高等級(jí)公路瀝青路面裂縫及養(yǎng)護(hù)措施技術(shù)研究

殷華甲

（甘肅省嘉峪關(guān)公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

1 瀝青路面裂縫原因分析

高等級(jí)公路瀝青路面在建成后，無論是半剛性或柔性基層，都會(huì)形成各種程度的裂縫，路面裂縫是高等級(jí)公路瀝青路面初期病害的主要表現(xiàn)形式。路面開裂不僅損害了路面的穩(wěn)定性與美觀，還影響了道路的行駛舒適度，并且很容易使外界水通過裂縫進(jìn)入路面內(nèi)部、瀝青面層、下承層，在車輛荷載反復(fù)碾壓下，進(jìn)一步損傷路面結(jié)構(gòu)，從而大大地降低了路面的使用性能，產(chǎn)生了唧漿、坑槽、龜裂等各類病害，使路基的穩(wěn)定性急劇下降，從而嚴(yán)重危害到了路面的使用壽命。路面裂縫問題不但會(huì)導(dǎo)致行車舒適性降低，還會(huì)威脅道路各結(jié)構(gòu)層的使用性能，使公路工程的使用年限大大降低。所以，要確立路面全壽命周期維修成本費(fèi)用最小化的宗旨，剖析路面裂縫形成的成因，并做好預(yù)防性養(yǎng)護(hù)應(yīng)對(duì)措施，在合適的時(shí)機(jī)，及時(shí)采用科學(xué)性的養(yǎng)護(hù)措施對(duì)其加以修補(bǔ)，從而避免了病害的逐步發(fā)展擴(kuò)大，延長了路面使用壽命，降低全周期維修成本費(fèi)用，從而改善了路面行車舒適度[1]。

2 高等級(jí)公路瀝青路面裂縫病害種類

2.1 橫向裂縫

在瀝青路面裂縫中，橫向裂縫是極為普遍和常見的一種病害形式，多在新鋪路面的2～7年產(chǎn)生。橫向裂縫開裂方向與公路中線方向呈垂直關(guān)系，其間距存在差異，有多項(xiàng)因素均會(huì)導(dǎo)致橫向裂縫出現(xiàn)。

第一，由于瀝青具有低溫條件下的硬脆特性，如果瀝青未達(dá)到適宜的氣候條件和使用條件的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)外界環(huán)境溫度突然出現(xiàn)下降時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致不同程度的裂縫出現(xiàn)，其開裂方向從頂面向內(nèi)部延伸。

第二，在瀝青路面鋪筑過程中，當(dāng)出現(xiàn)橫向施工縫處理不當(dāng)時(shí)，接縫不緊密，結(jié)合不良，將會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的橫向裂縫。

第三，半剛性基層施工中因配合比或者原材料等原因造成基層承載力不足，而導(dǎo)致基層產(chǎn)生的裂縫貫穿于瀝青路面，反映至路表面產(chǎn)生裂縫。

第四，橋涵臺(tái)背兩側(cè)的填料選擇不當(dāng)，壓實(shí)未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生固結(jié)或地基沉降，也會(huì)產(chǎn)生橫向裂縫[2]。

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫與公路中心線方向平行，縱向裂縫出現(xiàn)的原因包括外界荷載、施工接縫不當(dāng)及地基承載力不足等?？v向裂縫大多為單條裂縫，與公路車輛行駛方向一致，不同縱向裂縫的寬度及長度存在著明顯的差異。在外界荷載尤其是重復(fù)行車荷載作用力的影響下，瀝青路面將會(huì)出現(xiàn)疲勞損壞現(xiàn)象，這是導(dǎo)致出現(xiàn)縱向裂縫的主要原因，因此此類縱向裂縫主要發(fā)生在行車道的輪跡帶處。縱向溝槽回填時(shí)壓實(shí)不足而產(chǎn)生沉陷，加寬路段的新老路面交界處沉降不同都會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫。如果對(duì)此類縱向裂縫不進(jìn)行后續(xù)相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致龜裂現(xiàn)象發(fā)生。在瀝青路面建設(shè)期間，如對(duì)具有不同沉降量的基層或者路基不進(jìn)行規(guī)范的處理，將會(huì)使該區(qū)域不同部位有不同的承載力，則該部位的整體穩(wěn)定性難以滿足車輛通行要求，最終導(dǎo)致路面出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而引發(fā)縱向裂縫出現(xiàn)。在路面施工過程中，進(jìn)行梯隊(duì)作業(yè)和半幅施工作業(yè)時(shí)，建議當(dāng)天進(jìn)行縱向施工接縫的熱接，有利于接縫質(zhì)量。如對(duì)縱向施工接縫處治不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫[3]。

