公路工程半剛性路面裂縫及養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

井瑞華+袁建華

摘 要：半剛性路面在交通荷載的反復(fù)作用下，裂縫會(huì)擴(kuò)展到瀝青面層而形成反射裂縫，結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致路面強(qiáng)度明顯降低，在大量行車(chē)荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生沖刷和噴漿現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致這些裂縫兩側(cè)的瀝青面層碎裂，從而破壞路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，影響瀝青路面的使用性能，導(dǎo)致路面過(guò)早地破壞。因此，有必要采取切實(shí)有效的技術(shù)措施防治或延緩瀝青路面開(kāi)裂和反射裂縫的產(chǎn)生，并對(duì)已發(fā)生的裂縫進(jìn)行處治，使半剛性基層瀝青路面在技術(shù)上更合理、經(jīng)濟(jì)上更有效，以適應(yīng)我國(guó)城市道路事業(yè)迅速發(fā)展的需要。

關(guān)鍵詞：公路工程；半剛性路面；裂縫；類(lèi)型

一、公路工程半剛性路面裂縫類(lèi)型分析

作為公路半剛性路面損壞最常見(jiàn)的病害，一般從形態(tài)上將路面裂縫分為4類(lèi)：橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫與龜裂。以上裂縫在對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的同時(shí)，還將對(duì)路面整體承載能力、行駛功能及行車(chē)安全造成嚴(yán)重影響。為此，本文對(duì)公路半剛性路面裂縫做了以下分析。

1、橫向裂縫

垂直于道路中線(xiàn)的裂縫被稱(chēng)為橫向裂縫，通常存在若干支縫。產(chǎn)生此類(lèi)裂縫的主要原因包括2點(diǎn)：第一，因基層收縮開(kāi)裂，導(dǎo)致面層開(kāi)裂，進(jìn)行出現(xiàn)反射裂縫；第二，溫度驟降或很低，也就是溫宿裂縫。

（1）反射裂縫。強(qiáng)度、剛度大及變形能力差為半剛性基層材料的主要特點(diǎn)，此類(lèi)材料在溫度、濕度發(fā)生極大改變的情況下，將產(chǎn)生開(kāi)裂等問(wèn)題?；鶎娱_(kāi)裂過(guò)程中，當(dāng)面層和基層之間連接緊密，面層可提供一定約束能力，這種情況下在瀝青面層內(nèi)部將出現(xiàn)一定拉應(yīng)力與拉應(yīng)變，并與行車(chē)荷載出現(xiàn)的應(yīng)力充分結(jié)合，瀝青層與基層裂縫對(duì)應(yīng)部位則會(huì)出現(xiàn)底部開(kāi)裂問(wèn)題，當(dāng)具有較薄面層時(shí)，從下到上裂縫將向面層表面發(fā)展，最終產(chǎn)生反射裂縫。

（2）溫縮裂縫。低溫收縮裂縫與溫度疲勞裂縫為溫縮裂縫的主要類(lèi)型。低溫收縮裂縫產(chǎn)生的原因?yàn)榘雱傂月访婷鎸訙囟群艿突驕囟润E降致使路面面層溫度梯度產(chǎn)生極大變化，相比材料抗拉強(qiáng)度，如溫度應(yīng)力較高時(shí)，則極易出現(xiàn)裂縫。

溫度疲勞裂縫主要是因?yàn)闇囟戎貜?fù)升高與降低產(chǎn)生的。

2、縱向裂縫

平行于道路中線(xiàn)的裂縫被稱(chēng)為縱向裂縫，同時(shí)可能出現(xiàn)多根支縫。因壓實(shí)度不足，半填半挖及高填方道路路基常常會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題，進(jìn)而造成縱向裂縫的出現(xiàn)。在加寬道路施工中，如處理不好新舊路基結(jié)合位置，則極易產(chǎn)生縱向裂縫。通常以上2類(lèi)縱向裂縫都具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，其深度從路面表面直達(dá)路基深處，具有極大的危害性。其類(lèi)型包括以下幾種：

沉降裂縫：路面開(kāi)裂因路基不均勻沉降造成的裂縫被稱(chēng)作沉降裂縫。

搭接裂縫：縱向、橫向?yàn)榇罱恿芽p的主要形式。因路面寬度大，高速公路路面通常選取分幅的方式進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。接縫時(shí)可選取冷、熱兩種接縫形式。

3、塊狀裂縫

塊狀裂縫是指裂縫具有0.3到3米間距、0.1到10平方米面積。作為半剛性路面的重要病害之一，塊狀裂縫一般出現(xiàn)于通車(chē)時(shí)間長(zhǎng)的道路?；鶎?、面層強(qiáng)度不足為造成塊狀裂縫的直接原因。

4、龜裂

路面局部位置出現(xiàn)與龜紋相似的裂縫被稱(chēng)為龜裂，龜裂通常與沉陷、唧漿同時(shí)出現(xiàn)。在重復(fù)荷載下路面結(jié)構(gòu)往往存在疲勞損壞，龜裂為路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低的表現(xiàn)形式。其發(fā)展初期裂縫以相互交錯(cuò)的形式展現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，裂縫可發(fā)展為多邊形裂塊。與此同時(shí)，龜裂也可能出現(xiàn)于路面整體強(qiáng)度極高的情況下。

