高速公路沥青路面养护现状与决策分析

黄九达 陈涛 洪盛祥 韩超

摘 要：我国60%的高速公路使用年限超过8 a，逐步进入养护时期，沥青路面病害多样且成因复杂。以江苏省高速公路为例，对高速公路沥青路面养护现状及决策进行分析。目前，江苏高速公路典型病害为车辙和横向裂缝，同时部分路段也存在抗滑不足的问题，这也是国内众多省份公路养护面临的问题，一般可通过铣刨回填来治理。近年来出现的新技术，如面层就地冷再生、裂缝非开挖注浆、热拌开级配极薄磨耗层，在解决深层位病害、基层松散反射裂缝、路桥隧单车道抗滑不足的问题，有着良好的应用效果。同时，在制定高速公路养护决策树时，应综合考虑路面结构强度、既有路面混合料性能、路面技术状况、路龄影响和在路网中的重要性等因素，科学制定养护方案设计。

关键词：道路工程;高速公路;路面病害;养护措施;养护决策

中图分类号：U414     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0073-04

Analysis on the Maintenance Status and Decision-Making of Asphalt Pavement of Expressway

HUANG Jiuda1，2    CHEN Tao1，2    HONG Shengxiang1，2    HAN Chao1，2

（1.JSTI Group Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 211100;2.National Engineering Laboratory for Advanced Road Material，Nanjing Jiangsu 211100）

Abstract： 60% of Chinese high-speed service life exceeds 8 years，and gradually enter the maintenance period.The distress of asphalt pavement are complex and diverse.Taking the highway in Jiangsu Province as an example，the maintenance status and decision-making of the asphalt pavement of the highway are analyzed.At present，the typical distress of Jiangsu expressway are rut and transverse crack.At the same time，some road sections also have insufficient anti-skid problems，which is also a problem faced by highway maintenance in many provinces.This can generally be treated by milling and backfilling measures.In recent years，new technologies such as in-situ cold regeneration of the surface layer，trenchless grouting for cracks，hot mixing and grading of extremely thin wear layers have emerged.It has a good application effect in solving the problems of deep layer diseases，loose reflection cracks in the base layer，and insufficient anti-sliding of single lanes of roads，bridges and tunnels.When formulating the highway maintenance decision tree，factors such as the strength of the pavement structure，the performance of the existing pavement mixture，the technical condition of the road，the influence of road age，and the importance of the road network should be comprehensively considered.This is helpful for scientifically formulating maintenance plan design.

Keywords： road engineering; expressway; pavement distress; maintenance measures; maintenance decision

截至2020年底，全国高速公路通车里程16.1万 km，其中2013年到2020年通车6.4万 km，2013年以前高速公路通车里程占比达到60%，也就是說我国60%的高速使用年限超过8 a，逐步进入养护时期。我国高速公路多为柔性沥青路面，路面典型病害包括车辙、裂缝、拥包、松散、龟裂以及基层松散等[1]，病害多样且成因复杂，不同病害需要针对性地制定养护措施。同时，道路管理部门和道路使用者对路面使用性能和行车舒适性的要求日益提高，这也对路面养护工作提出了更高的要求[2]。近年来，公路养护需求量日益增加，养护技术也在不断发展与进步，许多新技术得到应用。高速公路沥青路面大中修养护方案在制定养护决策树时，应综合各方面因素，科学制定养护方案[3]。本文以江苏省高速公路为例，重点对江苏省高速公路典型病害和养护技术进行分析，总结目前江苏省高速公路沥青路面典型病害养护对策，综合考虑各方面因素制定养护决策树，为江苏省内及省外高速公路路面养护设计提供借鉴与参考。

1 典型病害

江苏省高速公路的结构以“半刚性基层+沥青面层”为主，其中半刚性基层主要为水泥稳定碎石。半刚性基层由于温缩、干缩以及荷载作用产生开裂，反射至沥青面层，造成面层横向反射裂缝，雨水侵入后易造成松散、脱空，反映在面层上唧浆、块裂。江苏省高速公路交通量大、累计轴载大，沥青路面在夏季高温天气下易产生车辙问题[4]。江苏高速公路大规模建设期在2010年以前，路龄较长，沥青老化变硬变脆，易产生自上而下的浅层开裂。同时，近年来部分路段沥青路面存在抗滑不足的问题。本文统计了2020年江苏省62条高速公路路面状况指标（见图1）以及病害类型分布（见图2）。由图1、图2可知，路面状况指数（PCI）、路面行驶质量指数（PQI）相对较高，车辙状况指数（RDI）和抗滑状况指数（SRI）相对较低，路面病害横向裂缝（修补）占比最大。由此可见，目前江苏省高速公路路面典型病害为车辙和横向裂缝，同时部分路段抗滑性能偏低，这也是国内众多省份高速公路养护面临的问题。

