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摘 要：高速公路早期路面病害处理是高速公路养护的重要内容，处治方案的制定也是影响今后养护方式的重要因素，认真分析病害成因、科学制定处治方案是今后实施科学养护的一项重要内容。
关键词：高速公路；病害成因；处治方案
分类号：U418.2
前言
青海西部高速公路网初步建成，由于受青藏高原特定因素影响，造成公路使用早期出现路面病害，下面就病害成因分析和处治措施进行简单说明。
1、海西高速公路概况
海西蒙古族藏族自治州地处青藏高原北部，青海省西部。北邻甘肃省酒泉地区，西接新疆巴音郭楞蒙古自治州，南与本省玉树、果洛藏族自治州相连，东与本省海北、海南藏族自治州为界。海西州地域广袤，自然资源丰富。2005年海西柴达木青海省被国家列为首批13各循环经济试验区，近年来为加快循环经济试验区建设，辖区内各项基础设施如火如荼的进行，其中：特别是察汗诺至德令哈、德令哈至小柴旦、当金山至大柴旦、大柴旦至察尔汗四条高速公路的陆续建设，加大的改善了辖区内矿产资源开发和投资的环境。
这4个项目是青海省“两横三纵三条路”主骨架公路网中的重要组成部分。其中，当金山至大柴旦段、大柴旦至察尔汗段是国家高速公路连云港至霍尔果斯公路柳格联络线（柳园至格尔木）的一部分，是国家高速公路在西部的战略通道之一。G315线察汗诺至德令哈段高速公路、德令哈至小柴旦湖段高速公路东连西宁、西入新疆、北接甘肃的跨区域公路运输快速通道。
2、病害成因分析及建议处治方案
自2009年德小、当大、大察高速公路一期工程建成使用以来，由于受气候、地质水文、地理环境等因素的影响，沥青路面出现一些早期病害，对公路形成舒适、安全产生了一定影响，作为养护单位对病害进行了详细的调查，认真的分析研究，下面就主要一些病害成因、处治措施方案进行阐述。
2.1 路面纵横向裂缝
2.1.1 现象描述：纵向裂缝一般发生在距路堤边缘3m～5m（行车道与紧急停车带分界）处，且路堤下一般均存在暗埋式箱型通道或盖板涵洞。也有一些发生在互通加减速车道与行车道的拼接处。裂缝形式有两种，一种为对纵向直线形，裂缝两端未延伸到路堤边缘；另一种为纵向弧形，裂缝两端延伸到路堤边缘。后一种裂缝可能会引起路堤滑动，危险性更大。
2.1.2 成因分析：
①地基原因：有些纵向裂缝路段所处地基不属软土地基，但处于丘陵低洼、河谷处，长期受水冲蚀，天然含水量较高，在设计时未发现或未作特别处理，在施工时也未作等载或超载预压，在高填土后，地基出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂；有些河谷、水塘虽作了清淤处理，但处理不彻底或回填材料控制得不好，也会因不均匀沉降造成路面纵向开裂。
②路基施工原因：路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；有些加减速车道与行车道拼接段不同步施工，且拼接处理不好导致路基沉降不均匀。
③渗水原因：中央分隔带、路表、边坡等渗水，使得局部路基受水浸泡后土体的С、Ф值降低，在动静荷载的作用下，使得裂缝路段进一步产生小圆弧滑动趋势；部分填料为弱膨胀土，施工中未予处理，在渗水后因含水量的变化，导致纵向裂缝进一步开展。
2.1.3处治措施：
①裂缝处路基未产生沉陷或或裂缝边缘未严重破坏的，根据分析属施工缝搭接的施工原因造成，此类裂缝比较稳定，采用开槽机直接开槽，吹风机吹净裂缝内杂物后，用沥青灌封胶直接灌缝，为保证质量，开槽深度一般为2-3cm，开槽宽度为1-1.5cm。
②由于受路基沉陷、深水冻融路基滑动形成路面纵向裂缝的，要根据实际观测情况采取路基处理后，方能进行路面处理。路基滑动的必须对路基土进行处理后，方能进行路面处理，以彻底消除裂缝隐患。
2.2 路面横向裂缝
2.2.1 现象描述：路面间断性横向裂缝，缝宽5-20mm左右，大部分为横向贯通路面。
2.2.2 成因分析：
①基层反射裂缝：一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝；另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层底面裂缝沿竖向向上扩展到路表，从而形成沥青路面横向裂缝。从现场取样看，面层裂缝与基层裂缝上下贯通，且下宽上窄。
