使用性能，為合理選擇高速公路養(yǎng)護(hù)方式提供數(shù)據(jù)支持，結(jié)合2015 年—2020 年承朝高速公路路面技術(shù)狀況檢測(cè)結(jié)果，對(duì)圍場(chǎng)支線路面技術(shù)狀況指標(biāo)進(jìn)行分析，分析對(duì)比圖見(jiàn)圖1。

圖1 圍場(chǎng)支線歷年路面技術(shù)狀況指標(biāo)對(duì)比圖

由圖1 可知，2015 年—2019 年路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 由94.40 分衰減至86.06 分，衰減率為8.83%。其中路面損壞狀況指數(shù)PCI 衰減速度最快，由93.50 分降至70.47 分，衰減率高達(dá)24.63%，其余指標(biāo)衰減速率相對(duì)較小。

2.2 分車(chē)道檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

為掌握圍場(chǎng)支線超車(chē)道的路面破損狀況，采用多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)CiCS 設(shè)備分車(chē)道、分方向?qū)鷪?chǎng)支線進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)路面病害識(shí)別評(píng)定后，得出剩余未挖補(bǔ)路段路面損壞狀況指數(shù)PCI，見(jiàn)表1。其中，上行方向行車(chē)道路面損壞狀況指數(shù)PCI 為66.66 分，處于次等狀態(tài)，超車(chē)道為73.57 分，處于中等狀態(tài)。下行方向行車(chē)道路面損壞狀況指數(shù)PCI 為74.28 分，處于中等狀態(tài)，超車(chē)道為74.35分，處于中等狀態(tài)。

表1 圍場(chǎng)支線分車(chē)道、分方向路面技術(shù)狀況

由表1檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，圍場(chǎng)支線路面破損嚴(yán)重，影響路面技術(shù)狀況。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，路面病害主要有以下幾種類型：塊狀裂縫、龜裂、縱向和橫向裂縫、密集橫縫和個(gè)別路段沉陷。因此，對(duì)圍場(chǎng)支線進(jìn)行病害治理非常必要。

2.3 養(yǎng)護(hù)類型的確定

由檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，圍場(chǎng)支線行車(chē)道小于85 分的路段單向里程為114.744km，占總里程的79.8%，超車(chē)道小于85 分的路段單向里程為98.744km，占總里程的68.7%。

根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 5421—2018）[6]養(yǎng)護(hù)類型劃分，以及結(jié)合2020年路面技術(shù)狀況檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，除了路面損壞狀況指數(shù)PCI外，其余的參數(shù)指標(biāo)均大于90 分，狀態(tài)良好。所以本次僅對(duì)路面損壞狀況指數(shù)PCI 進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和修復(fù)性養(yǎng)護(hù)分析，修復(fù)養(yǎng)護(hù)范圍為PCI≤85 分。但由于圍場(chǎng)支線行車(chē)道小于85 分的路段達(dá)79.8%，超車(chē)道達(dá)68.7%。為保證實(shí)施后有效改善路面技術(shù)狀況，對(duì)2019 年路面病害治理后的圍場(chǎng)支線上行方向全線和下行方向部分路段進(jìn)行處置，整體確定為修復(fù)性養(yǎng)護(hù)類型。

3 路面病害及現(xiàn)場(chǎng)鉆芯

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查可知，圍場(chǎng)支線路面和橋面在環(huán)境和行車(chē)車(chē)輛的荷載作用下，出現(xiàn)塊裂、龜裂、縱縫、密集橫縫和沉陷等病害，對(duì)其幾個(gè)典型的病害問(wèn)題進(jìn)行了鉆孔取樣，為分析其原因提供試驗(yàn)樣品。

3.1 路面病害

3.1.1 塊狀裂縫、龜裂

塊狀裂縫、龜裂一般發(fā)生在表面層，表現(xiàn)出細(xì)而密的裂紋，但無(wú)明顯變形，如圖2和圖3所示。不規(guī)則裂縫大部分是由于行車(chē)碾壓等原因引發(fā)的疲勞裂縫。若不及時(shí)處治，在降雨天氣下容易使路面產(chǎn)生松散、坑槽等病害。

