高速公路春季多发病害原因及春季养护研究

高速公路春季多发病害原因及春季养护研究

摘要：养护之计在于春，全面推进春季公路养护，能够切实保障道路安全畅通，提高道路综合服务水平。本文从几种春季公路常见病害——翻浆、松散、坑槽、裂缝、泛油等产生原因分析着手，结合随岳高速公路养护实际情况，提出了春季高速公路养护管理对策，即充分认识到小修保养的重要性、重点抓好中修施工并注重春病冬防、落实预防性养护，为随岳高速公路探索出一套实用的春季养护理念，积极助力养护管理工作再上新台阶。

关键词：高速公路; 道路病害；春季养护；预防性养护；春病冬防

1、引言

春季公路最容易出现病害和破坏，由于气温回升，路基上层的土体首先融化，下层土体尚未解冻，水分渗透不下去，使路面水和地下水上升渗入公路，土基强度很快降低以至失去承载能力。在含水量已达饱和、强度较差的路段容易出现翻浆；施工质量较差的路面，气温回升时最容易变软，油层不稳定，容易出现拥抱、波浪；春融季节路面网裂如不及时处理，易发展为坑槽。因此，针对春季气候特点和公路病害特征，迫切需要探索出一套行之有效的春季公路养护管理理念。

2、高速公路春季多发病害原因分析

2.1春季公路常见病害

春季路面最主要的三种病害，一是翻浆，二是松散，三是坑槽。产生这些病害的根本原因是路基路面中含水量过大，进入春季，由于气温回升，加之雨雪水渗入公路，有相当一部分公路出现病害，为了减少春季公路病害，节约养护成本，为社会提供良好的通行条件，采取预防养护措施，组织相关技术人员对养护全线进行调查，对已存在或已出现的公路病害采取措施：对坑槽进行填补，防止雨水渗入；对路面存在堆积物及时进行清理，防止绕边行驶所形成的侧偏病害；对即将出现的翻浆病害，及时采取措施，防止进一步扩大，保障公路安全畅通。

2.2病害原因分析

针对春季高速公路常见的5种病害，进行病害原因分析。

2.2.1翻浆

我国北方季节性冰冻地区，在地下水位较高或地表排水不良情况下，冬季路基

开始结冻，不断向深处发展，上下层形成了温度坡差，由于气候的变化，零度等温线不断下移，形成一层、两层或多层聚冰层。土基中水分冻结后体积膨胀，由于土质不均匀，使路面冻死或冻胀隆起。春季气温回升，由于路面导热性大，路中的溶解速度较两侧快，水分不易向下及两侧排泄。土基土层便呈现过湿状态，当容解到聚冰层时，土层的湿度有时会超过液限。土基承载力极低，在车辆通过时，稀软的泥浆会沿着汗裂的路面裂缝挤出或形成较深的车辙和鼓包，形成翻浆。

2.2.2松散

春季很容易发生路面松散病害：其一、春融季节，当基层有较多细粒土及孔隙时，冬季的毛细水积聚导致春融时的过饱和，水分或泥浆进入到基层相接触的沥青混合料空隙，再加上荷载的反复作用产生剥离现象，所以松散破坏是从下面开始的；其二、春季惊蛰节气后，会进入多雨期，尤其是表面粗糙的开级配沥青混凝土大空隙路面长期被水浸泡，在水的作用下，路面剥离首先从表面车轮轨迹带上发生，此时破坏是从上面开始的，另外受冬季冰雪融水的影响，融水侵入沥青混合料内部，在荷载和冻融循环的反复作用下，造成剥离破坏。水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低病逐渐丧失粘结力，沥青膜从集料表面脱落，沥青混合料出现掉粒、松散。

2.2.3坑槽

沥青路面发生坑槽病害的原因多样，与春季有关的是水损害。雨水或融冰雪水进入并滞留在沥青混凝土的孔隙中，在大量快速行车的作用下，反复多次产生的动水压力（孔隙水压力）使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变得松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。如水透过沥青面层滞留在基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆，灰浆被行车压唧到路表面。在灰浆数量大的情况下，不久就会产生碗状坑洞—坑槽。

2.2.4裂缝

研究表明，裂缝对路面的寿命影响最大，路面一旦出现裂缝就很容易导致水的下渗，当外荷载作用时在结构层内部产生冲刷，从而导致裂缝发展加快，而半刚性类基层稳定性较差，极易产生水损害，造成基层松散破坏，最后导致路面结构性破坏。与车辙等病害相比，裂缝对路面的破坏更严重。

