G30线永山高速公路沥青路面修补常见问题原因分析及质量控制措施

郭金龙

【摘 要】本文根据G30线永山高速公路路面病害及成因，结合日常养护生产路面修补工作，分析总结了路面修补过程中常见问题的产生原因，提出路面修补过程中的质量控制措施。

【关键词】沥青路面；修补；质量控制

沥青混凝土路面龟裂、松散、坑槽、沉陷、车辙等常见病害，会严重影响路面的平整度和行车的舒适性。路面一旦出现上述病害，在交通荷载和水的综合作用下，其损坏程度会很快发展，不仅造成养护费用的大幅增加，并且严重危及驾乘人员的安全。本文根据G30线永山高速公路主要路面病害及成因，结合日常养护生产路面修补工作，分析总结了路面修补过程中常见问题的产生原因，提出路面修补过程中的质量控制措施，以期对路面修补质量的提高起到一定的积极作用。

1 G30线永山高速公路常见路面病害及成因分析

我单位管养的G30线永山高速公路起点位于永昌县境内K2016+700处，终点位于山丹县境内K2134+700处，路线全长118km。其中K2044+900-K2122+200段一级公路于2000年建成通车，于2004年改建为高速公路；K2016+700-K2044+900、K2122+200-K2134+700段高速公路于2002年建成通车。由于路线长，地域跨度大，受气候差异、建设期施工质量影响，存在多种路面病害，其主要原因为：一方面，由于一级公路改建高速公路时旧路利用率在75%以上，路面结构层未重新设计施工，只是对原一级公路路面病害进行处治后，在表层铺筑5cm中粒式沥青混凝土，由此导致该段高速公路路面基础差、底子薄，在长期车辆荷载作用下，路面病害较为严重。另一方面，受我省高速公路养护管理模式的影响，永山高速公路在2007年前由省运营中心负责管养，主要采取修补坑槽、维持道路正常通行为主的被动性养护，日常养护工作不到位；2007年永山高速公路养护实行管养分离，由我单位全面负责日常养护工作，此时永山高速公路已错过最佳预防性养护时机，进入了矫正性（修补性）养护阶段，造成路面病害较多，道路使用寿命缩短。目前，以修补方式处治的的主要路面病害为龟裂、松散、坑槽、沉陷、车辙等。

1.1 龟裂

永山高速公路自建成通车至今，已运营13年，随着车流量逐年增长，在车辆荷载长期反复作用下，沥青结构层底面产生的拉应力超过材料的疲劳强度，底面发生开裂，并逐渐扩展到表面而形成路面裂缝，加之永山高速公路K2044+900-K2122+200段为一级公路拓宽改建的高速公路，由于原路基存在缺陷及拓宽施工局部路段质量不高等原因，也造成路面裂缝较多。

1.2 松散

永山高速公路路面松散病害主要集中在每年5-9月雨季期间，尤其是在雨天转晴后，路面松散病害发生较多，一是，由于沥青路面经过车辆荷载长期作用，沥青自然老化，从而使得沥青膜与集料之间的粘结力降低，在外部水的作用下使集料从混合料中脱离形成松散。二是，当路面出现麻面时，由于上层石料间有了相互移动的余地，在汽车荷载的作用下也就容易被振动脱落而浮散在路表，这些石料在行车的作用下，搓动被沥青粘着的石料，促使后者脱落。此外，小麻面中常常积水，又会使石料表面沥青膜剥离，油石间的粘结力减弱，石料松动脱出，导致路面松散破坏。三是，由于沥青路面面层混合料局部空隙率较大、施工接缝等薄弱地方有瑕疵或路面受到油污出现路面局部松散破损情况。

1.3 坑槽

沥青路面出现坑槽，其主要原因为：一是，轻微病害没有得到及时处理，造成局部发生龟裂、松散，在行车荷载尤其是重载车辆的不断作用下，自上而下、由小变大逐渐形成坑槽。二是，基层发生破损的路段，由于重载车辆的作用，自由水产生很大的压力冲刷基层混合料表层细料，形成灰白色浆。在动水压力和孔隙水压力的反复作用下，使得基层粒料出现松散，并反射到面层，形成恶性循环，最终会导致坑槽出现，并且绝大多数都在车流量较为集中的行车道上，这种病害多形成在基层，表现在面层，修补起来难度较大。永山高速公路上行线K2121-K2126段路面多处发生唧浆病害，即为以上原因形成的，在2011年、2012年的日常养护中，我单位采取开挖病害部位预埋排水管进行排水和路面实施雾封层进行封闭地表水的处理方法，起到了一定的预防和延缓作用，但从长远角度看，该方法不能从根本上解决问题，对于因基层损坏形成的路面病害必须对基层进行彻底处理，才能有效改善路面技术状况。

