长潭高速公路连续配筋混凝土复合式沥青路面病害

颜燕舞，刘朝晖

(长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙　410004)



道路工程

长潭高速公路连续配筋混凝土复合式沥青路面病害

颜燕舞，刘朝晖

(长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙410004)

摘要：针对长潭高速公路路面损坏情况，结合长潭高速公路复合式路面的调查结果，总结了连续配筋混凝土复合式沥青路面的典型病害，分析了相应病害的原因，提出了相应的处治措施及整体路面设计养护方案，相应结果可为今后连续配筋混凝土复合式沥青路面预防性养护提供参考。

关键词：道路工程；连续配筋混凝土复合式沥青路面；路面病害；处治措施

0引言

长潭高速公路是湖南省修建的第一条高速公路，2003年进行了路面大修改造。改造后的路面结构形式为4 cm SBS改性沥青SMA-13上面层+6 cm SBS改性沥青AC-20下面层+18 cm连续配筋混凝土补强+2.5 cm AC-10隔离层+25 cm旧水泥混凝土面层+20 cm旧水泥稳定砂砾基层(总厚度75.5 cm)。桥面为6 cm SBS改性沥青SMA-13。

长潭高速从2003年大修改造至今有12年之久。随着交通量的日益增长，重载超载现象普遍，加之湖南气候异常，雨水充沛，常受冰雪灾害的影响，沥青材料的老化日益严重，出现了一系列病害。通过调查长潭高速公路病害的实际情况，提出相应病害的处治措施。

1AC层主要病害类型与原因分析

1.1裂缝类

(1)横向裂缝

横向裂缝是长潭高速公路典型病害之一，数量相对较多，但多数为并没有贯穿整个沥青层的轻微裂缝。通过实际路面跟踪调查，横向裂缝在全线都有分布，且大多数已经得到过灌缝处理，但仍然有部分开裂的现象。重度裂缝主要集中在桥头位置或刚柔过渡的位置，部分最早修建的旧水泥混凝土路面接缝的位置也出现了重度裂缝。

对横向裂缝产生的原因分析如下。

①间距不等的横向贯穿裂缝。此类裂缝大多与行车道垂直或者接近垂直，主要原因是原路面混凝土板在开裂后，在车辆驶过裂缝时，虽然CRC板承担了一部分的荷载，但基层仍是承载的主要形式。在车辆荷载的作用下，加速了反射裂缝的发展。尤其在部分路基强度不足的地段，不均匀沉降可能造成CRC板的破损甚至断裂下沉。在这样的条件下，沥青面层底部被拉裂，然后逐步向上发展，很快裂缝便反射到沥青面层，呈下宽上窄的形式。此类原因造成的贯穿裂缝，倒不是很多。另外，CRC板施工缝或者切缝附近，在车辆冲击荷载作用下会出现冲断破坏，然后以相同的方式反射到沥青面层上，造成沥青面层开裂。

②尚未贯穿的横向裂缝。沥青对温度的敏感程度很大，沥青混凝土低温收缩、疲劳容易引起路面开裂。对于长潭高速公路，沥青面层共10 cm，厚度较薄，其下是连续配筋混凝土，整体刚度大，收缩变形也受到钢筋的控制，沥青层和CRC板的变形差异很大。因此和普通沥青路面相比更容易出现此类裂缝。在表面开裂后，雨水沿着缝隙进入沥青层内，集料沥青剥离，加速了裂缝的发展。此类裂缝从上至下发展，属于典型的Top-Down裂缝，普通沥青路面一般不会贯穿整个沥青层，而在本项目中，因为厚度的原因，也出现了贯穿的横向裂缝。

③桥涵通道两端横向裂缝。桥涵通道两端属于过渡段，处在刚柔交接的位置，路面结构不一致，经常受到车辆冲击动荷载的作用，所谓的“桥头跳车”现象也是因为冲击荷载而产生。另外，桥涵两侧因为沉降不均匀，造成裂缝发展迅速。在冲击作用造成微裂缝产生后，雨水侵入内部，路基在雨水作用下更容易产生沉降。反过来，路基沉降加大了冲击荷载的作用力，二者相互影响，共同造成了桥涵通道两端横向裂缝的产生。

(2)纵向裂缝

本项目纵向裂缝较少，不过从裂缝的严重程度来看，主要是中度和重度裂缝两类为主。从调查的情况来看，长潭高速公路纵缝并不严重。桥面上纵向裂缝主要出现在空心板铰缝处，均为中、重度裂缝，共7条54 m。