我国半刚性基层沥青路面裂缝主要有两大类，（1）Top-Down裂缝，主要是由于温度疲劳和荷载疲劳所致；（2）Down-Top裂缝，是半刚性基层沥青路面主要裂缝，从半刚性基层产生裂缝，然后向沥青面层发展，又称反射裂缝。

2.2.5泛油

低温季节施工，会导致沥青与集料分离，局部沥青用料过多，沥青路面的嵌缝料散失过多，气温转暖后，在行车作用下多余沥青溢至表面而形成泛油。此外，在降雨量大的地区，路面积水一旦渗入路面结构中，在行车荷载的反复作用和动压水的冲刷下，集料表面的沥青膜剥落形成自由沥青，并在水的作用下被迫向上迁移，从而使面层上部泛油。此类泛油病害的发生一般具备以下几个条件：多雨、路面孔隙率较大、路面压实度偏低、沥青混合料油石比偏大。

3、随岳高速公路春季养护对策研究

3.1随岳高速公路管养基本情况

随（州）岳（阳）高速公路是国家骨架公路网重要的加密线，北连河南，起于随州市淮河镇；南接湖南，止于湖南省岳阳市道仁矶镇；途经湖北随州、京山、天门、仙桃、监利等地市，采用平原微丘高速公路标准建设，2005年9月开工建设，2010年12月9日全线贯通。

随岳高速公路实行社会化养护，社会化监理，所有养护施工及监理单位均采用公开招标形式确定。目前已引进路基路面交安养护单位2个，即1标二公局项目部和2标高发公司项目部；养护桥涵养护单位1个，即省路桥公司项目部；绿化单位2个，即潢川博宇花卉公司项目部和浏阳镇头园林公司项目部；桥梁健康监测单位1个，即省交规院项目部；总监办1个，即荆州华捷监理咨询公司。 随岳管理处内设工程养护科，下设三个养护管理站，具体负责随岳高速日常养护管理工作。其中第一养护站负责K0+000-K108+000 段108 公里的管理，第二养护站负责K108+000-K231+712 段123.712 公里的管理，第三养护管理站负责K329+607-K335+026 段5.419 公里的荆岳大桥管理。

3.2充分认识小修保养的重要性

3.2.1公路小修保养的意义

公路小修保养是指对公路及其工程设施预防性保养和修补其轻微损坏部分，使之经常保持完好状态。主要内容包括日常巡查、整修路基边坡、清理与维修边沟

等排水设施、路肩硬化，路面保洁、路面病害修复、涵管疏通、桥梁栏杆与扶手保洁维修、伸缩缝清理，更换与整修护栏及护栏立柱，里程碑、轮廓标、安全桩、警示桩保洁、扶正及更换等。

小修保养可以保持公路技术状态，保证服务水平，延长公路使用寿命，应当引起高速公路养护部门的高度重视。重建、大修是一个新的生命周期的开始，如何使工程资金的投入发挥最大的效益，尽可能延长道路的使用寿命，就必然要高度重视日常的养护、小修保养和一些预防工作。

从全寿命周期养护理念上讲，小修比重建和大修更重要。公路养护管理工作中，决策者和技术人员感受最深的是改建、大修、专项这些项目，很多单位并未足够重视小修保养。把小修保养，特别是春季的小修保养纳入公路全寿命周期来分析，可以认为，它的地位和作用在一定程度上要高于重建和大修工程。以山东德州为例，2004~2006年，年均路面灌缝数量增加7.9万延米，年均路面挖补数量则下降3.6万m2，总体年均路面养护投资节省109.6万元。

3.2.2春季公路小修保养

（1）路基路面病害处理

春季道路养护应做到病害早发现。入春即开展路面病害普查、交通安全设施损坏统计，开展道路绿化巡查、植被病害调查，进行桥涵经常性检查、重点桥梁健康监测等工作，详实的病害数据库能为春季道路养护管理奠定坚实基础。

抓住晴好天气，集中开展路面灌缝等预防性养护，及时修补路面坑槽，春耕、雨季来临前，及早完成桥梁排水系统、路基排水沟、截水沟、边沟疏通和涵洞清淤。

（2）桥涵小型缺陷修复

桥涵小型缺陷做到“早”处治，春季开展一次“桥涵病害集中处治养护月”活动，对照桥涵经常性检查报告，限期逐一销号桥涵缺陷，对桥梁底板、桥台、涵身和涵台裂缝，集中实施封缝灌缝处治，切实提高桥涵运营安全性。