2 养护现状

2.1 车辙

车辙病害是沥青路面常见的病害之一。在车辆水平荷载和垂直荷载的综合作用下，沥青面层高温性能不足，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度，使得沥青面层出现车辙、推移和拥包病害。

车辙病害的养护可采用微表处、铣刨换填、就地热再生等措施。微表处经济性较优，但使用寿命较短，容易松散、跑料，行车噪声较大。就地热再生作为绿色养护措施，节约资源，实现废旧沥青混合料循环利用[5]，适用于处治浅车辙轻微变形病害。对于深车辙严重变形病害，通常采用铣刨换填措施，病害处治更彻底，使用寿命较长，但造价也相对较高。

目前，江苏省对高速公路车辙病害一般采用就地热再生和铣刨回填技术。同时，针对就地热再生养护技术，为提高再生沥青混合料路用性能，逐渐采用车道边侧预铣刨1 m宽的上面层的新工艺，在添加新料后进行再生，可掺入更多新料，提高再生混合料性能恢复效果。

2.2 裂缝

根据形状，沥青路面裂缝可划分为横向裂缝、纵向裂缝以及块状裂缝。根据成因，沥青路面裂缝可分为疲劳裂缝和反射裂缝。由于半刚性基层自身特性，在干缩和温缩应力作用下，容易产生开裂，造成沥青面层的反射裂缝，疲劳裂缝主要是由于沥青老化变硬变脆，在冬季低温条件、车辆荷载重复作用下，易产生疲劳开裂。

一般可采用灌缝、贴缝。裂缝密集、反射裂缝大面积处治以及严重的纵向裂缝、块状裂缝一般采用深层位铣刨换填方式，并采用抗裂贴、防水抑裂卷材、聚酯玻纤布等抗裂材料。

近年来，裂缝非开挖注浆养护新技术开始应用于高速公路，该技术通过探地雷达等辅助手段识别基层状况，判断裂缝类型及裂缝深度。采用专用注浆设备，将聚氨酯类微膨胀注浆材料注入相应深度，固化成型后即可开放交通。裂缝非开挖注浆工艺适用于反射裂缝、基层裂缝、松散病害的治理。目前，其在江苏溧马高速、沪宁高速均有大规模应用，从应用效果来看，注浆材料可有效渗入基层裂缝，填充饱满，黏结性较好，取芯完整，剪切强度达到1.0 MPa。

2.3 抗滑不足

近年来，人们对高速公路行车安全关注度日益提高，而路面抗滑是影响行车安全的重要因素之一。因此，养护管理单位对高速公路路面抗滑性能越来越重视[6]。路面抗滑不足伴随有其他病害，可一同处治。但对于路面无其他明显病害，仅存在抗滑不足的情况，处治较为棘手。针对路面仅存在抗滑不足的问题，以往采用铣刨重铺或超薄层罩面（连续段落）方案，病害处治效果较好，但经济性较差。

目前，江苏省内已试点应用热拌开级配极薄磨耗层（厚度1 cm左右）养护措施，采用开级配设计，实现黏层和混合料一体化摊铺，施工高效，可解决单车道抗滑问题，适用于桥面、隧道等标高净空限制的场景。在江苏G30连徐高速公路上应用效果较好，经济性较佳。

2.4 其他病害

高速公路其他病害如浅层的破损、局部松散，可采用就地热再生措施。相比车辙，推移、拥包变形更加严重，一般发生在交通量较大、互通匝道路段，一般采取深层位铣刨回填养护措施。