1.4 沉陷

沉陷病害主要集中在K2044+900-K2122+200一级改高速路段，其主要原因为：一是，由于改建时新旧路基衔接处质量不高、局部路段基层强度不足，在行车荷载和自然因素作用下形成的。二是，高填方路基的不均匀沉降或局部滑移引起的。三是，由于刚性桥台结构物与柔性路堤连接处在行车荷载的反复作用下，填土自身固结沉降形成的桥头沉陷，产生和形成的原因很多，包括地基地质条件、填料、施工材料，以及设计、结构、施工方面的诸多因素。

1.5 车辙

沥青路面车辙是指在路线方向车辆集中通过位置上所生成的连续的纵向变形，即在行车荷载重复作用下，路面累积产生永久的带状凹槽。在永山高速公路上，车辙病害较为普遍，其产生的主要原因为：一是，沥青混合料热稳定性不足。矿料级配不好，细集料偏多，集料未形成嵌锁结构，沥青用量偏高，沥青针入度偏大或沥青质量不好；二是，由于雨水渗透侵蚀基层表面的粉料，使其软化进而形成车辙；三是，沥青面层、基层施工时未充分压实，在车辆反复荷载作用下，轮迹处被进一步压密而出现下沉，这是车辙形成的主要原因；四是，长上坡路段重载车辆行驶速度降低，荷载对路面的作用时间延长，从而形成车辙，永山高速下行线K2084-K2090局部路段车辙深度在25mm以上，主要就是这个原因形成的。

2 影响路面修补质量的原因

沥青路面修补质量的好坏，不论从社会影响、养护成本考虑都极为重要，作为公路养护人员有必要认真探讨研究路面修补中常见问题原因及应采取的相应对策，影响路面修补质量主要有施工工艺和施工条件两方面的原因。

1）施工工艺方面主要是原材料质量、路面铣刨、清底洒油、混合料摊铺、混合料碾压、平整度控制和接缝的处理等环节

（1）原材料质量

由于公路是线性构造物的特性，路面修补一般来讲多是长距离、零散施工，每工作日修补面积有限，沥青混合料生产数量较少，对于原材料和混合料拌合质量的试验检测工作一直不到位，缺少科学、严谨的检测数据用以指导施工，而原材料质量及混合料拌合质量又恰恰是保证路面修补质量的重要条件。

（2）路面铣刨

在日常养护过程中，大面积修补均采用大型铣刨机进行路面铣刨，而对于零星修补则采用小型铣刨机进行路面铣刨，在铣刨过程中，小型铣刨机无法对铣刨厚度做到精准控制，容易对路面基层造成破坏，一方面，基层受到扰动，强度降低；另一方面，铣刨厚度过深，会在基层表面形成坑槽，容易积水，在行车荷载作用下，会加快基层和面层的破坏速度，形成路面的再次破损。

（3）清底洒油

路面铣刨后作业面清理不彻底，透层油、粘层油洒布不规范、不均匀也是直接影响修补质量的关键因素。

（4）混合料摊铺

由于日常养护中路面修补面积均较小，沥青混合料无法使用机械设备进行摊铺，只能采用人工摊铺找平的方法，该方法的弊端是：一是，人工摊铺速度直接影响混合料摊铺后温度；二是，人工摊铺容易造成混合料离析，表面平整度差；三是，松铺厚度不能准确控制，影响摊铺质量。

（5）混合料碾压

受坑槽挖补条件所限，混合料压实是修补坑槽的难点，尤其是基层与下面层压实，大型压实机械根本派不上用场，小型压实机具很难达到压实效果，而压实效果是确保质量的重要内在指标。

（6）平整度控制

坑槽修补后能否达到与四周原路面保持衔接平顺，是很难控制的；补的过高，除影响行车外，行车的冲击力影响会促使新修补区域快速损坏；补的过低，也影响行车，并且下雨积水，容易造成新修补坑槽短期内再次破损。

（7）接缝处理

修补后的坑槽运行一段时间后再次破坏，一般在坑槽的四周接缝处开始损坏，由于坑槽修补时沥青混合料多是冷接缝处理，新旧面层很难较好的粘结在一起，极易从接缝处渗入路表水造成再损坏。