（3）更换桥梁伸缩缝、伸缩条

（4）交安设施的人为损坏、自然损耗修复

修复锈蚀钢扶手，维修变形标志标牌，及早消除道路安全隐患；及时更换和修复缺损的交安设施进行，补增反光标志，加强互通匝道区交安设施清洗力度。

（5）绿化补植补栽

高速公路春季绿化应早实施，紧抓春季绿化修剪，以达到美化树型、调节通风透光和改善植物群落的目的；抓住天气回暖大好时机，清除枯死苗木，及时补栽；实施早春施肥、浇水，促使树木健壮生长；修整路侧和中央分隔带高杂草，免遮挡标志标牌；防治春季植被病虫害，做到“治早、治好”。

3.3重点抓好中修施工

3.3.1路桥过渡段路基压浆施工

路桥过渡段路基沉降是公路工程质量通病之一，它直接影响着高等级公路的质量或正常运营，威胁着高速运行车辆的安全，同时也给日常养护、维修工作带来许多麻烦。路基压浆处治能从根本上解决桥头跳车，根据随岳高速公路沉陷段路基的土质情况，设计选用水泥浆液进行压浆。压浆类型为压力型，利用高压将水泥浆液注射到路基土体中，浆液固结硬化，填充路基孔隙，并将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，增加土体抵抗变形的能力。施工中应牢牢把握注浆质量的3个控制要点。

（1）准确把握注浆压力

由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，所以对不同填料及形态的路基，采用多大压力灌浆，主要取决于路基的密实度、强度和初始应力、钻孔深度、灌浆位置及灌浆次序等因素。而这些因素又难于准确预知，因而必须通过现场试验来确定。

对于填石或土石混填路基，由于路基填料渗透性较好，注浆压力应较小，一般控制在0.5～1.5MPa；对于粘性土填筑的路基，由于其渗透性较小，低压的渗入灌浆法却难以奏效，一般可采用劈裂法灌浆，注浆压力范围一般为4.0～10.0MPa。

（2）严格控制材料质量和配合比

严格控制材料质量和配合比，水泥必须按要求购买符合强度要求的水泥，在施工前应做水泥的有关试验，包括安定性、细度、抗压、抗折强度、初凝、终凝时间。水泥浆水灰比0.7~1.2，一般宜控制在0.8。

（3）严格按规范进行施工

现场配备专职技术人员旁站，负责注浆工作全过程的质量控制，并做好注浆钻孔的编号及位置、水泥品种及标号、孔深、注浆压力、水灰比、注浆量、注浆时间

和注浆孔周边情况等原始施工记录。

3.3.2桥梁支座顶升更换

桥梁支座是联系桥梁上部结构与墩台之间的重要部件，其功能关乎整座桥梁安全性与耐久性。但由于它在桥梁工程造价中所占比例较小，往往未引起工程技术人员的足够重视。

桥梁支座在常年与空气接触的恶劣环境中逐年老化，支座自身或座底均会出现不同程度的损坏，用顶升的方法将新支座替代更换功能丧失的旧支座，并能对损坏的支座底座进行加固维修，可以产生大幅度恢复桥梁结构功能的效果。桥梁支座更换施工工艺如下：

前期准备→安装施工吊篮→桥梁原始数据记录→千斤顶安放→顶升监控系统安装→顶升及临时支撑垫板安放→支座更换→卸载落梁→支座受力调 平。

随着高速公路大规模养护时代的来临，桥梁支座更换技术也取得了长足发展，呈现出施工设备自动化、操作简单化、施工控制高精度化的发展趋势。

3.3.3桥涵缺陷处置

随岳高速公路桥涵缺陷主要表现在两个方面，一是混凝土裂缝，二是混凝土表面缺陷，后者主要是指混凝土表面出现的蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害。针对桥涵缺陷的病害特点，其缺陷处置也相应为两大类，一是采用封缝、灌缝等方法处置混凝土结构物裂缝，二是混凝土表面缺陷修补。