②沥青混凝土的温缩裂缝：因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。由于大多数的高速公路上面层采用进口优质沥青或改性沥青，沥青混合料的自身低温抗裂性能较好，故此种横向裂缝相对较少。
③差异沉降引起横向裂缝：在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物质差异沉降导致基层的开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。这种横向裂缝类似于基层反射裂缝，但往往为路面横向全幅贯通，这种横向裂缝在软基分布比较广泛及构造物众多的水网地区的高速公路上有一定比例。
2.2.3 处治措施：
①路面横向裂缝一般是由于基层反射或沥青砼温缩形成，裂缝处路基较好，裂缝形成后比较稳定，此类裂缝采用沥青灌封胶方法进行处理。
②路基沉降引起的横向裂缝主要分布在路基土质交界处、桥涵搭板与路面衔接处等，这类裂缝主要由由于不同物质之间形变和沉降不同造成的，一般采用在路基沉降变形稳定后进行灌缝处理。部分采用对沉陷区域路基处理后，重新铺筑路面。 2.3 块裂、沉陷、坑槽
2.3.1 现象描述：高速公路行车道上（特别是在车轮轮迹处）部分路段有少量路面块裂、沉陷及坑槽病害，且在个别块裂、沉陷处常伴有唧浆现象。
2.3.2 成因分析：
①基本施工质量差：由于二灰碎石半刚性基层的整体强度与材料、拌和、摊铺、养生等多种因素密切相关，任何一个环节出问题均可导致其不能形成均匀坚固的板体结构，从而因半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，使沥青路面面层产生网裂、沉陷，并进而形成坑槽；也有是因在基层施工中，为保证基层的压实度，对于基层设计厚度较厚（>20cm）时，必须分层施工，在目前的所用基层材料条件下，就不可避免地出现层间结合薄弱环节，上下基层之间因不连续而出现层状结构，这就改变了基层结构受力状况。力学计算表明，在上下基层分层的情况下，虽然下基层的弯拉应力（变）均有不同程度下降，但上基层弯拉应力（变）有较大增幅，上下基层的弯拉应力（变）在数值上相差的一个数量级，从而导致上基层因应力、应变过大而破坏。特别是当上下基层施工厚度分配不合理时，这种上基层破坏更是明显。计算还表明，面层顶面的弯沉和底面的弯拉应力（变）随着层间结合条件的变化及基层的分层而迅速增大，弯沉增幅达70%，应力增幅超过100%，应变增幅达70%～100%，最终导致路面面层破坏。
②沥青路面空隙率过大：由于沥青混合料生产的变异性大、摊铺过程中沥青混合料局部离析和路面压实不够等多种原因造成沥青路面空隙率过大，使雨水极易浸入，滞留在路面面层中。尤其是连续雨天时路面面层将长时间处于饱水状态，给路面造成严重水损坏。在低温时水易结冰，经多次冻融循环作用后，沥青混合料酥松，使路面出现坑槽等破坏；在高温时，在高速行驶的车辆荷载反复作用下，渗水成为瞬间有压水，在有压水的长期浸泡和冲刷下，沥青与石料的粘附力逐渐下降，包裹在石料表面的沥青膜被剥落，使混合料松散，并逐步形成坑槽。据统计4cm厚沥青混凝土面层，在孔隙水饱和的情况下，沥青面层的渗水约需7d才可渗透排出路面，或在常温天气下需6d才可蒸发完。因此，渗水将较长时间滞留在路面面层中，造成路面破坏。
③沥青与石料粘结性差：规范要求高速公路沥青路面沥青与石料的粘结力不小于4级，有的路段在试验时粘结力是符合要求的，但在沥青混合料生产时，因石料的差异性或沥青用量偏小，使得沥青与石料的粘结力不足，使混合料逐步松散，进而形成坑槽。
2.3.3 处治措施：
①病害范围路基未发生变形，挖除路面面层后直接进行洒透层沥青后进行沥青砼铺筑、压实。
②病害范围内路基发生变形，需挖除路面面层、基层、垫层，对级配不符合要求的路基土方和含水量过大的土方进行换填压实，换填厚度一般为土方路基顶面以下60-80cm，压实标准为≥96%。按照施工规范进行路面垫层、基层、沥青面层修复。
③由于沥青与石料粘结性差造成的路面坑槽采用路面规则铣刨或切除后，重新选择较好与沥青粘结性的石料生产沥青砼进行路面修补。
2.4 车辙、推移
2.4.1 病害描述：在局部大型、重型车辆较集中路段出现不同程度的车辙、推移病害，在行车道上显现明显的车辙痕迹，车辙深度1-1.5cm；同时局部因沥青面层的滑动出现路面撕裂等情况。
2.4.2 成因分析：