此类裂缝主要分布于行车道轮迹带及路面加宽段的加宽部分与原路面的交界处。和普通水泥混凝土板一样，CRC在纵向存在接缝，由于有些旧水泥混凝土板损坏比较严重，即使通过调平层，对上部CRC板仍有影响，在车辆荷载作用下产生裂缝后，雨水通过缝隙进入基层，出现唧泥等现象后，旧板沉降，在上部车辆荷载作用下，CRC沿着纵向接缝破损下沉，纵向裂缝产生。在加宽路段，由于旧路和加宽段沉降不均匀，也会导致纵向裂缝的产生。此外，在桥面行车道上也出现了纵向裂缝。主要原因分析如下：桥梁混凝土受到收缩徐变和温度应力的影响，加上外部荷载的作用，铰缝混凝土容易松动。同时，铰缝在传递剪应力的同时也承担了一部分剪应力，再加上铰缝浇筑时候由于缝窄不易振捣密实，在外力作用下容易出现应力集中现象，导致铰缝开裂，在车辆荷载的作用下引起面层开裂。

1.2松散类

(1)坑槽

长潭高速公路坑槽病害主要集中在桥头搭板与伸缩缝之间的沥青路面上，以及修补后再次出现的坑洞等。实际复合式路面的坑槽主要以两种形式存在，①轻度坑槽，面积小于1 m2，表现为沥青混凝土局部破损，无其他病害，或由于钻芯取样未能及时填补，或者因为填补不够密实而形成的的坑洞，一般分布于行车道或者硬路肩，分布不集中；②重度坑槽，主要深度位于原上、下面层，病害相对严重，主要表现为原横向裂缝处发展而成的1～2 m2大小坑槽，伴有沉陷、网裂等病害，严重影响形成质量。

产生原因主要有以下几点。

①本项目坑槽病害主要发生在桥头搭板与伸缩缝之间的沥青路面，可能在行车的冲击作用下，搭板本身有局部损坏，造成上层沥青层开裂且未处理，久而久之发展成为坑槽。

②由于沥青面层局部拌合不均匀或压实度不足，使局部面层空隙率过大，地表降水进入并滞留在路面结构层内，在大量快速行车荷载作用下，反复的动水压力和真空抽吸应力冲刷沥青面层，使碎石沥青分离剥落，进一步加剧了沥青混合料的松散。随后碎石被车轮甩出，在路面形成了坑槽。

③部分坑槽经切除后发现其下CRC板断裂下沉，此类坑槽主要是因为CRC板冲断破坏后，面层沥青混合料开裂，随而局部下沉，在雨水的冲刷作用下，发展成为局部坑槽病害。

(2)微表处老化脱皮

2003年长潭高速大修到现在已经十多年之久，随着时间的推移和车辆荷载的反复作用，加上太阳辐射和雨水的侵蚀，上行线K1533+000～K1537+600、下行线K1535+845～K1537+625两段路面的微表处均出现了不同程度的老化、脱皮和剥落等病害。

脱皮、松散、麻面可能有以下几方面的原因：

①由于面层粉料多或者矿料潮湿，施工中碾压过度，矿料被压碎，形成阻碍油料渗透的隔离层，破坏了嵌缝料和主层矿料的粘结，容易使面层矿料脱落。

②后期加铺的微表处时间较长，在轮胎的摩擦作用下，沥青脱皮、老化，在重载车辆的作用下松散脱落。

③部分段落通过火烧的痕迹判断为火烧使路面松散、麻面。

1.3变形类

(1)车辙

车辙病害是长潭高速公路的典型路面病害。根据检测结果及现场调查，车辙病害主要分布在行车道上，大多数车辙深度在10～20 mm之间，少部分段落伴有轮迹带纵向网裂，通过现场病害形态可判断为压密性车辙和轻微失稳性车辙两类。病害最严重的路段平均车辙深度为20～30 mm，轮迹带两侧隆起，呈现W型车辙断面，现场判断为失稳性车辙。

失稳型车辙：长潭高速中，此类车辙较为严重，主要分布在长大纵坡的上坡路段的行车道，表现为车辙两侧侧向隆起，断面呈W型。原因分析：在夏季高温时，沥青混合料由于高温稳定性不足，且长潭高速车流量大，重载车辆多，在纵坡路段车辆前进缓慢，沥青材料产生剪切变形，内部材料产生侧向流动变形。

