朱成元

（甘肅省嘉峪關(guān)公路事業(yè)發(fā)展中心鏡鐵公路段，甘肅 嘉峪關(guān)）

1 車轍病害

1.1 原因分析

瀝青混凝土路面建成通車后，若其高溫穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)則可能出現(xiàn)車轍病害。車轍是瀝青混凝土路面獨(dú)有的病害，也是其主要病害。由于瀝青長期在高溫的環(huán)境影響下可能變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，導(dǎo)致其抗剪切強(qiáng)度會(huì)降低，在車輛荷載的作用下，瀝青路面則可能出現(xiàn)車轍病害[1]。這種車轍病害被稱之為失穩(wěn)型車轍，如圖1所示。

圖1 瀝青混凝土失穩(wěn)型車轍病害形成機(jī)理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車流量和載重量也在日益增加，早期施工的瀝青混凝土路面的壓實(shí)度已無法滿足現(xiàn)今的車輛荷載。在瀝青混凝土路面施工時(shí)，其施工質(zhì)量較差導(dǎo)致壓實(shí)度沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在通車運(yùn)營后隨著車輛荷載的作用導(dǎo)致瀝青混凝土路面被二次碾壓密實(shí)，也會(huì)導(dǎo)致車轍病害的出現(xiàn)，這種車轍病害被稱之為壓密型車轍[2]。

若基層強(qiáng)度不足或路基強(qiáng)度不足，在行車荷載的作用下，基層或者路基可能出現(xiàn)一定程度的變形，而這種變形是不可逆的，隨著時(shí)間越長，則這種變形越大，最終形成車轍病害。這種類型的車轍病害表現(xiàn)為U 型，車轍之間不會(huì)有隆起現(xiàn)象，主因是基層或路基強(qiáng)度不足，這種車轍被稱之為結(jié)構(gòu)型車轍。在高等級(jí)公路中，往往要求有更高的壓實(shí)度，采用強(qiáng)度更高的半剛性基層，因此，這種車轍主要在低等級(jí)公路中出現(xiàn)[3]。結(jié)構(gòu)型車轍病害示意圖如圖2 所示。

圖2 瀝青混凝土結(jié)構(gòu)型車轍病害形成機(jī)理

1.2 病害處理措施

針對(duì)瀝青混凝土路面車轍病害，可采用大空隙灌漿瀝青路面技術(shù)進(jìn)行處理。該技術(shù)主要通過在空隙率20%～30%的瀝青混凝土路面中注入一定數(shù)量的水泥膠漿，與混凝土路面形成一種強(qiáng)度較高的新路面，具備瀝青混凝土路面行車舒適的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還具備了水泥混凝土路面的高強(qiáng)度的特點(diǎn)，從而解決了瀝青混凝土路面的車轍病害問題。水泥膠漿的用量可按下式計(jì)算：

式中，L 代表水泥膠漿用量（m3）；λ 代表瀝青混凝土路面空隙率；s 代表車轍病害區(qū)域面積（m2）；l 代表車轍病害區(qū)域?yàn)r青混凝土路面厚度（m）。

相較于傳統(tǒng)施工工藝，大空隙灌漿瀝青路面技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)，如表1 所示。

表1 大空隙灌漿瀝青路面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，大空隙灌漿瀝青路面技術(shù)強(qiáng)度形成時(shí)間短，其施工完成后養(yǎng)護(hù)2～3 h 后即可通車運(yùn)營，如圖3 所示。在某公路養(yǎng)護(hù)施工通車運(yùn)營1 年后車轍幾乎不發(fā)展，如圖4 所示。

圖3 大空隙灌漿瀝青路面強(qiáng)度增長圖

圖4 不同路面通車運(yùn)營1 年車轍發(fā)展情況

2 裂縫病害

2.1 原因分析

瀝青混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因，主要有以下3點(diǎn)：

（1）在車輛荷載作用下，車輪會(huì)對(duì)路面造成一定剪應(yīng)力，在剪應(yīng)力的長期作用下，超過了路面的強(qiáng)度限值后瀝青混凝土路面會(huì)在車輛輪跡帶上出現(xiàn)一定深度的剪切裂縫[4]。

（2）溫度下降過快、過低造成瀝青混凝土路面出現(xiàn)較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)該力超過瀝青混凝土路面的限值時(shí)也會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生溫度裂縫，且如果反復(fù)出現(xiàn)溫度變化過大時(shí)，也可能導(dǎo)致由于施工質(zhì)量問題產(chǎn)生的微小裂縫擴(kuò)大形成裂縫。

（3）施工時(shí)路基壓實(shí)度不足，或路基發(fā)生不均勻沉降等也可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。從上述裂縫產(chǎn)生的原因不難得出，裂縫主要受到外部荷載、氣候、溫度、施工質(zhì)量等影響，除此之外，還受到瀝青混合料本身的影響，如瀝青路面面層厚度、級(jí)配、空隙率、原材料質(zhì)量、瀝青混合料老化程度等影響，影響因素如圖5所示。

圖5 瀝青混凝土路面影響因素

2.2 病害處理措施

（1）灌縫法。當(dāng)瀝青混凝土路面出現(xiàn)裂縫時(shí)，可使用密封膠對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫。具體做法如下：首先對(duì)裂縫采取擴(kuò)縫施工，然后再通過空壓機(jī)的風(fēng)力將擴(kuò)縫后的裂縫內(nèi)部的雜物吹掃干凈，再將密封膠注入裂縫內(nèi)部，從而達(dá)到封堵裂縫，阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展和防止地表水滲入的目的。該方法最小可對(duì)5 mm 的裂縫進(jìn)行處理。其施工成本約6 元/m，使用壽命約2 年。