圖2 下行方向K35+200路面塊裂

圖3 下行方向K21+400路面塊裂、龜裂

3.1.2 縱向裂縫

縱向裂縫主要發(fā)生在行車(chē)道的輪跡帶位置，規(guī)則的沿行車(chē)方向開(kāi)裂，部分路段每公里縱向裂縫長(zhǎng)度達(dá)2 000 延米，即相當(dāng)于每車(chē)道有兩條連續(xù)縱向裂縫，如圖4 和圖5 所示?？v向裂縫多為荷載型裂縫或非荷載型疲勞裂縫特征，裂縫由面層開(kāi)裂，逐步向基層發(fā)展。行車(chē)荷載加速了病害的發(fā)展，若不及時(shí)處治，在雨水的作用下會(huì)加速病害向基層發(fā)展，為沉陷、唧漿等嚴(yán)重病害的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。

圖4 上行方向K21+100路面縱縫

圖5 下行方向K16+600路面縱縫

3.1.3 路面沉陷

路面沉陷主要表現(xiàn)為橋頭搭板附近位置沉陷和部分高填方路段沉陷，如圖6所示，主要原因是在行車(chē)荷載作用下路基段逐漸壓實(shí)，發(fā)生不均勻沉陷。

圖6 上行方向K32+389橋頭沉陷，最大值為5cm

3.1.4 橫向裂縫

在全路段范圍內(nèi)均有不同程度的發(fā)生，間距平均在20～40m 之間，個(gè)別橫縫伴有啃邊、沉陷現(xiàn)象，如圖7所示。貫通橫縫多屬于半剛性基層收縮裂縫引起的路面反射裂縫；非貫通橫縫多屬于瀝青自然因素引起的溫縮或疲勞裂縫。雨水沿裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，在基層層間形成積水夾層，進(jìn)而在路面上形成沉陷等嚴(yán)重病害。

圖7 路面橫縫

3.2 橋面病害

圍場(chǎng)支線橋面也出現(xiàn)了一些和路面類似的病害，如龜裂、縱縫等。一些典型病害的圖片如圖8和圖9所示。

圖8 上行方向潘家店大橋路面龜裂

圖9 下行方向西營(yíng)子大橋橋面龜裂、縱縫

3.3 病害鉆芯情況

對(duì)圍場(chǎng)支線路面和橋面的一些龜裂、縱縫和橫縫等典型病害進(jìn)行了鉆芯取樣，上行方向鉆取34個(gè)芯樣，下行方向鉆取16 個(gè)芯樣，共計(jì)50 個(gè)芯樣。其中，在龜裂病害位置取芯23 處，18 處為上面層開(kāi)裂，5 處中上面層開(kāi)裂；縱向裂縫病害位置取芯17處，5處為上面層開(kāi)裂，6 處中上面層開(kāi)裂，6 處瀝青層全部開(kāi)裂；橫向裂縫位置取芯5 處，1 處為上中面層開(kāi)裂，4 處瀝青層全部開(kāi)裂；橋面裂縫病害鉆取的芯樣均為上面層開(kāi)裂。

根據(jù)取芯結(jié)果可知：龜裂病害主要開(kāi)裂至上面層，占鉆取芯樣的46%。裂縫較窄的縱向裂縫開(kāi)裂至上面層，較寬的縱向裂縫開(kāi)裂至中面層。橫向裂縫均開(kāi)裂至上面層以下。部分橫縱縫基層開(kāi)裂、松散，未取出。在龜裂、縱向裂縫和橫向裂縫附近無(wú)病害位置鉆取的芯樣，除部分層間斷開(kāi)外，瀝青層均完好，無(wú)開(kāi)裂損壞。此外，通過(guò)鉆取芯樣發(fā)現(xiàn)，瀝青層間大部分?jǐn)嚅_(kāi)，層間黏結(jié)性較差。

4 試驗(yàn)性能檢測(cè)

針對(duì)瀝青混凝土路面病害，對(duì)鉆取芯樣進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括礦料級(jí)配、瀝青含量、針入度、延度、軟化點(diǎn)和黏附性指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2 和表3。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)上面層材料性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

