半剛性基層路面裂縫焊接技術(shù)探討

劉 衛(wèi)

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

我國高等級公路最常用的結(jié)構(gòu)形式是瀝青混凝土面層+半剛性基層。研究表明，由于半剛性基層材料的脆性大，抗變形能力較差。在我國，很多高速路面投入使用一定年限后，在行車荷載和自然因素共同作用下，半剛性基層產(chǎn)生開裂形成路面表面裂縫，不僅影響美觀，大大降低路面平整度，嚴重的甚至導致水分下滲，破壞路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大幅降低基層承載力，導致路面破壞加劇，使用壽命大幅縮短。河南萬里路橋集團有限公司開發(fā)的路面裂縫焊接是一種先進的路面裂縫處治技術(shù)，有助于實現(xiàn)從根本上治愈裂縫病害。通過探測、選料、清掃、打孔、焊接、檢測等工序完成對路面基層裂縫的修復，將粘結(jié)劑與基層連接成有效結(jié)合的整體，避免由于基層裂縫導致路面結(jié)構(gòu)性破壞的出現(xiàn)。在裂縫焊接施工中，施工工藝簡單，無需加熱和掀開表面瀝青層，不受季節(jié)、氣溫和環(huán)境影響，生產(chǎn)成本低。裂縫焊接技術(shù)在連霍高速鄭州段、安徽界阜蚌高速、江西贛粵高速、湖南長沙繞城高速等路段進行了應用，有效阻止了外界雨水進入，裂縫沒有進一步發(fā)展，取得了顯著效果。本文筆者對路面裂縫焊接技術(shù)應用要點進行了總結(jié)，以期得到推廣和應用。

1 傳統(tǒng)處治方式

在我國高速公路中，路面裂縫是最常見病害之一，容易造成水分下滲破壞基層。在路面裂縫種類中，半剛性基層反射裂縫最不易處理，危害相當大，但發(fā)生最多。對于基層反射裂縫，在外部荷載作用下，在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部產(chǎn)生沖刷，產(chǎn)生的水損害造成基層松散破壞，進而導致路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，嚴重影響路面使用功能。

傳統(tǒng)的高速公路裂縫處治，日常養(yǎng)護多采用灌縫、封縫或嵌縫帶進行處理，大中修采用抗裂貼、稀漿封層、微表處、超薄磨耗層、罩面等技術(shù)。從使用效果來看，傳統(tǒng)的裂縫處治技術(shù)難以與路面形成有效結(jié)合的整體，僅實現(xiàn)了對表層的短期封水問題，且封水效果差、壽命短，對因裂縫產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性破壞問題(如圖1所示)并沒有解決。對病害嚴重路段進行銑刨重鋪或路面再生，但是施工成本高，工期長，需要開挖斷行，對通行影響大。

半剛性基層是我國高速公路最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。路面病害大多從基層產(chǎn)生，從基層向面層發(fā)展，這是我國路面裂縫的最主要特點。路基施工質(zhì)量也是造成基層和面層病害的原因之一。傳統(tǒng)的高速公路路面養(yǎng)護維修技術(shù)未能從根本上解決路基、路面基層病害，經(jīng)常出現(xiàn)前修后壞現(xiàn)象。

采用裂縫焊接技術(shù)時，通過使用專用設(shè)備全面掌握裂縫寬度及深度等參數(shù)，采取針對性措施使用專用焊縫設(shè)備從下向上對裂縫進行填充。在焊縫材料填充過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)所有路面裂縫縫隙的充分充填，將斷開的路面結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)為一個整體，裂縫病害確保從底基層、基層到面層得到一體化解決(見圖2)，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性修復路面裂縫的最有效措施。

2 裂縫焊接技術(shù)關(guān)鍵

通過采用路面裂縫焊接技術(shù)，使得焊縫材料從下向上對整個縫隙進行填充，有助于從根本上治愈裂縫。

2.1 路面裂縫無損檢測

使用探地雷達進行裂縫檢測，這是裂縫焊接技術(shù)的核心。對路面使用探地雷達進行無損檢測時，脈沖源產(chǎn)生周期性毫微秒信號，直接反饋給發(fā)射天線。經(jīng)由發(fā)射天線耦合到地下的信號，在傳播路徑上遇到非均勻體則產(chǎn)生反射信號。當探測到混凝土介質(zhì)中的裂縫或空洞時，雷達信號被反射，明顯增強回波信號幅度，在檢測剖面上形成明顯異常(見圖3,圖4)。

應用探地雷達技術(shù)，得到瀝青路面中的雷達波響應數(shù)值模擬圖，進而識別裂縫橫向位置、上端點深度和相對寬窄等特征，確定裂縫位置、深度、寬度。

2.2 路面裂縫焊接料

通過對無損檢測結(jié)果的分析，掌握裂縫所處位層及寬度、深度等參數(shù)，便于針對性的進行焊接料和施工工藝選擇，以確保裂縫焊接質(zhì)量。

目前成熟的裂縫焊接料主要是高分子材料和非拌和高分子混凝土，均無需加熱，能在常溫下進行施工，具有良好的滲透性和粘結(jié)性，具有一定彈性，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，壽命長。