（2）開槽灌縫法。采用專用機(jī)械在路面裂縫位置開槽，開槽方向與裂縫擴(kuò)展方向保持一致，開槽深度約15～20 mm，寬度約10～15 mm，開槽后，再將密封膠注入開槽后的裂縫內(nèi)，養(yǎng)護(hù)至材料硬化后即可。開槽灌縫的成本和使用壽命都比灌縫法高，開槽示意圖如圖6 所示。

圖6 開槽示意圖

（3）貼縫法。貼縫所使用到的主要材料是PCR-WⅢ修理恢復(fù)劑，其主要成分為高分子極性聚合物和納米級(jí)橡膠，由于其具有流動(dòng)性強(qiáng)、細(xì)度模數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅提升材料灌入裂縫的深度，從而提高灌入數(shù)量，增強(qiáng)了裂縫修補(bǔ)效果?？捎糜趯挾瘸^6 mm 的裂縫。成本約4～5 元/m，使用壽命能達(dá)到3年以上。

（4）壓力注漿法。該方法主要用于局部出現(xiàn)較多裂縫的位置，或者由于路基沉降、反射裂縫等情形。該方法通過將漿液在一定壓力的情況下，注入路面基層，甚至路基內(nèi)部，然后用注入的漿液填滿所有空隙，從而達(dá)到裂縫修補(bǔ)的目的。若瀝青混凝土路面的裂縫過多，導(dǎo)致路面強(qiáng)度不足，此時(shí)需要鑿除原有路面面層，重新加鋪新瀝青層。

3 層間脫空病害

3.1 原因分析

瀝青混凝土路面層間脫空病害主要是路基或者基層受到水的侵害，導(dǎo)致部分填料隨著水而流失，最終導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層脫空而形成的病害。出現(xiàn)層間脫空病害的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）基層透水性不佳，地表水滲入到路面面層以下后不能及時(shí)排出，基層被長時(shí)間浸泡，導(dǎo)致基層強(qiáng)度降低，基層和面層之間的粘結(jié)力降低，最終造成層間脫空病害。

（2）地表水滲入的底基層甚至是路床，長期沖刷基層和路床，導(dǎo)致基層和路床填料大量流失，最終形成層間脫空病害。

（3）路基壓實(shí)質(zhì)量較差，局部沉降過大，而基層和面層并未隨著路基沉降而沉降，在路床和路面結(jié)構(gòu)層之間產(chǎn)生局部脫空病害[5]。對(duì)于層間脫空病害，目前主要是通過道路承載力和層間脫空檢測(cè)來確定。

3.2 病害處理措施

對(duì)于瀝青混凝土路面層間脫空病害，目前較好的處理方法是地聚物注漿加固處治。所用的材料主要是采用工業(yè)廢渣中的礦物活性成分，再加入一定的堿性激活劑將其激活，最終獲得一種焦寧濤結(jié)構(gòu)的膠結(jié)材料，再將其注入至層間脫空的部位，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后即可完成施工。施工過程中應(yīng)注意注漿壓力以及注漿量、配合比及注漿速度等參數(shù)。

（1）鉆孔。鉆孔前，首先按照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行放樣。孔位一般采用梅花形布置，孔與孔之間的間距宜為1～1.5 m，孔位布置如圖7?？孜徊荚O(shè)完成后，可采用直徑為1.6 cm 或者2 cm 的鉆頭進(jìn)行鉆孔，鉆孔時(shí)可使用干法成孔，鉆孔深度應(yīng)根據(jù)病害檢測(cè)的結(jié)果確定，通常需要鉆至路面結(jié)構(gòu)層一下200～300 mm，鉆孔完成后應(yīng)安裝PVC 管或其他管狀物，管徑宜與鉆孔的孔徑相匹配。

圖7 孔位布置示意圖

（2）制漿與注漿。漿液分為兩種：一是雙液，二是單液。雙液配合比為A 組分：B 組分=1:3，單液配合比為水：聚合物=0.34:1，將漿液拌制完成后不應(yīng)放置過久。注漿時(shí)，采取注漿壓力和注漿量?jī)煞N指標(biāo)進(jìn)行控制，并以注漿壓力為主，注漿量為輔，最大注漿的壓力不應(yīng)超過0.8 MPa。開始注漿時(shí)，應(yīng)在注漿孔附近安裝路面標(biāo)高監(jiān)測(cè)儀器，其位置不宜過遠(yuǎn)，以距孔位不超過300 mm 為宜。當(dāng)從相鄰孔冒出與注漿孔相同稠度的漿液或者瀝青混凝土路面標(biāo)高升高2 mm 時(shí)即可停止注漿。完成注漿后，應(yīng)對(duì)注漿孔填充相同稠度的漿液，并將注漿孔封堵，防止雜物進(jìn)入孔內(nèi)，同時(shí)清理路面溢出的漿液，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。對(duì)于層間脫空較為嚴(yán)重的區(qū)域，可分多次進(jìn)行注漿，直至注漿后路面的彎沉值小于正常路段的1.2 倍后即可結(jié)束施工。

4 結(jié)論

研究表明，瀝青路面裂縫、車轍與層間脫空已成為瀝青路面最主要的病害。出現(xiàn)病害后，應(yīng)及時(shí)采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行處理，以防止病害的進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于不同的病害，應(yīng)采取不同的治理措施。針對(duì)車轍病害，可采取大空隙灌漿瀝青路面技術(shù)進(jìn)行治理；對(duì)于裂縫病害，主要的治理手段有灌縫、注漿和貼縫等措施；對(duì)于層間脫空病害，可以采用地聚物注漿加固進(jìn)行治理。