道路橋梁工程中瀝青路面裂縫處理施工技術(shù)研究

文/楊志安

1 前言

道路橋梁工程在建設(shè)與運(yùn)營期間，道路結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量一直都是施工及養(yǎng)護(hù)所關(guān)注的重點(diǎn)，而道路橋梁瀝青路面出現(xiàn)裂縫的原因有很多，如路面行駛荷載力影響、路面所處環(huán)境溫度變化、瀝青材料性能、施工技術(shù)操作等。當(dāng)路面形成裂縫問題之后，會嚴(yán)重影響路面車輛行駛的舒適性與安全性，相關(guān)施工人員需要及時(shí)對瀝青路面的裂縫進(jìn)行修復(fù)處理，并建立裂縫預(yù)防的意識，從而強(qiáng)化瀝青路面的質(zhì)量和安全性能。

2 道路橋梁工程中瀝青路面常見的裂縫問題

2.1 疲勞裂縫

疲勞裂縫在瀝青路面結(jié)構(gòu)當(dāng)中發(fā)生的概率比較高，道路橋梁工程在建設(shè)完成投入使用之后，路面結(jié)構(gòu)需要長期承受車輛行駛施加的動荷載、摩擦力等拉壓作用，尤其是我國交通運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，道路交通量呈倍數(shù)遞增，使得瀝青路面常年承受愈加繁重的外界應(yīng)力作用。路面結(jié)構(gòu)在長時(shí)間使用后，瀝青混合料就會發(fā)生質(zhì)變，疲勞強(qiáng)度隨之降低，直至結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度小于車輛行駛產(chǎn)生的應(yīng)力水平，道面就會因疲勞而開裂。疲勞裂縫會影響瀝青結(jié)構(gòu)的彈性模量，進(jìn)而減少瀝青路面使用的壽命[1]。對于疲勞裂縫，相關(guān)施工人員需要及時(shí)處理，必須對道面結(jié)構(gòu)組合及材料組成進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不然裂縫問題會愈演愈烈，嚴(yán)重影響路面使用質(zhì)量。

2.2 反射裂縫

道路橋梁工程路面中包含多層結(jié)構(gòu)，路面基層結(jié)構(gòu)與路面結(jié)構(gòu)之間在施工期間需要較長時(shí)間的黏合，才能形成完整、堅(jiān)實(shí)的路面結(jié)構(gòu)。但是在其黏合的過程中，基層結(jié)構(gòu)的性能會受環(huán)境氣候如溫、濕度水平等的影響而開裂，這種開裂會反射到面層表面使面層開裂。另外，由于瀝青材料材質(zhì)的特殊性，當(dāng)施工所處的環(huán)境溫度水平比較高的情況下，柔韌性較好，能抵抗相應(yīng)的變形，不會產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫；但是當(dāng)環(huán)境溫度較低的情況下，面層的脆性就會增加，柔韌性明顯降低，面層應(yīng)力收縮，從而加速反射裂縫的形成。此外，還有一種情況，就是路面的基層結(jié)構(gòu)與面層結(jié)構(gòu)之間沒有充分黏合，這樣路面使用過程中在多種應(yīng)力的反復(fù)作用下，沒有充分黏合的區(qū)域就更容易產(chǎn)生反射裂縫問題。

2.3 溫度裂縫

溫度裂縫問題在道路橋梁瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中比較常見，瀝青路面中的多個(gè)結(jié)構(gòu)層由于應(yīng)用材料性能的不同，在溫度變化的作用下會產(chǎn)生差異性變化，另外不同的材料導(dǎo)熱性能也不同，會使各個(gè)結(jié)構(gòu)層之間產(chǎn)生大小、方向均不一致的作用力，由此結(jié)構(gòu)層便會產(chǎn)生收縮及膨脹變形，從而影響結(jié)構(gòu)之間的黏合效果。當(dāng)溫度變化較大或者較為頻繁的時(shí)候，變形產(chǎn)生的應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)層之間的黏結(jié)力時(shí)就會產(chǎn)生裂縫。溫度裂縫問題也分為兩種：一種是低溫收縮裂縫，在瀝青路面所處環(huán)境經(jīng)常低溫的情況下會比較容易發(fā)生；另一種是溫度疲勞裂縫，在溫度差異變化頻繁的環(huán)境中容易出現(xiàn)，特別是在早晚溫差大的地區(qū)，發(fā)生概率更高。