表2 瀝青芯樣試驗(yàn)指標(biāo)

表3 上面層礦料級(jí)配

室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，承赤高速公路路面經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，上面層瀝青針入度為26.0， 其延度為1.0cm，瀝青表面層已表現(xiàn)出明顯的老化跡象，瀝青含量降低，其針入度、延度指標(biāo)低于標(biāo)準(zhǔn)值，瀝青變脆、變硬，對(duì)骨料的膠結(jié)能力降低，粗集料通過(guò)率略高于原設(shè)計(jì)級(jí)配通過(guò)率，細(xì)集料通過(guò)率略低于原設(shè)計(jì)通過(guò)率。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，路面和橋面病害主要是由以下原因引起：上面層瀝青老化變質(zhì)，出現(xiàn)超粒徑現(xiàn)象，致使混合料路用性能下降；承德地區(qū)雨量充沛，水損害加快了層間黏結(jié)不良、表層裂縫等病害的產(chǎn)生；同時(shí)在行車(chē)荷載、溫度應(yīng)力以及路面水的作用下，瀝青混合料路用性能進(jìn)一步下降，加之層間黏結(jié)不良，加快了裂縫的發(fā)展速度，致使瀝青面層逐漸出現(xiàn)橫縱裂縫和龜裂病害。

5 病害修復(fù)方案

根據(jù)行超車(chē)道路面技術(shù)狀況檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)路面病害調(diào)查、鉆芯，擬定圍場(chǎng)支線處治路段為上行方向K0+000—K71+395 全部路段，下行方向K0+970—K19+500 等路段及圍場(chǎng)北收費(fèi)站內(nèi)外廣場(chǎng)。處置范圍內(nèi)上行方向大廟互通C匝道橋、西營(yíng)子大橋等45座，下行方向大廟互通D匝道橋、西營(yíng)子大橋等9座，共計(jì)54座。

5.1 路面病害修復(fù)

針對(duì)處治段落存在的網(wǎng)狀裂縫，橫、縱裂縫病害問(wèn)題，以徹底處治路面病害為原則，兼顧修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性、合理性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和鉆芯結(jié)果，確定路面病害處治方案如下：

（1）對(duì)圍場(chǎng)支線上行方向K0+000—K71+395 段，下行方向K0+970—K19+500 段范圍內(nèi)未挖補(bǔ)路段，包含行超車(chē)道、行車(chē)道和超車(chē)道及圍場(chǎng)北收費(fèi)站內(nèi)外廣場(chǎng)進(jìn)行連續(xù)挖補(bǔ)處治，銑刨4cm瀝青路面上面層，回填4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土，層間灑布SBS 改性瀝青防水層，用量1.8kg/m2。

（2）對(duì)處置范圍內(nèi)密集且伴隨沉陷的橫縱縫，中度塊裂、龜裂病害路段，采用銑刨4cm 瀝青路面上面層+6cm 瀝青路面中面層，重新鋪筑4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土+6cm AC-20C SBS改性瀝青混凝土，上中面層之間灑布SBS 改性瀝青防水層，用量1.8kg/m2，中面層底部噴灑SBR改性乳化瀝青黏層，用量為0.6L/m2。

（3）對(duì)處置范圍內(nèi)，密集且伴隨沉陷的橫縱縫，重度塊裂、龜裂病害路段，采用銑刨4cm 瀝青路面上面層+6cm 中面層+12cm 下面層，重新鋪筑4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土+9cm AC-20C SBS 改性瀝青混凝土+9cm AC-20C SBS改性瀝青混凝土，上中面層之間灑布SBS 改性瀝青防水層，用量1.8kg/m2，其余層間噴灑SBR改性乳化瀝青黏層，用量為0.6L/m2。