2.3 焊接設(shè)備和施工

裂縫焊接技術(shù)分為普通焊接和無痕焊接兩大類。無痕焊接有熱焊接和冷焊接兩種類型。普通焊接后的路面比較美觀，采用接近原路面色澤的焊接料，且施工痕跡不明顯。

無痕焊接后與原路面一致，看不到裂縫處理痕跡。熱焊接采用路面裂縫熱焊液和路面裂縫熱焊專用設(shè)備；冷焊接采用路面裂縫冷焊液和路面裂縫冷焊專用設(shè)備。

根據(jù)裂縫所處層位及寬深度等的不同，可選擇噴涂、高壓和聚合施工工藝。將焊接料高壓注入路面裂縫中，在實現(xiàn)密實填充裂縫空隙基礎(chǔ)上，對因裂縫產(chǎn)生的基層局部松散或脫空(如圖5所示)一并解決，實現(xiàn)路面裂縫病害及裂縫次生病害的快速有效處治。

2.4 質(zhì)量檢測與驗收

通過鉆芯取樣觀察裂縫焊接效果，對基層芯樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗，對面層芯樣進行劈裂強度試驗。通過雷達無損檢測來測定焊接料對裂縫的填充密實度。通過滲水試驗確定裂縫焊接質(zhì)量。

3 施工操作要點

本文以某施工現(xiàn)場進行的裂縫無痕焊接為例說明其施工工藝。在該項目施工中，采用打孔方式將焊接料壓進半剛性基層裂縫中，從下向上進行裂縫修復，對面層焊接則采用耙松、拌和、碾壓等工藝實現(xiàn)無痕焊接。

主要施工流程：作業(yè)區(qū)封閉→裂縫檢測→施工放線→裂縫防護→鉆孔、清孔→下注漿管、安裝注漿帽→焊縫施工→現(xiàn)場清理→開放交通。在施工前，將施工段路面用掃帚清掃干凈，用高壓氣槍將裂縫吹干凈并清除其中雜物。

1)裂縫檢測。在進行焊接施工前，使用探地雷達對病害路段進行檢測，通過掌握裂縫綜合情況實現(xiàn)處治有的放矢。根據(jù)檢測結(jié)果確定處治方案、施工工藝、施工路段、施工區(qū)域、處治材料和設(shè)備等，通過試驗還需確定輸送孔布設(shè)間距，打孔深度和裂縫處治材料(焊接料)注入量等施工參數(shù)。在選擇路面處治材料時，一般雙組分高分子材料路面裂縫處治材料進行寬度小于4 mm裂縫的處治，使用非拌和微粒式雙組分高分子混凝土裂縫處治材料進行寬度大于4 mm裂縫的處治。2)輸送孔布設(shè)。根據(jù)裂縫走向，沿路面反射裂縫延伸方向平均布設(shè)焊接料輸送孔。孔距一般控制在1.2 m～1.5 m，裂縫較窄部位可適當加密?？字睆綖? cm，沖擊鉆鉆孔至裂縫底。要求孔位準確，鉆角垂直，將孔位誤差控制在0.05 m以內(nèi)，鉆孔深度超過設(shè)計深度。采用PVC管、銅管或鐵管作為輸送管，采用切割工具截取相應長度后，插入輸送孔中直至裂縫底部。3)裂縫焊接。在進行焊接料注射時，用夾具把注射槍與注射帽夾牢，配比儀按配比通過輸料管道將焊接料預聚體輸送到注射槍口，預聚體材料在注射槍口處混合，通過輸送管輸送到裂縫病害處。進行輸送壓力控制，一般控制在5 MPa。嚴格進行輸入量控制，待輸入量達標后，先將注射槍保險關(guān)閉15 s，再進行注射槍和注射帽分離。輸送孔使用密封膠進行封閉。在進行密封前，須進行密封膠加熱，加熱溫度控制在210 ℃以下。進行密封膠灌注時，要求與路面持平或比路面略低，須將高出路面部分整平。4)表面修整。封孔后，為確保裂縫兩端連接平順，要求對裂縫表面進行修整，保證裂縫兩端高差和平整度符合設(shè)計要求。進行質(zhì)量檢測與驗收，對不滿足施工質(zhì)量要求部位進行返工，直至達標。

4 結(jié)語

裂縫焊接技術(shù)適用性廣，對高速公路基層完好的瀝青面層和基層裂縫、半剛性基層瀝青路面貫穿面層和基層的反射裂縫以及任何結(jié)構(gòu)層位裂縫均可實現(xiàn)有效處治，實現(xiàn)對裂縫的結(jié)構(gòu)性修復。

在裂縫處治中，進行裂縫焊接技術(shù)的推廣和應用，發(fā)揮其施工快捷，無需養(yǎng)生的優(yōu)勢，顯著減少對交通的干擾，確保道路通行能力，且焊接料能隨面層和基層進行熱脹冷縮，處治好的裂縫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大大提高路面壽命。