论高速公路病害处治及防治
2015-08-26
一、概述
损坏时间早、个别路段达不到设计寿命；损坏范围广，我省几乎各条高速公路都存在着不同程度的各种病害；损坏严重，主要反映在对病害处治时需要对基层、面层进行较大面积、较大段的挖补重建。
二、公路病害表现形式
我省高速公路病害主要表现形式：主要病害表现形式：车辙、拥包、裂缝、推移、坑槽、泛油、松散、泛浆、沥青剥落、沉陷等十几种反映形式。经过调查分析认为，从破坏类型分，主要有三类：车辙、开裂和水损害，即荷载高温稳定破坏，低温破坏和水损坏。从病害可视程度：表面型病害；隐形病害。以上病害原因往往是交错存在的。
三、公路病害成因及分析
车辙特征及危害实质是沥青路面在自然温度场中经受重复汽车荷载作用下，沥青混合料被挤压而形成的辙槽，而且较严重的辙槽两边通常有膨起变形。当车辙达到一定深度，轮迹处沥青层厚度减薄，削弱面层及路面结构的整体强度，同时雨水天气，车辙槽内就会积水，降低路面的抗滑性能，并且辙槽底部在行车荷载作用下很快产生微小裂缝，导致积水下渗，在水和荷载作用下，裂缝进一步发展，逐步形成网裂、坑槽等病害，严重影响沥青路面结构性能和使用性能。
我国路面车辙主要成因我国的半刚性基层永久变形非常小，所以半刚性沥青路面的车辙主要来源于面层在高温和车辆作用荷载下的塑性流动变形，即以压密型和失稳性型车辙居多。即：沥青混凝土的压密和横向流动失稳造成了车辙变形，接近路表的近荷载区域是变形发生的主要部位。
路面内部应力最大、最为集中的区域位于路表下0cm～8cm，该深度范围内的最大剪切应力是基本均匀的，也是整个受力区域内最大的，这一规律与荷载分布形式无关；荷载的反复作用在路面结构层底面产生弯拉疲劳的同时，在路面表面产生了剪切疲劳，而为了满足抗滑需要往往表面层混合料的空隙率较大，强度较低，这就导致后者更早地出现路面损坏。中面层由于采用了传统的密级配沥青混合料，其高温稳定性欠佳，尽管所处的位置和受力状态相对表面层更优越，但是仍然发生了严重的破坏。而表面层则具有良好的稳定性，厚度几乎无变化。路表裂缝由轮胎荷载产生的浅表应力τmax在超过面层材料的抗剪强度时造成。
车辙计算模型分析。在车辙发生的路段，横断面面积减少量一般都超过2%，说明均发生了压缩变形；曲线的起伏说明了路面材料横向的推移、隆起现象；轮迹带与紧急停车带比较，空隙率变化均超过5%，甚至超过7%；原试验控制密度过低，导致路面无法满足重载交通需要。车辙的发展过程。压密变形；剪切损坏和横向推移；形成完整的车辙病害。
3.1 高温病害成因分析与防治
（1）高温病害成因分析
①设计因素：这是高温病害生成的最根本因素。现有设计方法已经远远无法满足渠化交通的要求，曾经大范围采用的马歇尔设计法已经远不能满足重载交通的需要。路面结构设计理念上也没有对沥青路面长期使用性能提出明确的要求。材料参数设计、结构组合设计都没有长期使用性能参数。路面设计受规范束缚太多，新的试验方法、设计理念很难在路面结构设计中得到体现，技术创新成为空谈。
②施工因素：赶工是危害路面建设质量的第一大因素，而施工前的盲目筹备和施工期间的各种不必要的延误和错误的工序、工期安排是造成赶工的主要原因。
③材料因素：因赶工、偷工减料导致路面材料质量无法得到保障，低质量建材导致无论多么合理的设计都无法实现。
④交通因素：超载车辆反复作用，引起疲劳破坏。
（2）高温稳定性病害防治
①从设计角度提高起点：采用先进设计方法，针对各结构层特点，有的放矢的设计出高模量的和适应现代交通需要的沥青混凝土。
②科学安排工序、工期，无论是新建项目还是养护大修工程，都要提早计划，科学部署，让施工人员有时间和精力干好工程。
③严格施工质量控制，特别是针对压实度等关键控制指标，要特别加强控制。这样可以从源头避免车辙的发生；
④严格控制材料进场关：从料厂选择上考虑产能、运输、储存等多方面因素，未雨绸缪的做好材料购买、进场工作，从源头解决材料问题。
⑤严格杜绝超载车上路；