2.3 塊狀裂縫

塊狀裂縫是指一條縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀裂隙。除了外界溫度變化和下承層反射裂縫對(duì)塊狀裂縫產(chǎn)生影響之外，瀝青路面在外界耦合環(huán)境下的長期老化也是重要的影響因素。瀝青的長期老化導(dǎo)致瀝青混合料中的瀝青飽和度減少，瀝青質(zhì)增多，使瀝青的黏聚力較小，導(dǎo)致瀝青混合料的強(qiáng)度降低，在行車荷載的反復(fù)作用下，導(dǎo)致路面局部產(chǎn)生塊狀裂縫。

2.4 反射裂縫

基層發(fā)生裂縫后，在溫度冷熱變化和車輛荷載的作用下，基層裂縫會(huì)隨著公路使用年限的增加，逐漸反射到瀝青面層并顯現(xiàn)出來，瀝青面層的裂縫位置與基層裂縫位置基本相當(dāng)，半剛性基層反射裂縫以橫向裂縫為主。當(dāng)原瀝青路面加鋪瀝青結(jié)構(gòu)層時(shí)，如果不對(duì)原路面裂縫進(jìn)行徹底和有效的處治，原瀝青路面裂縫會(huì)反射出來，影響加鋪效果和質(zhì)量。

3 高等級(jí)公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施

3.1 開槽灌縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

開槽灌縫對(duì)路面裂縫修復(fù)和封縫效果好，使用時(shí)間長，是目前路面裂縫處理非常有效的常用的手段和措施。瀝青灌縫膠常態(tài)下為固體，熔化后形成高黏結(jié)性和柔韌性的化合物，冬季低溫抗裂，夏季高溫不流動(dòng)，在施工溫度下具有很好的流動(dòng)性，灌縫后可有效減少瀝青路面低溫收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，延長路面使用壽命。通常認(rèn)為在春季和秋季進(jìn)行灌縫處治，因?yàn)槭艽藭r(shí)溫度的影響裂縫間隙最大，而對(duì)于北方地區(qū)，每年的三月初至四月中旬進(jìn)行灌縫則效果最佳。北方地區(qū)寒冷型灌縫膠要滿足以下材料性能指標(biāo)要求：軟化點(diǎn)≥80oC，錐入度9～15mm，流值≤5mm，彈性恢復(fù)30%～70%，-30oC 低溫拉伸3 次循環(huán)通過等。普通型、低溫型、嚴(yán)寒型灌縫膠材料技術(shù)指標(biāo)參考《路面加熱型密封膠》（JT/T 740—2015）。

瀝青路面的開槽灌縫主要依靠養(yǎng)護(hù)工人的手工操作和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工，由于養(yǎng)護(hù)工人能力、水平和工作態(tài)度不同，導(dǎo)致瀝青路面開槽裂縫處治效果參差不齊。同時(shí)，不規(guī)范的開槽灌縫施工，不但不能封閉裂縫，反而經(jīng)過開槽使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，致使路面水和砂石等對(duì)路面造成破壞，造成公路養(yǎng)護(hù)資金浪費(fèi)。為消除開槽灌縫質(zhì)量通病，提高灌縫水平，保證灌縫質(zhì)量，開槽灌縫應(yīng)規(guī)范操作。灌縫前要充分了解并掌握路面結(jié)構(gòu)形式、路面病害類型、路面病害成因、病害嚴(yán)重程度、病害規(guī)模大小[4]。

現(xiàn)場(chǎng)灌縫前保證灌縫機(jī)和開槽機(jī)保持良好的機(jī)械性能，并按照裂縫的深度和寬度，對(duì)開槽機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，開鑿出足夠的空間容納灌縫材料。開槽是為了清理在縫隙處容易松動(dòng)的材料，使灌縫膠與路面內(nèi)部有干凈整齊的黏結(jié)平面，以便提高灌縫膠與原路面的連接效果。在清縫時(shí)，用吹風(fēng)機(jī)將槽內(nèi)的碎渣及裂縫兩側(cè)至少20cm 范圍內(nèi)的灰塵清掃干凈，開槽時(shí)在槽口兩側(cè)殘留下來的沒有被開槽機(jī)打掉但已經(jīng)松動(dòng)的路面、碎屑用鋼刷、鋼棍等工具清理干凈，確保槽口、裂縫里所有松散的雜質(zhì)全部清除干凈，開槽后的槽口應(yīng)有足夠的空間容納更多的灌縫膠并且使膠能到達(dá)裂縫底部，灌縫時(shí)要保證槽內(nèi)干燥，將灌縫膠加熱到施工溫度，用灌縫機(jī)上帶有刮平器的壓力噴頭將灌縫膠均勻地灌入槽內(nèi)，應(yīng)將噴嘴插入槽底內(nèi)部，均勻緩慢的擠壓膠液，從槽底向上灌入，確保灌縫膠液飽滿。灌縫時(shí)灌注中心線應(yīng)于與裂縫和開槽中心線一致，灌縫工作要連續(xù)進(jìn)行，不得錯(cuò)位和中斷，要在裂縫表面形成兩邊薄中間厚的膠帶。并降裂縫兩側(cè)部分溢出的灌縫膠拖抹成一定寬度的帶狀條，對(duì)槽口內(nèi)部灌縫膠起到增強(qiáng)和保護(hù)作用，當(dāng)路表面的灌縫膠被車流磨損后，仍能保持良好的密封效果[5]。

