半剛性基層瀝青路面反射裂縫危害及病害處理工藝

劉躍生

（廣東能達高等級公路維護有限公司，廣東 廣州 510000）

半剛性基層兼具強度高、穩(wěn)定性好、施工便捷、成本低等多重特點，是高等級公路中至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)。但由于該處易出現(xiàn)反射裂縫等可影響瀝青路面正常使用的病害，因此需加深對反射裂縫的認識，并采取相應的處理工藝，以保證半剛性基層的質(zhì)量。

1 工程概況

揭普惠高速公路工程中，某段單幅出現(xiàn)0.361km的病害，包含破損、唧漿、平整度不足等，不利于車輛的安全通行。此外，未罩面路段單幅37.255km、東港互通和池尾互通處的匝道普遍存在較明顯的反射裂縫。故而，加強對病害的處治具有必要意義。

2 反射裂縫產(chǎn)生機理和擴展形式

半剛性基層瀝青路面作為高等級公路的重要組成部分，其反射裂縫具體包括兩方面的內(nèi)容：

（1）基層材料因為受到溫度等因素的影響發(fā)生了溫縮和干縮現(xiàn)象，并在此情況下沿裂縫向面層上方反射后產(chǎn)生了裂縫。

（2）行車荷載作用直接導致了半剛性基層瀝青路面底面完整性不足，且該處的裂縫通過已開裂的半剛性基層逐步上升并延伸，從而出現(xiàn)了裂縫。

在整個發(fā)生機制中，半剛性基層開裂是先決條件，行車荷載、溫濕度等因素均是附加條件，在各方條件的共同作用下，導致了瀝青路面的開裂現(xiàn)象。

2.1 裂縫的產(chǎn)生機理

（1）溫縮機理。無機結(jié)合穩(wěn)定料是重要組成材料，包含固相、液相和氣相三部分?；旌狭蟽?nèi)部的大空隙為自由水的賦存提供了空間，毛細水則主要分布在毛細孔和膠凝孔內(nèi)，各固體的表面附著部分結(jié)合水，晶胞與膠凝無層間集中分布大量的層間水。無機結(jié)合料表現(xiàn)出不同程度的溫縮機理，具體取決于礦物單元含量、結(jié)構(gòu)強度。在導致溫度收縮的各類因素中，水的影響較為顯著，且在非飽水狀態(tài)時體現(xiàn)得更為明顯。具體來說，通過擴張作用以及冰凍作用，水將對無機結(jié)合料的使用效果造成影響，而各類內(nèi)部組成材料中又以石灰類材料的受影響程度最明顯，水泥受影響最小。

（2）干縮機理。伴隨材料濕度的下降，其體積將表現(xiàn)出收縮的變化趨勢，若存在干燥收縮現(xiàn)象，則會導致半剛性基層穩(wěn)定性不足，同時也將伴有不同程度的開裂。與溫縮系數(shù)相比，干縮系數(shù)明顯超過該值，通?？蛇_10倍之多。其中，養(yǎng)生條件欠佳是半剛性基層施工中普遍存在的問題。在抗拉強度尚未提高至特定水平的情況下，若此時基層發(fā)生大范圍失水現(xiàn)象，將導致基層內(nèi)部的干縮應力較正常狀態(tài)明顯增加，從而出現(xiàn)干縮裂縫。

2.2 裂縫的擴展形式

半剛性基層出現(xiàn)裂縫后，后續(xù)受到溫度應力、行車荷載等多方面因素的影響，將導致裂縫持續(xù)發(fā)展，且逐步向上延伸。對于這一情況，若缺乏合理的處理措施，則面層表面將產(chǎn)生裂縫。一般來說，裂縫擴展包含撕裂、剪裂、拉裂三種模式，具體如圖1所示。

圖1 裂縫的開裂模式

半剛性基層在使用中會受到荷載的持續(xù)性作用。而荷載量及具體作用方式上存在差異，表現(xiàn)出的裂縫擴展形式也不盡相同。以交通荷載為例，其在不同裂縫處出現(xiàn)的擴展現(xiàn)象如圖2所示。結(jié)合圖2展開分析：虛線為基層裂縫，箭頭反映的是所在道路的車輛行駛方向?？梢园l(fā)現(xiàn)，縱向裂縫存在三級破壞，此現(xiàn)象的出現(xiàn)與行車荷載作用于縱向裂縫端部有關(guān)；溫差變化也將對裂縫的擴展造成影響，并在冬季大幅度降溫時體現(xiàn)得更為明顯，此時溫度應力為拉應力，在其作用下出現(xiàn)Ⅰ型裂縫擴展形式。

圖2 不同行車荷載位置與開裂模式的關(guān)系

根據(jù)上述分析得知，半剛性基層路面反射裂縫的出現(xiàn)主要源于溫差和濕度兩方面原因，即溫縮與干縮開裂現(xiàn)象，而裂縫的尖端伴有較明顯應力重分布現(xiàn)象，導致該處的應力過度集中和與之相近的面層最先開裂。不僅如此，其后續(xù)因行車荷載等方面作用而受到的影響，造成其瀝青面層狀態(tài)逐步惡化且裂縫向上擴展，并于一段時間后形成反射裂縫。當其完全穿透瀝青面層時，則會嚴重破壞道路完整性。