⑥及时发现病害，及时处理，决不能容许病害发展。
3.2 路表裂缝和普通（传统）裂缝
新建沥青路面在投入使用不久，路表面就出现了裂缝，这种裂缝的出现远小于路面设计的疲劳寿命，有人可以称之为早期裂缝，现场取芯样试件看出，早期裂缝通常是从表面层开始出现的。路表开裂与传统裂缝的关键区别在于起始开裂位置与发展方向，传统的裂缝首先在受拉应力的沥青层底发生，然后逐渐向路表方向开展，而路表开裂则相反，裂缝首先发生在路表附近，然后向沥青层下部发展。
在10月初对某高速公路路面裂缝未加任何处理养护单位就进行了4cm的应急罩面，只在路表洒布改性沥青粘结层，只经过了一冬天（6个月），发现（横向）反射裂缝还是照样发生，一直开裂到路表面，而纵向路表裂缝上的罩面又出现了从上向下的开裂。反射裂缝一般很快贯穿整个沥青面层，而表面裂缝的发展速率则要慢得多。
3.3 路表裂缝
（1）路表裂缝成因
路面沥青层内的剪应力超过的沥青混合料的抗剪强度是产生，而最大剪应力出现在轮胎一侧路表下2-5cm 的位置，因此开裂首先从该位置发生，然后向上、向下两个方向发展，由于更靠近路表，所以裂缝首先在路表表现，而沥青层下部仍然处于连接状态。同时路表面空隙率比下部空隙率大，再加上沥青易老化和水因素影响，强度也较小，所以当接近路表处受到较大应力时也导致从表面向下开裂。 （2）路表裂缝的防治
①施工时严格控制接缝处理工艺，避免接缝处出现过大的压实度变化；
②通车后对各接缝位置加强巡查力度，及时发现病害；
③通过交通标志或设施，减少车辆轮胎碾压接缝处路面的几率；
④罩面处理前，必须先将各类裂缝加以处治，避免裂缝进一步发展。
3.4 松散坑漕病害
（1）松散坑漕病害成因
传统的松散现象都发生在沥青面层的顶部，然后不断的向深度方向发展，沥青面层混合料中的集料由于丧失相互间的粘结而逐渐酥软直至松垮，松散、坑漕往往同时发生。该类病害的成因是沥青与集料粘附性差导致混合料水稳定性不足。病害的发生往往是整体性的，即某个水稳定性不足的沥青结构层发生全厚度的松散、坑漕。
（2）松散病害的防治
对于一般表层松散、坑漕：可以采取养护规范推荐的处治方法，同时，对于大面积、较严重的该类病害或大面积的病害隐患，提前采取补强手段进行处治会起到防患于未然的效果。提前发现表面层出现密集的微小坑漕和少量骨料散失是阻止病害深入发展的必要措施。
3.5 内部松散病害
（1）内部松散病害成因
内部松散一般被认为是沥青的迁移引起的，是水损坏的一种形式；反复剪切也是一个重要诱发因素：中面层集料由于长时间经受高应力而发生了破碎或不断的位移，使裹覆在集料表面的沥青膜同时发生断裂，沥青与集料的粘结面直接暴露出来，这时如果有外界水的侵入，沥青膜将迅速剥落而向上迁移，出现内部松散。
（2）对内部松散的防治
①及时发现内部病害征兆：日常巡查中要格外注意表面层出现密集、不规则的表面网裂区域，特别是当这些区域出现在轮迹带内，且重车通过瞬间该处有明显的瞬间压密后又反弹症状时，一般可以认为该处内部面层以松散失效；
②为确认病害，应及时钻芯察看；对内部松散的防治
③对已经确认内部松散的部位，建议挖除实效部分结构层，采用热混合料或温拌混合料（温补料）填充碾压补强。冷补料虽然施工快捷简便，但是形成强度低，压实度差，容易在轮迹带形成新的薄弱面。
3.6 对隐形病害的防治
以内部松散为代表的隐形病害看似难以察觉，但是还是有一套方法可以借鉴，以求早发现、早治理。
①内部出现损坏的区域，必然出现可视的压力沉降，如重车通过时的反弹现象；
②一般情况下路表面会出现密集裂缝，这实际上是一种反射和应力共同作用下的病害延伸；
③要敢于怀疑：一旦出现以上病害征兆，要敢于提出，敢于及时采取钻芯等措施进行验证，不能把病害“养大”，当病害已经严重到教科书上列举的程度时，处治起来就麻烦了，对行车的明显影响也随之产生。
通过以上所述，公路病害有待我们去认真解决，把病害处理到最佳，使公路事业更上一个新台阶。