（4）對(duì)處置范圍內(nèi)路面、橋頭沉陷進(jìn)行全斷面處治，寬度為10.2m。對(duì)沉降量h≤6cm 的沉陷路段，銑刨4cm 瀝青路面上面層后，上面層和找平層采用4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土一次性回鋪；沉降量h＞6cm的沉陷路段，根據(jù)沉陷范圍，在處理范圍兩端銑刨原路面4cm 瀝青面層，沉降量大于6cm 的局部路段銑刨6cm后鋪筑AC-20C找平層，再整體鋪筑4cmAC-13C表面層，瀝青混凝土表面層和找平層分層攤鋪成型；路面沉陷處治整體原則是與兩側(cè)路面順接，減少行駛車(chē)輛跳車(chē)現(xiàn)象，提高行車(chē)舒適性。

（5）對(duì)處治段落內(nèi)單一、較規(guī)則、較寬（≥1cm）橫縱縫，下一層位存在松散的路段，為防止路面病害處治后橫縱向裂縫反射，對(duì)其采用聚物注漿后再進(jìn)行挖補(bǔ)處治。地聚物注漿孔按梅花樁布置，注漿孔距1.5m，排距1.5m，孔徑?50mm，注漿深度至路面結(jié)構(gòu)層以下2cm為宜，即78cm路面結(jié)構(gòu)厚度。

（6）銑刨瀝青層后，對(duì)下層存在裂縫的路段采用熱瀝青灌縫，用量均為1.0kg/m2。

（7）挖補(bǔ)路段銑刨瀝青后側(cè)壁均涂刷熱瀝青，頂面橫縱向接縫均采用10cm 寬熱瀝青封閉，用量均為1.0kg/m2。

（8）對(duì)處置范圍內(nèi)，未設(shè)伸縮縫的小橋涵挖補(bǔ)后在橋頭兩側(cè)搭板末端設(shè)置2cm 深切縫，并采用熱瀝青灌縫，用量均為1.0kg/m2。

（9）設(shè)置SBS 改性瀝青防水黏結(jié)層路段，灑布SBS改性瀝青后，再撒布與瀝青黏結(jié)較好的9.5～13.2mm 單粒徑碎石。

5.2 橋面病害修復(fù)

對(duì)處置范圍內(nèi)上行方向大廟互通C匝道橋、西營(yíng)子大橋等45 座，下行方向大廟互通D 匝道橋、西營(yíng)子大橋等9 座，共計(jì)54 座存在龜裂、縱縫等病害的特大、大中橋橋面進(jìn)行挖補(bǔ)處治。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及橋面鉆芯結(jié)果，確定具體修復(fù)方案如下：

（1）對(duì)橋面銑刨4cm 瀝青路面上面層后，回填4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土，根據(jù)病害程度，挖補(bǔ)4cm+6cm 上下面層后，回填4cm AC-13C SBS 改性瀝青混凝土+6cm AC-20C SBS改性瀝青混凝土，層間均灑布SBS 改性瀝青防水層，用量1.8kg/m2，SBS 改性瀝青上部撒布9.5～13.2mm單粒徑碎石。

（2）橋面挖補(bǔ)銑刨瀝青后側(cè)壁均涂刷熱瀝青，頂面橫縱向接縫均采用10cm 寬熱瀝青封閉，用量均為1.0kg/m2。

（3）灑布SBS改性瀝青防水層前，應(yīng)將下面層頂面徹底清掃干凈，尤其瀝青層與橋梁伸縮縫水泥混凝土接觸位置應(yīng)清潔，且涂刷熱瀝青應(yīng)均勻、飽滿。

（4）橋面挖補(bǔ)寬度與路基段行超車(chē)道挖補(bǔ)寬度一致，均為8.1m。

6 結(jié)語(yǔ)

承朝高速公路經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)使用，在圍場(chǎng)支線的路面和橋面出現(xiàn)了龜裂、縱向裂縫、局部沉降等病害問(wèn)題。本文首先通過(guò)歷年技術(shù)狀況對(duì)比和設(shè)備檢測(cè)確定該路段的養(yǎng)護(hù)方式，然后針對(duì)該處治段的路面典型病害問(wèn)題進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)芯樣材料性能進(jìn)行檢測(cè)，分析了病害成因，并根據(jù)具體路面和橋面的具體病因提出相應(yīng)的修復(fù)方案，為其他和路面病害相關(guān)的工程提供幫助和指導(dǎo)。