高速公路路面病害成因及养护施工技术

前言

高速公路作为区域交通大动脉，其路面耐久性与安全性直接影响运输效率与公众出行体验。然而，长期承受重载交通、极端温差、雨水侵蚀及施工缺陷等因素叠加作用，导致路面出现裂缝、车辙、沉陷等病害，加速结构性能衰减，威胁行车安全。传统养护技术存在材料寿命短、施工效率低、环境适应性差等问题，难以满足现代交通网络的高标准需求。近年来，高模量沥青、纳米改性材料及就地热再生等创新技术逐步应用，推动养护工程向低碳化、智能化转型。本文通过分析典型病害成因机理，结合新材料与工艺实践案例，探讨高效、经济且环境友好的养护策略，旨在提升路面服役性能，延长全寿命周期管理，为公路养护工程提供理论参考与技术支撑。

1 高速公路路面主要病害类型与成因

1.1 常见病害分类

裂缝类病害

横向裂缝：多由温度应力（低温收缩）、基层反射裂缝或材料疲劳引起。

纵向裂缝：常见于路基不均匀沉降、施工接缝处理不当或车辙发展后期。

网状裂缝：沥青老化、材料疲劳或基层承载力不足导致的龟裂扩展。

反射裂缝：半刚性基层开裂向上反射至面层，常见于水泥稳定碎石基层路段。

变形类病害

车辙：分为结构性车辙（基层压实不足）、失稳性车辙（沥青混合料高温抗剪强度不足）和磨耗性车辙（表面磨损）。

沉陷与隆起：路基土体失稳（如软土路基沉降）、冻胀（季节性冻土区）或地下水位变化引起。

松散类病害

坑槽：裂缝未及时封闭导致水损害（冻融剥落、冲刷掏空）或沥青与集料剥离。

啃边：路肩排水不畅、行车荷载反复作用使边缘松散脱落。

功能性病害

泛油：沥青用量过高、级配设计不合理或高温季节迁移至表面。

抗滑性能衰减：集料磨光、沥青膜剥落或表面纹理磨损。

1.2 主要成因分析外部荷载因素

交通荷载：超载车辆频繁碾压加速结构疲劳，尤其是重载货车集中行驶区域。

环境温湿度：温差大导致材料胀缩疲劳（如北方冬季低温开裂），雨水渗透软化基层或加速沥青老化。

材料性能退化

沥青老化（长期氧化硬化、紫外线降解）；集料压碎值超标或与沥青粘 附性不足。

半刚性基层材料收缩系数过大，易产生干缩裂缝。

施工与设计缺陷

混合料压实度不足（如摊铺温度过低、碾压工艺不当）、层间粘结不良（透层/黏层施工质量差）。

排水设计缺陷（如纵坡排水不畅、盲沟失效）导致积水渗透侵蚀结构层。

地质与路基问题

软土路基固结沉降、膨胀土路基吸水膨胀或冻土区冻融循环破坏。

2 病害检测与评估技术传统检测方法：

人工巡检：目测裂缝、坑槽位置与面积；

弯沉仪：测量路面回弹值，评估结构承载力；

自动化检测：

三维激光扫描：高精度捕捉裂缝分布与深度；

探地雷达（GPR）：无损探测内部空洞、脱层；

红外热成像：识别温度差异定位隐性脱空与渗水区域；

性能指标：

PCI（路面状况指数）：综合评价病害严重程度（0-100 分）；RQI（行驶质量指数）：量化平整度对舒适性的影响；15mm

车辙深度（RD）：单侧车辙超过 需专项维修。

3 病害养护施工技术要点

针对不同病害类型，需选择适配的养护技术，兼顾修复效率、经济性与耐久性。裂缝类病害优先采用灌缝与贴缝技术：对宽度≤5mm 的轻微裂缝，通过开槽清理后灌注高弹性改性沥青密封胶，确保材料低温拉伸性能与抗老化能力；宽度 >5mm 的裂缝则采用自黏式贴缝带封闭，通过抗拉强度 ²的材料抵抗行车剪切力。车辙修复需区分深度分级处理，深度>15mm 时采用铣刨重铺高模量沥青混合料（动稳定度 ≥3000 次 /mm ），浅层车辙则使用微表处技术快速填补；沉陷与隆起需通过注浆加固（水泥-水玻璃双液浆，初凝时间 30\~60 秒）或换填砂砾、轻质混凝土解决路基失稳问题。坑槽修补推荐热料热补工艺，清除松散料后分层摊铺热拌混合料（空隙率 12% ），通过高频低幅碾压确保压实度，冷料冷补则适用于应急抢修。功能性病害改善方面，抛丸打毛可清除老化沥青膜，恢复路面构造深度≥0.8mm ；薄层罩面采用 SBS 改性沥青 SMA-10 或 OGFC-13 排水磨耗层，提升摩擦系数 20% 以上；严重泛油路段需铣刨返修并重铺抗车辙混合料。近年来，就地热再生技术（减少材料浪费 40% ）、纳米改性沥青（低温延度≥100cm ）及智能压实监控系统（北斗/GPS 定位）的应用，显著提升了养护效率与低碳化水平。

4 施工质量控制与可持续发展

养护工程质量的核心在于材料性能优化、工艺精细化及全周期管理。材料方面需严格控制沥青针入度（60\~80）、软化点（ ≤45^∘C ）及混合料矿料间隙率（ VMA≥13% ），确保高温稳定性与低温抗裂性；透层油渗透深度≥5mm 、黏层油撒布量 0.3～0.6kg/m² ，以实现层间有效粘结。施工工艺需注重环境适应性，雨雪天气禁止作业，低温季节采用温拌沥青（拌和温度降低 20～30^∘C ）减少能耗。质量检测方面，通过智能压实监控系统实时监测压实遍数、温度及密实度，结合钻芯取样与动态称重（WIM）数据评估结构性能。未来，养护技术需向绿色化与智能化升级：一方面研发自修复沥青（微生物或化学剂触发裂缝愈合）、生物基胶结料等低碳材料，另一方面推动AI 病害识别、无人化施工设备集成，实现养护决策从“被动修复”向“主动预防”转型。通过全寿命周期管理，统筹初期建设成本与长期养护需求，最终达成道路安全、经济与生态效益的协同发展。

结束语

高速公路路面病害养护施工技术需基于病害类型、成因及环境条件科学选择。通过裂缝灌缝、车辙铣铺、坑槽热补等针对性工艺，结合就地热再生、纳米改性沥青等创新技术，可显著提升路面性能与耐久性。实践表明，严格控制材料配比、层间粘结及压实质量是保障养护效果的核心，而智能压实监控、数字化病害诊断等手段则推动养护向高效化、低碳化方向转型。未来，需进一步深化新材料研发（如自修复沥青、低碳胶结料）与智慧养护管理系统集成，通过全寿命周期管理降低运维成本，实现道路安全、经济与生态效益的协同发展。

参考文献：

[1]阎晓琦 . 高速公路路基路面早期病害检测及处治技术研究[J]. 运输经理世界，2022（22）：116-118.

[2]朱奋鹏 . 公路沥青路面病害特征与养护技术[J].交通世界，2022（4）：117-118.