压密型车辙：主要出现在局部路段，由于沥青施工时混合料温度或者气温过低、压实次数过少造成沥青层压实度不足，在重载车辆作用下，进一步压密产生。除了上述提到的W型车辙外，其他地方的车辙都比较小，基本属于此类病害。

总的来说相比普通沥青路面，长潭高速车辙病害显得轻微很多，车辙深度相对小，结构型车辙也基本不存在。CRC板承担了来自车辆的主要荷载，沥青面层厚度又只有普通沥青路面厚度的一半甚至更小，因此病害自然就没那么严重。

(2)推移

长潭高速属于CRC+AC的结构，层间粘结力仅靠粘结层来提供。沥青面层厚度仅为10 cm，水平力的渗透效果几乎可以达到整个沥青层，对于基层，模量大、整体性好，水平力对CRC层的影响几乎可以忽略。因此，推移破坏也是长潭高速公路病害的一种形式，尤其在下坡拐弯处，推移现象很常见。

一般发生在高温季节，主要原因是路面受到的水平力超过了沥青材料的粘结力和与CRC层的摩擦力，路面沥青材料向一个方向移动，沥青路面拉裂。

全线还零星分布其他如桥头混凝土破损、唧浆等病害。

2014年10月，管理单位对桥头破损段已采用铣刨加铺的方式进行了维修养护，对混凝土破损处的伸缩缝进行了处理，效果很好。此次调查结果显示有几处伸缩缝存在混凝土破损的情况；同时，全线只有超车道有两处唧浆病害，均位于横向裂缝处并有少量唧泥；松散类病害，主要位于行车道和硬路肩位置，表现为表面沥青膜脱落，集料外露，部分位置发现火烧痕迹。

2CRC层病害类型

2.1板边冲断破坏

由于CRC板在温缩干缩条件下产生随机裂缝，裂缝的分布，有时间距比较小，大约20～30 cm，使得CRC板的整体刚度下降。车辆的行驶会给路面带来冲击力，在有裂缝或者不平整的路段尤其明显，因此位于裂缝边缘的混凝土会受到较大的冲击力，容易破损剥落，加剧开裂现象，最后贯穿整个CRC板，使得裂缝间的板独立开来，成为类似悬臂梁的工作状态，最终导致冲断破坏。

2.2纵向钢筋拉断破坏

原本CRC+AC复合式结构，由于沥青层的防水作用，雨水不会进入CRC板裂缝内，但由于温度和荷载的综合作用，沥青面层出现疲劳破坏，再加上自然环境的影响，沥青老化等现象，沥青面层和粘结层的防水效果变差，雨水通过沥青层的缝隙进入到CRC板裂缝中，钢筋便开始生锈，截面积减少，分配到每根钢筋的拉应力增大，严重的导致钢筋断裂。

在长潭高速实体工程中，钢筋拉断的情况还没有发现，不过由于冲击荷载导致CRC板破损，加上雨水的侵蚀作用，导致钢筋生锈的情况存在几处。

2.3CRC板下沉、开裂

对于连续配筋混凝土板来说，由于刚度大、整体性强，基本不会出现板下沉的现象，一旦出现，肯定也是路基沉降不均导致。在长潭高速公路中，有一两处板断裂的地方出现了下沉现象，钢筋漏出，并伴有泥浆的痕迹。另外，纵向接缝的位置，也出现了CRC板下沉。

3病害处治措施

3.1裂缝类

(1)轻度裂缝：通过粘层及加铺罩面直接封闭。

(2)中度裂缝：先用扩缝机进行扩缝，同时为了降低裂缝的反射作用，增强防水效果，采用密封胶灌缝。

(3)重度裂缝：沿裂缝外轮廓并于车道垂直或平行方向铣刨病害范围内的原路面4 cm上面层+6 cm中面层扩槽，扩槽宽度2.0 m，深度10 cm，上面层和中面层间设置15 cm台阶，扩槽铣刨后将槽底，槽壁清理干净，对槽底轻微裂缝按中度裂缝进行密封胶灌缝，然后在槽底裂缝上铺抗裂贴，最后在槽底、槽壁刷一层改性乳化沥青粘层油，铺6 cm SMA-13和4 cm SMA-13。