①行车荷载的影响：车辆按规定正常在行车道行驶，使得高速公路的交通渠化现象非常突出，随着车辆载荷作用次数增加，行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的辙槽；重车普遍超载，使得轴载对路面的作用力增大，并导致当量标准轴载作用次数大大增加，加速了车辙、推移形成；在服务区等匝道进口处，因车速变化频繁，车辆慢行，经常刹车与启动，导致对路面作用时间过长，且对路面的水平剪切作用增大，也易形成车辙槽和推移。
②基层施工质量差：因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足，使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
③沥青面层高温稳定性差：由于沥青混合料是一种弹塑性材料，如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当均会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低，在车辆的反复碾压下路表变形过大，并使得面层混合料产生横向流动而形成辙槽和推移。
2.4.3 处治措施：
①由于大型、重型交通量造成的路面车辙，确定车辙范围，采用SMA改性沥青中粒式砼进行找平压实，可直接对此类车辙进行处治。
②由于沥青、矿料选材不当或混合料级配组成不当导致沥青砼路面产生车辙的，要确定车辙范围后，对路面进行铣刨，按照路面面层结构，结合路面抗折要求，重新进行沥青砼配合比设计，按照设计标准重新进行车辙处路面铺筑。
③因基层施工原因引起的路面车辙、推移，要挖除沥青路面面层和路面基层后，重新铺筑基层和沥青砼面层，沥青面层要进行抗折设计。
3、结语
海西地区高速公路沥青路面早期病害，不仅与施工环境、地质情况、气温影响等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的管理与交通辆组成联系紧密。因此，只要建立起合理的机制，切实加强公路养护与管理，认真分析研究，科学决策，严格规范处治施工，病害处治就一定取得良好效果。
参考文献：
1、崔 志 军 《关于沥青砼路面常见病害的原因分析》 中国科技信息 2008年第20期 ；
2、陈 鹄 《高速公路路面病害成因分析及病害处理》 城市建设理论研究 2011年第18期；
关键词：高速公路；病害成因；处治方案
分类号：U418.2
前言
青海西部高速公路网初步建成，由于受青藏高原特定因素影响，造成公路使用早期出现路面病害，下面就病害成因分析和处治措施进行简单说明。
1、海西高速公路概况
海西蒙古族藏族自治州地处青藏高原北部，青海省西部。北邻甘肃省酒泉地区，西接新疆巴音郭楞蒙古自治州，南与本省玉树、果洛藏族自治州相连，东与本省海北、海南藏族自治州为界。海西州地域广袤，自然资源丰富。2005年海西柴达木青海省被国家列为首批13各循环经济试验区，近年来为加快循环经济试验区建设，辖区内各项基础设施如火如荼的进行，其中：特别是察汗诺至德令哈、德令哈至小柴旦、当金山至大柴旦、大柴旦至察尔汗四条高速公路的陆续建设，加大的改善了辖区内矿产资源开发和投资的环境。
这4个项目是青海省“两横三纵三条路”主骨架公路网中的重要组成部分。其中，当金山至大柴旦段、大柴旦至察尔汗段是国家高速公路连云港至霍尔果斯公路柳格联络线（柳园至格尔木）的一部分，是国家高速公路在西部的战略通道之一。G315线察汗诺至德令哈段高速公路、德令哈至小柴旦湖段高速公路东连西宁、西入新疆、北接甘肃的跨区域公路运输快速通道。
2、病害成因分析及建议处治方案
自2009年德小、当大、大察高速公路一期工程建成使用以来，由于受气候、地质水文、地理环境等因素的影响，沥青路面出现一些早期病害，对公路形成舒适、安全产生了一定影响，作为养护单位对病害进行了详细的调查，认真的分析研究，下面就主要一些病害成因、处治措施方案进行阐述。
2.1 路面纵横向裂缝
2.1.1 现象描述：纵向裂缝一般发生在距路堤边缘3m～5m（行车道与紧急停车带分界）处，且路堤下一般均存在暗埋式箱型通道或盖板涵洞。也有一些发生在互通加减速车道与行车道的拼接处。裂缝形式有两种，一种为对纵向直线形，裂缝两端未延伸到路堤边缘；另一种为纵向弧形，裂缝两端延伸到路堤边缘。后一种裂缝可能会引起路堤滑动，危险性更大。
2.1.2 成因分析：
