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高速公路沥青路面唧浆处治方法

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：钟凯

[导读] 摘要：作为一种早期的沥青路面水损害，唧浆病害目前较为普遍地存在于我国沥青路面中，且发展十分迅速，如不及时处理，唧浆病害就容易发展成为坑槽等，对道路结构和使用功能带来巨大的危害，从而给行车安全带来隐患，并会大大缩短路面的使用寿命。

        四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司四川成都 610000
        摘要：作为一种早期的沥青路面水损害，唧浆病害目前较为普遍地存在于我国沥青路面中，且发展十分迅速，如不及时处理，唧浆病害就容易发展成为坑槽等，对道路结构和使用功能带来巨大的危害，从而给行车安全带来隐患，并会大大缩短路面的使用寿命。本文结合四川成渝高速沥青路面检测与调查结果，从唧浆形成的机理入手，分析了唧浆病害产生的原因，外因是交通荷载和降雨，内因是排水不畅、路面结构与材料不合理等，并根据唧浆产生的原因提出了相应措施，以达到延长路面使用寿命的目的。
        关键词：沥青路面；唧浆；原因分析；方法措施
        引言
        近年来，唧浆病害在成渝高速公路中普遍出现，且发展十分迅速，以四川成渝高速为例，2019年底全线的重度唧浆7处，到2020年6月雨季来临时，重度唧浆的坑凼和裂缝唧浆已经达到20处，唧浆病害均发展较为严重，局部路段呈几何倍数增长。唧浆病害如不及时处理，对道路结构本身和道路使用功能造成巨大危害，给行车安全带来隐患，并大大缩短路面使用寿命。
        唧浆作为成渝高速一种典型的路面破损形式，越来越受到四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司的重视。本文结合四川成渝高速公路路面的路面状况调查研究，从水的来源、排水不畅的根源，路面结构形式等方面分析唧浆产生的原因，并根据唧浆产生的原因提出了相应的处治措施。
        1唧浆的形成机理
        渗入路面中的雨水在行车荷载的作用下，顺着沥青路面空隙或裂缝被挤出路面，同时将基层甚至路基中的细料和泥粉以浆液的形式带出，这种现象即为路面唧浆现象。
        当雨水进入沥青面层或基层的空隙和裂缝中是，如果排泄不畅就会使这些空隙和裂缝中充满自由水。在行车荷载的作用下，自由水变成了有压水向四周冲击，将基层表面和空隙中的细料冲下来，并随水排出。而行车荷载的瞬间消失，使有压水变成自由水，冲击作用即可消失，水流马上慢下来，细料在冲出一段距离后停下并在此沉淀，占据了此处空隙或裂缝的空间，这就是水对基层的冲刷过程。如果基层的空隙或裂缝一直延伸至路基，则该冲刷作用也将会对路基产生同样的影响；而行车荷载在车道上的重复作用，使这种冲刷过程周而复始的进行，细料不断被带出后沉淀，渐渐的将行车荷载作用范围内的面层和基层空隙及裂缝空间占满，使有压水的影响范围不断扩大，最终将细料沿空隙处带出面层表面。
        2唧浆产生的原因
        2.1 唧浆水的来源
        中央新泽西侧排水系统堵塞，横向排水管堵塞不易疏通，路侧边沟淤泥清理不及时堵塞，水稳基层水泥用量控制不精确，产生的裂缝，沥青路面施工不规范产生的离席，空隙率大，施工接缝等等原因，使得路面自由水和路基地下水通过多渠道进入路面结构内，若不能及时排出，滞留在面层与基层之间，在长期的车辆荷载作用下，并与个点之间形成压力差，长期反复作用最终形成唧浆。
        2.2路面结构及材料的影响