（1）混凝土裂缝处置

采用封缝、灌缝等方法处置桥涵裂缝，能够封闭梁底板、涵台和涵身裂缝，恢复结构整体性，保证其耐久性。裂缝处置应该根据其缝宽选择相应的处理技术，①宽度w

（1）混凝土表面缺陷修补

混凝土表面缺陷修补时应根据表面蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害的程度，选择处置方法。①对于大面积的表面缺陷及混凝土质量问题，人工凿除松动的混凝土，外露骨料，喷涂阻锈剂及界面剂，并采用C60 超早强混凝土或C60自密实混凝土进行修补。

②对于小面积的表面缺陷，特别是缺损深度较浅时，凿除松动混凝土、外露骨料，钢筋除锈，喷涂阻锈剂及界面剂，用邦得士R-1超早强砂浆进行修补或用JME改性环氧砂浆进修修补。

③对于小面积且深度较深的混凝土空洞可采取小孔压浆（邦得士R-1超早强砂浆）灌注修补。

3.3.4圆管涵套管加固

套管加固是一种快速、有效处治圆管涵开裂的技术，能够在较短时间内实现对开裂圆管涵的加固。随岳高速公路北段和中段共有涵洞712道，以圆管涵和盖板涵为主要形式，其中圆管涵367道，占该区段涵洞总数的51.54%。桥涵检查资料显示全线多处圆管涵涵管顶部存在不同程度的纵向裂缝，其中裂缝最大宽度达0.5mm以上，且进一步检测发现，圆管涵病害有发展的趋势，裂缝宽度在缓慢增加，并且局部出现混凝土破损锈胀露筋，接头处渗水钙化物析出等现象，需要进行加固，套管加固应抓住以下3个主要方面。

（1）套管加固技术适用条件

①当圆管涵破坏严重，涵管沉降量较大，截面变形严重，钢筋断裂外露等都无法采用套管加固技术。

②套管必须满足水力计算。套管加固会对原设计涵管的流量和流速产生影响，当套管经水力计算无法满足排水要求时，不能用套管技术。

③圆管涵上下游必须有足够的场地，并有良好的施工环境。假如上下游淤泥很深，而且场地狭窄无法保证该工程的顺利开展。

（2）加强预制圆管涵质量监测

套管加工前，应向生产厂家明确管节技术参数及质量要求；加工完成后，应组织专业人员对管节进行检测，剔除质量不达标的涵管，确保进入涵洞的每节涵管都能满足设计强度要求。

（3）严格按规范进行施工

圆管涵套管施工之前，应编制科学合理的施工方案，并经监理和养护站审批，施工过程严格按施工方案进行。

3.4重视春病冬防，落实预防性养护

3.4.1“冬季灌缝”的必要性

目前，我国除部分南方省份，因雨季分布的原因外，大部分省份选择在春季进行灌缝，即在雨季前。毫无疑问，不管是从温度、湿度、施工组织以及资金配套等各个方面，春季是最佳的灌缝季节。

近些年，北美对于裂缝渗水的长期研究表明，由于表面张力的存在，水在路表的径流速度与裂缝下渗水量成反比，雪融水进入裂缝的水量是小雨进入裂缝水量的6倍。可见，冬季雪融水的慢经流下渗，对路面的危害要远大于雨水的直接渗入。

因此，结合我国路面裂缝密封的现状，以及雪融水下渗的危害，入冬前，对路面裂缝进行集中灌缝，显得格外重要。当然，不管是春灌还是秋灌，在对灌缝的寿命预期上，都有很大的提升空间。国内外的经验表明，如果灌缝的时机、工艺和材料选择得当，裂缝密封的寿命可长达5至8年。山东公路养护部门的经验表明：增加每年的灌缝量，可以明显减少坑槽修补量，科学灌缝，以小博大。

3.4.2路面封层技术

冬季过后，路面由于低温开裂，及时采用热油或者乳化沥青进行封层，隔绝路表水的入渗，能够延长路面一定的使用周期，这种方法虽然会造成路面抗滑性能下降或者降低外观方面质量，但是从全寿命周期养护理念上分析还是比较实用。 4小结

全面推进春季公路养护，能够切实保障道路安全畅通，提高道路综合服务水平。文章从几种春季公路常见病害——翻浆、松散、坑槽、裂缝、泛油等产生原因分析着手，结合随岳高速公路养护实际情况，提出了春季高速公路养护管理对策，即充分认识到小修保养的重要性、重点抓好中修施工并注重春病冬防、落实预防性养护。

参考文献

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