二、公路工程半剛性路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

1、改善罩面層性能

普通型罩面、防水型罩面與抗滑層罩面為瀝青路面罩面的主要類(lèi)型。改善罩面層性能主要是為了提高罩面層的自身性能變形能力和抗拉強(qiáng)度。瀝青罩面層應(yīng)具有足夠的變形能力以消散行車(chē)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，但為了避免出現(xiàn)車(chē)轍，其變形能力也不應(yīng)過(guò)大。高速公路罩面厚度通常為4到5厘米；交通量大、重型車(chē)輛多的路段其封層厚度可定為1厘米，交通量適中路段封層厚度可定為0.7厘米，一般情況下高等級(jí)公路抗滑層厚度必須在4厘米以上。

2、設(shè)置中間夾層

設(shè)置中間夾層措施包括多種，應(yīng)用較多的是SAMI層和土工織物夾層。

（1）SAMI中間夾層

廣義的SAMI是指應(yīng)力/應(yīng)變吸收薄膜，狹義的SAMI通常是指瀝青橡膠薄膜。瀝青橡膠是通過(guò)橡膠和瀝青進(jìn)行熱反應(yīng)制成的。瀝青中加入橡膠粉后，使瀝青的力學(xué)性能發(fā)生了較大的變化，具體表現(xiàn)為針入度降低、軟化點(diǎn)提高、低溫延度增加，并明顯地增加了其回彈性能。在配制SAMI時(shí)，不僅要考慮其消散水平方向的應(yīng)變的能力，而且還要使其具備足夠地傳遞豎向荷載的能力，從而不引起過(guò)大的變形。

（2）土工織物夾層

夾層由瀝青和土工材料兩部分組成。瀝青是中間夾層的基本組成元素之一。為了減少中間夾層對(duì)溫度的敏感性，有必要對(duì)瀝青的彈性和塑性行為進(jìn)行改善。應(yīng)用聚合物改性的瀝青能達(dá)到更好的效果，但相對(duì)來(lái)說(shuō)費(fèi)用較高，通常在非常惡劣的條件下使用這種改性瀝青，如在氣候特別冷的地區(qū)，或者裂縫移動(dòng)很明顯的舊路面等。一般情況下，土工織物施工時(shí)在其上下表面都涂一些瀝青，從而與罩面層和舊路面板相連接。

總之，中間夾層的力學(xué)效果在很大程度上依賴(lài)于其與舊路面以及瀝青罩面層的粘結(jié)性能，這種粘結(jié)必須是均勻、永久的。粘結(jié)性的好壞直接關(guān)系到罩面結(jié)構(gòu)的承載能力、穩(wěn)定性以及使用壽命等。

3、設(shè)置防裂結(jié)構(gòu)層

目前設(shè)置的防裂結(jié)構(gòu)層主要有瀝青碎石或級(jí)配碎石，我國(guó)目前正著力于大粒徑瀝青混合料的研究，其主要形式有適用于面層的嵌擠骨架-密實(shí)型結(jié)構(gòu)（空隙率3%-6%）和嵌擠骨架-空隙型結(jié)構(gòu)（空隙率大于15%）。前一種結(jié)構(gòu)形式的瀝青混合料通過(guò)增大粒徑，降低油量，在不增加造價(jià)的情況下，可以增加下面層的厚度，使瀝青路面層厚度達(dá)到18-20cm，從而增強(qiáng)了瀝青路面的抗車(chē)轍能力及減緩反射裂縫的發(fā)生。后一種結(jié)構(gòu)形式有利于基層的排水，對(duì)控制半剛性基層的反射裂縫起到一定的作用。

4、再生利用

熱拌與冷拌為拌制再生瀝青混合料的主要方式。冷拌再生瀝青混合料是在常溫下充分拌制舊料、新礦料及其他材料的方式。一般選取冷拌再生瀝青混合料對(duì)四級(jí)公路路面進(jìn)行翻修養(yǎng)護(hù)。熱拌再生瀝青混合因其高強(qiáng)度、路用性能良好在翻修養(yǎng)護(hù)施工中得到了廣泛應(yīng)用，通常被應(yīng)用于一、二、三級(jí)公路中下面層。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)公路建設(shè)規(guī)律，如公路建設(shè)規(guī)模達(dá)到相應(yīng)程度，道路管理部門(mén)的工作重心將轉(zhuǎn)移到養(yǎng)護(hù)管理方面，而大修將成為其工作的核心。作為我國(guó)公路修筑的主要路面結(jié)構(gòu)形式，半剛性路面在交通重荷下，逐漸呈現(xiàn)出破損現(xiàn)象。為此本文在充分了解半剛性路面裂縫類(lèi)型的基礎(chǔ)上，提出了科學(xué)有效的養(yǎng)護(hù)措施，為實(shí)現(xiàn)公路的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙洪利，劉慶鳳，巨云貞. 公路瀝青路面裂縫的成因與綜合處治研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2011（04）.

[2] 張滿(mǎn)海. 淺析瀝青路面裂縫的原因及防治[J]. 山西建筑， 2010， （34）.