2）施工条件方面的影响造成沥青路面前补后坏主要表现在天气、施工温度等不利因素

（1）天气因素

就是存在为保证道路安全以及满足社会需求，在坑槽内潮湿的情况下修补坑槽，其修补后的成功率可想而知。

（2）施工温度因素

由于路面修补施工战线长、工序繁杂、混合料用量少，一吨混合料有时能修补几公里十几个坑槽、使用几个小时，不论采取什么保温措施，都很难保证施工各环节的温度，尤其是雨雪等路面养护不利季节，而修补坑槽时施工温度控制很大程度上是确保修补后不再损坏的重要措施。

3 路面修补质量控制措施

沥青路面产生龟裂、松散、坑槽、沉陷、车辙等病害不仅严重影响路面的表面功能和使用性能，更对行车安全有很大的影响。总的来说，及时修补路面，能够恢复沥青混凝土路面的表面功能，恢复行车的平顺性和舒适性，能恢复路面的局部强度和承载能力，弥补路面破损处原有路面的强度和耐水性的不足，改善破损处承受车辆和水等外部荷载的进一步破坏扩展，做到防治结合。

为了获得更好的路面修补质量，杜绝前补后坏现象，必须遵照严格的修补工艺进行施工，虽其工艺过程较繁琐、修补成本较高，但修补后的寿命却能够大大延长，减少重复维修的次数，减轻养护职工劳动强度。

路面修补时应重点做好如下几点：

（1）加强试验检测力度，严格控制路面修补所使用的原材料质量、混合料级配、油石比和温度。沥青混合料在运输途中必须做好覆盖保温工作，有效减少混合料温度损失，保证路面修补质量。

（2）路面病害开挖时一定要彻底，必须超过损坏边缘，放大开挖区域，测定路面损坏部分的范围与深度，按“圆坑方补、斜坑正补”的原则，划出路面修补轮廓线，轮廓线必须是与路中心线平行或垂直的正方形或长方形，修补范围的轮廓线应在病害面积范围以外10-15cm，使得接缝处理效果更好；沿轮廓线用切割机顺线切直开槽，如果发现基层损坏时，要挖深至槽底稳定部分，就是说竖向变形一定要处理到位，不留隐患。

（3）面层铣刨后坑槽的除尘工作尤为重要，槽壁及基层表面必须清扫干净，要利用大容量吹风机喷出的高强空气流直接将坑槽内残留的松散颗粒、杂物等吹出来，形成洁净的坑槽维修面。基层顶面浇洒透层油，上下面层之间及槽壁喷洒粘层油，要求涂（洒）刷整齐、均匀，不留空白，不过多流淌。

（4）基层补强时，尽量采用机拌混合料，以保证拌和质量，若是路拌混合料，要使用料斗、称等称量工具准确选取原材料，控制配合比例，确保拌和料质量。

（5）无可避免的必须用人工进行摊铺时，必须加快混合料摊铺速度，确保沥青混合料摊铺、碾压温度在规范规定范围内。沥青混合料松铺系数一般为1.2-1.5，混合料摊铺要均匀，不得出现粒料离析现象，保证坑槽周边材料充足。深度在7cm以上的坑槽必须分层修补，并与原路面相应结构层形成不小于10cm的错台。

（6）混合料碾压时，应采用双钢轮振动压路机与重型胶轮压路机相结合碾压的方式进行，遵循“高温、紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，达到要求的压实度，并无明显的轮迹为止。不允许压路机碾压中途急停、转向，以免发生推挤、拥包现象。采取相应的压实措施，尽可能提高压实效果，对于小面积修补下面层碾压应采用满足压实要求的小型压实机具压实，上面层采用重型胶轮压路机碾压成型，对边缘角隅等不易压实的薄弱地方，一定要利用振动夯等工具进行补夯压实。

（7）要控制修补压实后的坑槽比四周原路面高0.5-1厘米（视坑槽深度、粒料的粗细和压实工具效果而定），运行一段时间修补处即会与路面持平。这是必须的，否则，修补后的坑槽极易积水并且受到较大的竖向行车冲击力。

（8）接缝处理尽可能采用阶梯状接缝，即基层处理后，修补面层时向外围扩展进行二次清边，错开竖向接缝，保证新旧路面的整体性，一定程度上还有防止水侵入的效能。另外，在修补完成后，在修补面积四周接缝处均采用路面灌封胶进行灌缝，阻止地面水沿接缝进入路面造成破坏。

（9）尽可能避开雨季或雨后立即修补坑槽，坑槽内潮湿时确需修补的，一定要利用喷灯、加热罩等加热工具对坑槽范围进行加热，确保修补后新旧面层有最佳粘接效果。

只要我们在路面修补时按照规范、规程作业，同时对以上几点进行重点控制，相信沥青路面修补质量会得到进一步提高，公路养护会带来更好的经济效益和社会效益。

[责任编辑：王楠]