如发现连续配筋混凝土破损或裂缝较宽时，应对水泥路面进行处理，如用高效修辅料坑洞灵对破损进行填补，再铺沥青层。

3.2坑槽、麻面处治方案

(1)轻度坑槽：针对取芯未修补坑洞类直接用SMA-13进行分层填补，捣实，顶面略高于周围路面。坑槽类按照“圆洞方补”原则，挖除4 cm上面层，清理洒布粘层油，重铺4 cm SMA-13。

(2)重度坑槽：现场测定病害范围，按“圆洞方补”的原则，沿病害轮廓并于车道垂直方向铣刨病害范围内的原路面结构层，铣刨宽度按一个车道宽度进行，铣刨按两次面层铣刨深度设计(4 cm上面层+6 cm中面层)，两层错台宽度15 cm。铣刨后沿四周和槽底涂刷改性乳化沥青粘层油。填补时，分两层填铺，压实，新填的路面应高于老路面。

(3)松散、麻面：铣刨病害范围内的4 cm上面层，涂粘层油，填补、压实。

3.3桥面病害处治方案

(1)桥面铺装层病害：对桥面沥青混凝土出现的坑槽、裂缝病害的处治，先铣刨病害范围内的6 cm沥青铺装层，为了新铺沥青混凝土与桥面板结合更好，对桥面板进行喷砂打毛处理清洁界面，保

证桥面干燥、干净、有一定粗糙度设置防水粘结层 重铺6 cm SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料。

动态处治方案：铣刨沥青层后如果发现桥面水泥混凝土铺装层也有破坏，则先应对水泥混凝土铺装进行处理。具体视混凝土破坏深度h而定，如果h<5 cm，则凿除破坏的混凝土，采用相应厚度的聚合物水泥砂浆进行修复，强度达到要求后，铺设防水粘结层，加铺沥青层；如果h>5 cm，凿除破坏的混凝土，如钢筋外露，先进行除锈处理，然后采用相应厚度的C40混凝土进行修复，然后完成其余工作。

(2)桥面伸缩缝槽口混凝土：凿除局部破坏的槽口混凝土，如果钢筋损坏则需对破损钢筋进行恢复，然后浇筑C50混凝土，强度达到要求后开发交通。

3.4路面整体养护设计

结合路段病害的实际情况、检测结果以及路面的使用状况，同时根据路面造价、技术分析，对路面整体进行养护设计。在全线PCI、RQI、RDI不达标或车辙深度较大(车辙深度>10 mm)的路段，采用铣刨原来上面层4 cm重铺，再加铺2.2 cm Novachip超薄磨耗层的方案(K1492+788～K1531+000)；全线PCI、RQI、RDI达标且点病害较少的情况不进行加铺设计，只对点病害进行处置；对原微表处出现局部脱皮、麻面、车辙深度较小(<10 mm)的路段，铣刨1 cm微表处，处理路面点病害后，采用1 cm微表处重新罩面(K1531+000～K1537+625)。

4结语

通过实际路面跟踪调查和分析，确定了长潭高速公路连续配筋混凝土复合式沥青路路面主要破坏类型，深入分析了各项路面病害产生的原因，结合路面的实际情况，提出了相应的处治方案，对全线路面提出了微表处和加铺Novachip超薄磨耗层的整体设计方案。

参考文献：

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[2]王斯倩,舒澄.NovaChip超薄磨耗层在江西高速公路养护工程中的应用[J].交通建设与管,2014，(11):183-184.

[3]李盛,刘朝晖,李宇峙.CRC+AC复合式路面结构层厚度对温度效应及车辙变形的影响[J].中国公路学报,2012,25(1)：21-28.

Changsha-Xiangtan highway disease analysis of continuous reinforced concrete composite asphalt pavement

YAN Yan-wu，LIU Zhao-hui

(School of Transportation Engineering, Changsha University of Science and Technology，Changsha, Hunan 410004,China)

Abstract:Aimed at Changsha-Xiangtan highway pavement damage, combined with Changsha-Xiangtan highway composite pavement survey results, summed up the typical disease of continuous reinforced concrete composite asphalt pavement, the paper analyzes the reasons of the corresponding diseases; and puts forward the corresponding treatment measures and the whole road surface maintenance design scheme. The author wish that the corresponding results could provide reference for the future maintenance.

Keywords:road engineering; continuous reinforced concrete composite asphalt pavement; pavement disease; treatment measures

收稿日期：2015-12-14

作者简介：颜燕舞(1992-)，男，湖南涟源人，研究生。

中图分类号：U416.217

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)05-0001-03