①地基原因：有些纵向裂缝路段所处地基不属软土地基，但处于丘陵低洼、河谷处，长期受水冲蚀，天然含水量较高，在设计时未发现或未作特别处理，在施工时也未作等载或超载预压，在高填土后，地基出现不均匀沉降，造成路面纵向开裂；有些河谷、水塘虽作了清淤处理，但处理不彻底或回填材料控制得不好，也会因不均匀沉降造成路面纵向开裂。
②路基施工原因：路基施工时天气干燥，局部路堤填料粘土土块粉碎不足，致使路基压实不均匀；暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；有些加减速车道与行车道拼接段不同步施工，且拼接处理不好导致路基沉降不均匀。
③渗水原因：中央分隔带、路表、边坡等渗水，使得局部路基受水浸泡后土体的С、Ф值降低，在动静荷载的作用下，使得裂缝路段进一步产生小圆弧滑动趋势；部分填料为弱膨胀土，施工中未予处理，在渗水后因含水量的变化，导致纵向裂缝进一步开展。
2.1.3处治措施：
①裂缝处路基未产生沉陷或或裂缝边缘未严重破坏的，根据分析属施工缝搭接的施工原因造成，此类裂缝比较稳定，采用开槽机直接开槽，吹风机吹净裂缝内杂物后，用沥青灌封胶直接灌缝，为保证质量，开槽深度一般为2-3cm，开槽宽度为1-1.5cm。
②由于受路基沉陷、深水冻融路基滑动形成路面纵向裂缝的，要根据实际观测情况采取路基处理后，方能进行路面处理。路基滑动的必须对路基土进行处理后，方能进行路面处理，以彻底消除裂缝隐患。
2.2 路面横向裂缝
2.2.1 现象描述：路面间断性横向裂缝，缝宽5-20mm左右，大部分为横向贯通路面。
2.2.2 成因分析：
①基层反射裂缝：一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝；另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使沥青面层底面承受拉力，当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂，并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层底面裂缝沿竖向向上扩展到路表，从而形成沥青路面横向裂缝。从现场取样看，面层裂缝与基层裂缝上下贯通，且下宽上窄。
②沥青混凝土的温缩裂缝：因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。由于大多数的高速公路上面层采用进口优质沥青或改性沥青，沥青混合料的自身低温抗裂性能较好，故此种横向裂缝相对较少。
③差异沉降引起横向裂缝：在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物质差异沉降导致基层的开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。这种横向裂缝类似于基层反射裂缝，但往往为路面横向全幅贯通，这种横向裂缝在软基分布比较广泛及构造物众多的水网地区的高速公路上有一定比例。
2.2.3 处治措施：
①路面横向裂缝一般是由于基层反射或沥青砼温缩形成，裂缝处路基较好，裂缝形成后比较稳定，此类裂缝采用沥青灌封胶方法进行处理。
②路基沉降引起的横向裂缝主要分布在路基土质交界处、桥涵搭板与路面衔接处等，这类裂缝主要由由于不同物质之间形变和沉降不同造成的，一般采用在路基沉降变形稳定后进行灌缝处理。部分采用对沉陷区域路基处理后，重新铺筑路面。 2.3 块裂、沉陷、坑槽
2.3.1 现象描述：高速公路行车道上（特别是在车轮轮迹处）部分路段有少量路面块裂、沉陷及坑槽病害，且在个别块裂、沉陷处常伴有唧浆现象。
2.3.2 成因分析：
①基本施工质量差：由于二灰碎石半刚性基层的整体强度与材料、拌和、摊铺、养生等多种因素密切相关，任何一个环节出问题均可导致其不能形成均匀坚固的板体结构，从而因半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，使沥青路面面层产生网裂、沉陷，并进而形成坑槽；也有是因在基层施工中，为保证基层的压实度，对于基层设计厚度较厚（>20cm）时，必须分层施工，在目前的所用基层材料条件下，就不可避免地出现层间结合薄弱环节，上下基层之间因不连续而出现层状结构，这就改变了基层结构受力状况。力学计算表明，在上下基层分层的情况下，虽然下基层的弯拉应力（变）均有不同程度下降，但上基层弯拉应力（变）有较大增幅，上下基层的弯拉应力（变）在数值上相差的一个数量级，从而导致上基层因应力、应变过大而破坏。特别是当上下基层施工厚度分配不合理时，这种上基层破坏更是明显。计算还表明，面层顶面的弯沉和底面的弯拉应力（变）随着层间结合条件的变化及基层的分层而迅速增大，弯沉增幅达70%，应力增幅超过100%，应变增幅达70%～100%，最终导致路面面层破坏。