灌縫后帖封寬度為25mm，即灌縫后的灌縫膠寬度比開槽后的凹槽兩側(cè)各寬出25mm，貼縫厚度為3mm，即比原路面高出3mm。灌縫后灌縫膠膠帶外觀應(yīng)薄厚一致，無露底和擁包現(xiàn)象；灌縫膠膠帶應(yīng)寬度一致，邊緣齊整順暢，無外流和撒膠情況，無污染路面情況；灌縫膠膠帶應(yīng)表面光滑、平順，無輪胎碾壓痕跡和劃痕。開槽灌縫結(jié)束后，應(yīng)該將遺留在路面的泥土、碎渣等雜物清理干凈，待灌縫膠膠帶溫度低于50oC 后方可通車。若想提前快速通車，可在灌縫膠上撒細(xì)沙或石屑，即可開放交通。

3.2 貼縫帶貼縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

瀝青路面的貼縫帶，主要是由基質(zhì)瀝青、改性劑、穩(wěn)定劑等原材料，經(jīng)過特定工藝加工而成的一種具有黏合力和柔韌性的道路裂縫修復(fù)材料，屬于自黏型的材料，在常溫下就可使用，防水性能良好，封縫效果較好。裂縫貼滿足以下材料性能指標(biāo)：軟化點(diǎn)≥75oC，錐入度≥3mm，轉(zhuǎn)彎翹曲度≤50%，碾壓后的厚度≤2.7mm，-20oC 低溫?zé)o開裂，-20oC 低溫拉伸量≥3mm，黏結(jié)強(qiáng)度≥0.2MPa。 貼縫帶的常用規(guī)格寬度為30mm、40mm、60mm，厚度為2.5mm、3mm、4mm，也可按照實(shí)際需求訂做貼縫帶的標(biāo)準(zhǔn)寬度與厚度。貼縫帶的主要優(yōu)勢(shì)是施工簡(jiǎn)單快捷，柔性施工，無需機(jī)械設(shè)備，無需加熱，經(jīng)濟(jì)使用，適用于不同規(guī)格的裂縫。如果沒有其他工具，可以徒手施工，而且施工速度快，沒有揚(yáng)塵和燃料的損耗，既環(huán)保又節(jié)能，低碳環(huán)保，且對(duì)交通影響小[6]。

貼縫作業(yè)前首先找出路面裂縫，將路面裂縫和裂縫兩側(cè)各20cm 范圍內(nèi)的路面清掃干凈，保證裂縫表面平整、干燥，無油跡及其他污物。然后剪取長度稍長于裂縫長度的貼縫帶，將貼縫帶反面的隔離紙揭去，在常溫下晾曬約5～6min 后，再將貼縫帶聚丙烯織物的一面朝上，用手按壓貼縫帶，若遇不規(guī)則的裂紋，可用剪刀將貼縫帶剪斷，按裂縫走向跟蹤粘貼。粘貼完后，用鐵滾碾壓貼縫帶，確保貼縫帶與原路面平順且緊密結(jié)合，檢查粘貼完的貼縫帶無褶皺后，無需養(yǎng)生，即可開放交通。目前路面養(yǎng)護(hù)中使用的新型裂縫貼中間有凸起結(jié)構(gòu)，通過車輛核載的反復(fù)長期碾壓，可以擠壓嵌入到瀝青路面裂縫中，表面無裂隙，外觀整齊，很好的防止了雨水和雪水滲入裂縫。自適應(yīng)裂縫寬度，因溫度改變產(chǎn)生的變化。裂縫貼與原瀝青路面黏接牢固，形成整體，沒有任何脫落情況，也沒有跳車現(xiàn)象，不會(huì)影響行車舒適性，冬季除雪時(shí)裂縫貼也不會(huì)受推板和滾刷的影響而脫落。質(zhì)量較好的裂縫貼，有很好的柔韌性，可跟隨裂縫走向隨意彎曲。如需冬季粘貼裂縫帶，則用腳輕踩即可緊緊黏附于路面，和原路面無剝離，無推移現(xiàn)象發(fā)生[7]。