除铣刨回填以外，近两年沥青面层就地冷再生养护技术也有相关尝试与应用。面层就地冷再生技术采用就地冷再生设备，对旧沥青路面面层材料进行处理，加入部分新骨料或填料调整RAP级配，按比例加入一定量的乳化沥青作为再生剂和活性添加剂（水泥、石灰或粉煤灰），在自然环境温度下完成铣刨、再生、拌和、摊铺及压实成型的连续作业过程。沥青面层就地冷再生技术相比传统的铣刨重铺方案，能够实现路面废料100%利用，节约资金、保护环境，适用于深层位处治。沥青面层就地冷再生技术在江苏汾灌高速、连徐高速得到大面积推广，目前观测2 a左右，应用效果良好。

3 养护决策

路面养护决策树的构建有利于科学制定高速公路沥青路面大中修养护方案[7]。本文以江苏省G30连徐高速公路沥青路面大修养护为例，构建养护决策树（见图3）。

3.1 一级决策指标——路面结构强度

将路面结构强度作为一级决策指標，若沥青路面结构强度（可根据弯沉盆、基层抗压强度指标判断）较好，进入二级决策指标;若沥青路面结构强度不足，采取一定的措施进行补强修复，采取针对性补强措施，如采取面层或基层铣刨重铺、厚罩面等方式进行补强。在决策过程中须综合考虑路面材料性能，根据面层高温稳定性能、基层强度等评价结果辅助补强措施决策。

3.2 二级决策指标——路面混合料性能

将既有路面混合料性能作为二级决策指标，重点考虑沥青面层的高温稳定性能（可根据汉堡车辙、动态蠕变试验判断），特别是中、下面层的高温稳定性能。若已进入加速破坏阶段或该层位高温性能存在不足，具体处治层位应根据分层高温性能综合确定。

3.3 三级决策指标——路面性能状况

将路面性能状况作为三级决策指标，主要考虑路面评价分项指标车辙、平整度、破损、抗滑等。主要养护目标是针对性地提升设计路段各项路面性能指标，改善路况条件和服务质量。当路面使用性能评价为优良时，路面可不处治或采取预防性养护措施;当路面使用性能评价为中及以下时，可根据设计路段养护目标进行针对性性能提升修复。

3.4 四级决策指标——在路网中重要性及路龄

将设计路段在路网中的重要性作为四级决策指标，主要是在养护资金投入有限制的条件下，根据设计路段在路网中的重要性确定优先养护路段。随着通車时间的增加，路况性能衰减速率不断加快。因此，对于路龄较长的高速，特别是尚未开展养护的路段，应优先考虑“路面结构长期保存”的养护技术方案，如罩面养护。根据养护决策指标，决策体系如图3所示。

4 结语

本文对高速公路养护现状及养护决策进行了调查研究，得出以下结论。

①以江苏省高速公路为例，目前高速公路典型病害为车辙和横向裂缝，同时部分路段也存在抗滑不足的问题。车辙、横向裂缝、抗滑不足以及其他常见病害，一般都可通过铣刨回填措施处治，浅层的车辙、破损病害也可采用就地热再生措施。

②近年来出现的新技术，如面层就地冷再生、裂缝非开挖注浆、热拌开级配极薄磨耗层，在解决深层位病害、基层松散反射裂缝、路桥隧单车道抗滑不足等问题方面有着良好的应用效果。

③高速公路沥青路面大中修养护应综合考虑路面结构强度、既有路面混合料性能、路面技术状况、路龄影响和在路网中的重要性等因素，科学制定养护决策树，指导方案设计。

参考文献：

[1] 苌颖.高速公路路面典型病害养护维修对策[J].交通世界，2020（16）：80-81.

[2] 陈浩，王丽.浅谈高速公路沥青混凝土路面的预防性养护对策[J].地产，2019（21）：160.

[3] 罗剑，李杰.高速公路沥青路面养护对策的探讨[J].湖南交通科技，2007（3）：17-20.

[4] 罗礼文.高速公路路面典型病害养护维修对策[J].黑龙江交通科技，2016（11）：156，158.

[5] 陶伟，李严，顾海洋.就地热再生技术在高速公路养护中的应用[J].现代交通技术，2010（S2）：286-290.

[6] 刘东美.关于高速公路典型病害与养护维修对策的研究[J].山东工业技术，2016（17）：79-80.

[7] 陶俊.高速公路路面养护决策探讨[J].交通世界，2019（12）：46-47.