3 反射裂縫對瀝青路面的危害

3.1 結(jié)構(gòu)方面

裂縫是在膨脹或收縮作用下而產(chǎn)生的病害。由于瀝青路面直接與外界接觸，因此其運營環(huán)境更為復雜，也是裂縫的主要發(fā)生區(qū)域。裂縫的出現(xiàn)破壞了結(jié)構(gòu)完整性，而各類裂縫對路面的影響程度具有差異性。當缺乏合理的處理措施時，將導致裂縫向整個道路結(jié)構(gòu)層延伸，使各層面都受到損壞。

3.2 安全方面

安全是公路工程的首要追求目標。其中，道路施工質(zhì)量是保證公路工程安全的重要因素之一，會對其造成明顯影響。若在公路工程中出現(xiàn)反射裂縫，會嚴重破壞瀝青路面的完整性，增加車輛行駛的安全隱患。相關(guān)調(diào)查表明，在各類交通事故的成因中，因路面質(zhì)量而導致的交通事故占總量的10%～15%。

瀝青路面一旦發(fā)生裂縫，將導致局部出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，使得路面平整度不足，間接造成了車輛行駛過程中穩(wěn)定性的缺乏，故而在車速較快時，極容易發(fā)生安全事故。

4 半剛性基層裂縫處理工藝

4.1 反射裂縫無損檢測

準確掌握反射裂縫的情況是實現(xiàn)有效處理的首要前提，此處借助探地雷達加以檢測。其工作原理具體如下：

（1）配置主機，發(fā)揮出控制的作用，促使脈沖源運行，向待測物發(fā)出毫微秒信號，將產(chǎn)生的信息及時反饋給反射天線。

（2）在信號傳輸途中若遇到非均勻體，則會產(chǎn)生反射信號，位于地面上的接收天線在獲得信號后到達接收機，執(zhí)行整形和放大操作，再借助電纜傳輸至雷達主機與微機，使所產(chǎn)生的信息得到完整的記錄。

（3）通過對原始數(shù)據(jù)的獲取與分析，可以呈現(xiàn)地下目標的具體參數(shù)，包含深度、方位等多個方面。

4.2 反射裂縫焊縫材料

根據(jù)該工程的實際情況，焊材選擇的是雙組份高分子合成材料，其對施工條件的要求相對較低，常溫時也可以直接用于施工作業(yè)，省去了加熱環(huán)節(jié)，具有較強的黏結(jié)性。此外，雙組份高分子合成材料還具有較高的滲透性和膨脹性，因此在細小裂縫處理時可行性較高，可保證焊接效果。該材料的彈性表現(xiàn)良好，能與半剛性基層的溫縮變形特征相協(xié)同，且經(jīng)過焊接處理后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，使裂縫處治效果總體滿足要求，并減少后續(xù)的返工行為，無需投入過多的人力與財力。

4.3 反射裂縫施工工藝

相較于傳統(tǒng)裂縫處理工藝，該工程采用了更為新型的施工工藝，有效填實了細小裂縫和支縫。反射裂縫病害的處理是一項系統(tǒng)性工作，包含多個施工環(huán)節(jié)：

（1）裂縫檢測。采取探地雷達檢測的方式，全方位掌握反射裂縫的實際特點，如所處位置、方向、深度等，保證所得數(shù)據(jù)的準確性，以給反射裂縫的處理提供可行參考。

（2）施工放線。結(jié)合反射裂縫的檢測結(jié)果，采取合適的孔位布設(shè)方案，合理控制孔的間距，正常情況下以50～100cm為宜。針對寬度較小的裂縫，則要適當縮小鉆孔間距。

（3）鉆孔。確定好孔位后，使用電鉆在該處向下鉆進成孔，確保鉆孔可觸及裂縫底部。

（4）清孔。鉆孔期間產(chǎn)生的雜物易堆積在孔內(nèi)，使用高壓氣槍清理，避免鉆孔堵塞現(xiàn)象，給后續(xù)施工提供良好條件。

（5）下輸料管。以瀝青面層厚度為參考，選擇合適長度的熟料管，并將其布設(shè)到位。

（6）安裝注漿帽。參考輸送料口的規(guī)格，選擇與之相配套的注漿帽，使兩者有效連接，不可出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

（7）注射焊縫料。注漿帽需要穩(wěn)定在注料槍上，可采取設(shè)置夾具的方式，以保證注漿帽的穩(wěn)定性，向裂縫內(nèi)注射焊接料，經(jīng)過化學反應后固結(jié)。

（8）封孔。順利注入焊縫料后，再使用適量的冷布料封孔，隔絕外界雨水。

（9）開放交通。檢查裂縫的處理效果，若滿足要求即可開放交通。

5 結(jié)語

綜上所述，半剛性基層瀝青路面在多因素共同作用下，較易出現(xiàn)反射裂縫，嚴重影響了道路的完整性，一定程度上增加了車輛通行過程的安全隱患。對此，設(shè)計單位要深入現(xiàn)場勘察，并根據(jù)實際情況提出科學的加固方案，有效處理裂縫病害，以更好地維持道路的正常使用狀態(tài)。