3.3 瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)

瀝青路面在長期使用過程中，必然會(huì)產(chǎn)生裂縫、車轍、坑槽等病害，此外，隨著瀝青路面使用時(shí)間的不斷增長，路面結(jié)構(gòu)性能進(jìn)一步衰減，最終對(duì)瀝青路面的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的威脅，如果重新進(jìn)行瀝青路面鋪筑工作，將會(huì)消耗大量的人力物力。瀝青路面通過現(xiàn)場(chǎng)加熱再生方式進(jìn)行就地加熱、耙松、混合新混合料、攤鋪、壓實(shí)等連續(xù)作業(yè)過程，將路面一次性成型，既對(duì)再生能源進(jìn)行了利用又方便快捷的進(jìn)行了路面病害處理。當(dāng)僅僅是瀝青路面上面層發(fā)生了裂縫、泛油、車轍、坑槽等病害問題時(shí)，就可以采用就地?zé)嵩偕姆绞竭M(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)。瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)熱再生技術(shù)施工簡(jiǎn)單、具有對(duì)公路交通運(yùn)行干擾小、節(jié)約成本、節(jié)約時(shí)間、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 其他路面裂縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)

對(duì)于寬度在5mm 以下的路面裂縫，可以采用灌縫膠對(duì)裂縫頂端進(jìn)行抹縫或使用改性瀝青進(jìn)行封縫的方法。在修復(fù)養(yǎng)護(hù)維修工程實(shí)施過程中，為防止原路面裂縫反射，可采用加鋪碎石應(yīng)力吸收層、土工織物應(yīng)力吸收層、粘貼抗裂基布等方法處治路面裂縫。

4 高等級(jí)公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)比較

4.1 開槽灌縫

開槽灌縫優(yōu)點(diǎn)是開槽灌縫對(duì)裂縫修復(fù)效果好，使用時(shí)間長，是目前裂縫處理比較傳統(tǒng)的方法?？捎糜跈M縫、縱縫、龜裂等各種規(guī)則裂縫和不規(guī)則裂縫的處理。灌縫膠加熱后能和路面內(nèi)部形成黏結(jié)平面，使灌縫膠與原路面緊密連接。

開槽灌縫缺點(diǎn)是破壞了瀝青路面結(jié)構(gòu)，窄縫經(jīng)過開槽變成了寬縫，如果灌縫操作不規(guī)范，灌縫質(zhì)量不保證，對(duì)原路面的破壞更大。灌縫施工過程中有高溫燙傷的可能。灌縫結(jié)束后，需要等待灌縫膠溫度從195oC 降低至50oC，春秋季降溫時(shí)間約為2～3h，冬季降溫時(shí)間約為1h，開放交通較慢。灌縫施工前需對(duì)灌縫膠提前預(yù)熱，經(jīng)過2h 以上的時(shí)間才能使灌縫膠加熱到施工時(shí)所需的溫度，寒冷季節(jié)預(yù)熱需要更長時(shí)間。

4.2 貼縫帶貼縫

貼縫帶貼縫的優(yōu)點(diǎn)為施工簡(jiǎn)單快捷，無需購置和投入專業(yè)設(shè)備。不破壞和損傷瀝青路面結(jié)構(gòu)。開放交通時(shí)間快，交通影響小，可用于匝道和小半徑彎道等路面較窄處的裂縫處治。處治裂縫養(yǎng)護(hù)成本低，若裂縫集中，養(yǎng)護(hù)成本將進(jìn)一步降低。

貼縫帶貼縫的缺點(diǎn)是貼縫帶對(duì)不規(guī)則裂縫的處治效果欠佳；冬季施工時(shí)與路面黏結(jié)不緊密。

5 結(jié)語

在瀝青路面投入使用后，受交通荷載、環(huán)境因素、材料因素的影響以及施工不當(dāng)留下的潛在隱患，裂縫問題極易出現(xiàn)，這不但會(huì)使得公路工程使用年限受到影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響人民群眾的安全便捷出行。所以，必須要確立整個(gè)壽命期成本最小化的養(yǎng)護(hù)理念，并采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、規(guī)范性的選用原材料、高標(biāo)準(zhǔn)化的施工，尤其是在運(yùn)營后期要適時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)與維修等手段預(yù)防并控制瀝青路面裂縫病害的產(chǎn)生。