        这跟成渝高速路面结构使用半刚性基层有很大关系。半刚性沥青路面的基层，是用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料修筑而成。该类材料十分致密，基本上是一种不透水或者渗水性很差的材料，自由水进入路床内部既不能穿透基层迅速排走，又被沥青面层阻隔难以蒸发出来，水分的长期留存使得半刚性材料受潮、湿润或软化，形成灰浆。其次，半刚性材料耐冲刷性差，荷载的重复作用产生动力水不断冲刷基层产生灰浆。同时，半刚性材料温缩、干缩大，抗拉强度有限，每隔段距离会开裂，裂缝并向上传递形成至下而上贯通的反射裂缝，成为水分进入路面内部和灰浆唧出路面的连通途径，进而加剧唧浆病害。几乎所有半刚性沥青路面都会不同程度出现唧浆病害。因此，半刚性基层材料的自身固有特点是唧浆产生的根本原因。
        2.3路面排水不畅的影响
        由于路面排水设施不合理，很多路段常易集水；有些浅挖路堑地段未设置排水沟，形成了拦水土埝，致使路面排水不畅。实践证明，路缘石和拦水带都有聚集水的负面作用，雨后路面集水无法排除，只能挥发和下渗，路面边部在一段时期内处于饱水或严重潮湿状态，此时经过行车作用也易产生唧浆病害。
        2.4 沥青面层质量的影响
        空隙率是影响沥青路面透水性的主要因素，也是沥青混合料设计的主要控制指标，空隙率越大，渗水系数越大，沥青层的透水性也越强，由于施工现场管理人员质量意识淡薄管理不到位，铺筑温度控制不规范等等原因，这是显而易见的。
        2.5 路面病害处治不及时
        唧浆的产生往往是因为路面病害得不到及时处治，或者处治不彻底所造成的。根据路面病害调查结果，唧浆的出现通常伴随着某种主导损坏类型的产生，而大多唧浆出现于纵、横向裂缝产生的位置。路面在使用过程中不可避免产生各种裂缝（疲劳开裂、温缩开裂、反射裂缝、施工产生的张拉裂缝等），表面水通过裂缝渗入路面内部。其中，由下至上发展的反射裂缝处形成了面层和基层贯通的破坏面，表面水沿着反射裂缝可直达基层顶面，所以其对唧浆产生的影响最大。除了裂缝，车辙、坑槽、拥包等损坏都是表面水进入路面内部的途径，从而引发唧浆。
        2.6 行车荷载及产生唧浆的动力影响
        灰浆从基层表面被吸出路面的动力主要来自车辆荷载的挤压作用和泵吸作用。降雨时沥青路面表面产生薄层水膜，车轮高速行驶在水膜上，轮下产生巨大的动水压力，在路面裂缝等已深入较多水的部位动水压力更大，在面层空隙率较大处还将水强制压入沥青面层，冲击基层，轮胎驶离后由于泵吸作用基层表面的灰浆通过裂缝或较大的空隙被吸出路面，车辆造成的挤压和泵吸作用反复不断，唧浆病害不断加剧。动水压力的理论得出动水压力与行车速度的平方成正比，即随行车速度呈级数增长。长期承受如此之大的动水压力，雨水通过空隙进入路面内部，极易造成路面水损坏。

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        3处理方法与措施
        3.1 增设横向盲沟
        当路面局部水损坏严重，可增设横向盲沟，将进入路面结构的水排出。成渝高速K2042成渝向。
        3.2 增设纵向盲沟
        增设纵向盲沟（边缘排水系统）是沿路面边缘设置透水性填料集水沟、纵向排水管、横向出水管和反滤织物等，将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层横向流入路侧边缘纵向集水沟，再通过横向出水管排引出路基。设置边缘排水系统，便于将面层一基层一路肩界面处积滞的自由水排离路面结构，从而有助于提高原路面的使用性能和寿命。但由于水在路面内部的横向流动比纵向渗透的速率慢得多，特别是路面车道较多路面宽度较大时，边缘排水系统的排水能力十分有限，采用次方案效果显著但随着时间的推移盲沟会慢慢堵塞，需要重新施工盲沟。
        3.3 增设排水基层
        路面损坏严重，或发生大面积破坏，需进行大修时，在沥青面层与半刚性基层之间增设排水基层，使进入路面结构内部的水能排出路面，从而从根本上防止唧浆产生。而且排水基层位于在面层之下，用作路面结构的基层或基层的一部分，共同承受车辆荷载的作用。大修时可考虑增设沥青稳定碎石排水基层（ATB-25）。其作用有三：一是可将渗入路面结构内部的水导出，从根本上防止唧浆发生：二是能一定程度上阻止半刚性基层与沥青面层裂缝的相互传递，从而延缓反射裂缝的发生：三是沥青稳定碎石的物理性质（模量、泊松比等）与沥青面层接近，对沥青面层的受力、变形等有利，k2013-K2017渝成向采用次方案至今无1处反弹。