②沥青路面空隙率过大：由于沥青混合料生产的变异性大、摊铺过程中沥青混合料局部离析和路面压实不够等多种原因造成沥青路面空隙率过大，使雨水极易浸入，滞留在路面面层中。尤其是连续雨天时路面面层将长时间处于饱水状态，给路面造成严重水损坏。在低温时水易结冰，经多次冻融循环作用后，沥青混合料酥松，使路面出现坑槽等破坏；在高温时，在高速行驶的车辆荷载反复作用下，渗水成为瞬间有压水，在有压水的长期浸泡和冲刷下，沥青与石料的粘附力逐渐下降，包裹在石料表面的沥青膜被剥落，使混合料松散，并逐步形成坑槽。据统计4cm厚沥青混凝土面层，在孔隙水饱和的情况下，沥青面层的渗水约需7d才可渗透排出路面，或在常温天气下需6d才可蒸发完。因此，渗水将较长时间滞留在路面面层中，造成路面破坏。
③沥青与石料粘结性差：规范要求高速公路沥青路面沥青与石料的粘结力不小于4级，有的路段在试验时粘结力是符合要求的，但在沥青混合料生产时，因石料的差异性或沥青用量偏小，使得沥青与石料的粘结力不足，使混合料逐步松散，进而形成坑槽。
2.3.3 处治措施：
①病害范围路基未发生变形，挖除路面面层后直接进行洒透层沥青后进行沥青砼铺筑、压实。
②病害范围内路基发生变形，需挖除路面面层、基层、垫层，对级配不符合要求的路基土方和含水量过大的土方进行换填压实，换填厚度一般为土方路基顶面以下60-80cm，压实标准为≥96%。按照施工规范进行路面垫层、基层、沥青面层修复。
③由于沥青与石料粘结性差造成的路面坑槽采用路面规则铣刨或切除后，重新选择较好与沥青粘结性的石料生产沥青砼进行路面修补。
2.4 车辙、推移
2.4.1 病害描述：在局部大型、重型车辆较集中路段出现不同程度的车辙、推移病害，在行车道上显现明显的车辙痕迹，车辙深度1-1.5cm；同时局部因沥青面层的滑动出现路面撕裂等情况。
2.4.2 成因分析：
①行车荷载的影响：车辆按规定正常在行车道行驶，使得高速公路的交通渠化现象非常突出，随着车辆载荷作用次数增加，行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度的辙槽；重车普遍超载，使得轴载对路面的作用力增大，并导致当量标准轴载作用次数大大增加，加速了车辙、推移形成；在服务区等匝道进口处，因车速变化频繁，车辆慢行，经常刹车与启动，导致对路面作用时间过长，且对路面的水平剪切作用增大，也易形成车辙槽和推移。
②基层施工质量差：因基层的厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足，使得路表变形过大而形成辙槽和推移。
③沥青面层高温稳定性差：由于沥青混合料是一种弹塑性材料，如沥青、矿料的选材不当或混合料组成不当均会导致沥青混合料的高温稳定性差、抗塑性变形能力低，在车辆的反复碾压下路表变形过大，并使得面层混合料产生横向流动而形成辙槽和推移。
2.4.3 处治措施：
①由于大型、重型交通量造成的路面车辙，确定车辙范围，采用SMA改性沥青中粒式砼进行找平压实，可直接对此类车辙进行处治。
②由于沥青、矿料选材不当或混合料级配组成不当导致沥青砼路面产生车辙的，要确定车辙范围后，对路面进行铣刨，按照路面面层结构，结合路面抗折要求，重新进行沥青砼配合比设计，按照设计标准重新进行车辙处路面铺筑。
③因基层施工原因引起的路面车辙、推移，要挖除沥青路面面层和路面基层后，重新铺筑基层和沥青砼面层，沥青面层要进行抗折设计。
3、结语
海西地区高速公路沥青路面早期病害，不仅与施工环境、地质情况、气温影响等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的管理与交通辆组成联系紧密。因此，只要建立起合理的机制，切实加强公路养护与管理，认真分析研究，科学决策，严格规范处治施工，病害处治就一定取得良好效果。
参考文献：
1、崔 志 军 《关于沥青砼路面常见病害的原因分析》 中国科技信息 2008年第20期 ；
2、陈 鹄 《高速公路路面病害成因分析及病害处理》 城市建设理论研究 2011年第18期；