        3.4 单条唧浆裂缝
        单条轻微唧浆裂缝采用开凿灌缝方法处理。用专业开槽机对裂缝进行开槽，机械吹扫（-般用高压出风机）将路面尘土清理干净后再灌沥青或者路面专用灌封胶；裂缝开槽，采用无贴封标准槽或者无贴封浅槽设计，要求开槽线与裂缝完全吻合，不得有错位现象，裂缝边缘剥落部分必须清理干净，如若在开槽后发现裂缝潮湿，必须烘烤至干燥状态。每条裂缝的灌注工作要连续，并应在裂缝表面形成T形密封层。灌缝时应当注意的是必须将灌嘴插入缝底，慢慢挤压胶液，否则，灌嘴插不到底部，灌完胶后，缝底部易积存气泡，气泡上升，缝内胶液易积聚成球状，影响灌缝质量。灌缝完成后要求灌缝胶温度下降至常温方才能够通车放行。
        3.5局部基层补强处理
        （1）对于重度的唧浆裂缝采用开槽挖补回填，回填料面层采用改性沥青混凝土，基层采用C15贫混凝土回填进行处理。切割：根据唧浆处裂缝的类型和已破坏的程度划定处置范围，并用切割机对划定的区域边线进行切割，深度约为5cm；开挖：逐层进行开挖，直到唧浆发生的源点，各结构层之间预留横向25CM台阶，纵向不小于25CM的台阶，清除松散及被泥浆污染的沥青混凝土及松散的基层；清理：清除所有松散颗粒和杂物；回填：基层采用C15素混凝土进行回填，面层采用改性沥青混合料回填（松铺系数1.2~1.25），并用压实机械进行碾压，表面应平整、密实，略高于原路面。回填前涂刷改性乳化沥青。封水：采用乳化沥青对回填四周进行灌缝封水。
        （2）对于唧浆严重，路面内部排水不畅时，应考虑在硬路肩增设横向排水盲沟，以引导路面结构内部的水沿着盲沟排到土路肩外。切割：根据唧浆处裂缝的类型和已破坏的程度划定处置范围，并用切割机对划定的区域边线进行切割，深度约为5cm；开挖：逐层进行开挖，直到唧浆发生的源点（深度为路面50cm以下），各结构层之间预留横向50CM台阶，纵向不小于25CM的台阶，清除松散及被泥浆污染的沥青混凝土及松散的基层；清理：清除所有松散颗粒和杂物；设置一层渗水土工布，并顺沟长埋置等长度φ50的渗水管；回填砂砾料（起滤水作用）至原基层高度，再设置一层土工布；回填：基层采用C15素混凝土进行回填，面层采用改性沥青混合料回填（松铺系数1.2~1.25），并用压实机械进行碾压，表面应平整、密实，略高于原路面。回填前涂刷改性乳化沥青。封水：采用乳化沥青对回填四周进行灌缝封水。
        3.6加铺面层
        目的是防止路面水下渗到基层。在已建成路面上加铺-层厚度约4cm的细粒式沥青混凝土面层，效果最佳。其优点是不破坏路面的整体容貌，缺点是投资较大，这种方案一般只对唧浆病害轻微、面积很集中的路段采用（k2039—k2041渝成向）效果十分明显。
        4结论
        通过对四川成渝高速沥青路面唧浆病害成因、发展，以及处理措施的研究，得出以下结论：
        （1）沥青路面唧浆病害受路面结构类型、路面排水设施等因素的影响，且外部车辆荷载的影响也不容忽视；
        （2）唧浆现象一旦出现，应及时采取处置措施，控制病害的进一步发展；
        （3）对于唧浆病害分防治，应从优化路面结构设计、提高道路施工质量、完善路基路面排水设施以及禁止超载车辆通行等方面考虑。
        参考文献：
        [1]JTG D50-2017 公路沥青路面设计规范.
        [2]JTG 5421-2018 公路沥青路面养护设计规范.
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        [4]白卫生，郝海飞，公路沥青路面唧浆病害的原因与处治措施[J].交通标准化.2011（10）.
        [5]郑义.高速公路沥青路面唧浆病害成因分析及综合处治措施[J].中外公路.2014（3）.
        [6]郑玉蓉.沥青路面唧浆病害成因和处治技术研究[J].公路交通科技.2016（5）.
        作者简介：
        钟凯，工作单位：四川成渝高速公路股份有限公司成渝分公司。