3 道路橋梁工程中瀝青路面裂縫誘發(fā)的因素分析

道路橋梁工程中，瀝青路面裂縫問題的形成都是受其誘發(fā)因素的影響，因此我們要對誘發(fā)因素進(jìn)行掌握，從而有針對性地對誘發(fā)因素進(jìn)行防控，有效處理裂縫。下面本文就對道路橋梁工程中瀝青路面裂縫誘發(fā)的因素進(jìn)行分析。

3.1 荷載因素

近些年，國家在交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)上的規(guī)劃和建設(shè)力度持續(xù)加大，道路橋梁工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)也更加復(fù)雜，路面是直接與車輪接觸的結(jié)構(gòu)，大量、反復(fù)、繁重的行車荷載會對路面結(jié)構(gòu)施加持續(xù)的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，同時(shí)車輪與路面之間還存在更為持久的摩擦力作用，路面的結(jié)構(gòu)層的整體性能持續(xù)受到不良的影響，內(nèi)部性能和強(qiáng)度、硬度等參數(shù)無法保持靜力狀態(tài)下的平衡，從而誘發(fā)路面出現(xiàn)裂縫問題。另外，瀝青路面的應(yīng)用荷載能力有一定的范圍限制，在實(shí)際道路橋梁工程建設(shè)中，相關(guān)人員還需要根據(jù)后期工程使用的交通量規(guī)模、交通結(jié)構(gòu)等情況進(jìn)行分析，準(zhǔn)確計(jì)算路面荷載能力，從設(shè)計(jì)上強(qiáng)化瀝青路面結(jié)構(gòu)的承載能力，降低車輛荷載對瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響效果，以此有效預(yù)防裂縫問題。

3.2 環(huán)境因素

瀝青路面由于瀝青材質(zhì)本身的特性問題，受溫度的影響作用較為明顯。道路橋梁工程建設(shè)遍及我國大江南北，從雪山到沙漠、從峽谷到平原到盆地，各地區(qū)的溫濕度差異巨大，并且在道路使用期間季節(jié)變化、晝夜變化等都會存在溫度變化。瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)承受著不同的溫濕度作用，結(jié)構(gòu)的性能、各層結(jié)構(gòu)之間的銜接都無法保持穩(wěn)定、堅(jiān)固的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會直接產(chǎn)生變形、作用力改變等行為，當(dāng)溫度變化使得結(jié)構(gòu)的變化超過穩(wěn)固性承受能力，就會產(chǎn)生變形與裂縫的問題。針對這一問題，相關(guān)人員主要應(yīng)明確結(jié)構(gòu)因溫度形成的抗力阻礙特性，掌握裂縫發(fā)育的程度，因地制宜地采取不同的處理措施。

3.3 材料因素

瀝青混凝土原材料的質(zhì)量性能、拌和后的混合料質(zhì)量性能，都會對實(shí)際施工構(gòu)建的瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量性能水平產(chǎn)生影響[2]。瀝青混合料中包含有機(jī)瀝青、無機(jī)礦物骨料等多樣化的原材料，另外關(guān)于瀝青材料的使用有對應(yīng)的道路橋梁工程材料相關(guān)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)文件，且對各種型號、種類、規(guī)格的瀝青材料使用都有明確的要求。但是通常情況下，因道路橋梁工程施工工期緊迫，施工團(tuán)隊(duì)在材料質(zhì)量控制方面容易疏忽甚至不嚴(yán)密，沒有對瀝青材料按規(guī)定的抽檢頻率進(jìn)行質(zhì)檢，容易使質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的材料就投入施工中。一旦原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，瀝青混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)水平也很有可能會低于工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，如延展性會比較差，骨料與瀝青之間的黏合效果就無法達(dá)到理想的狀態(tài)，在外界環(huán)境因素的影響下，增加裂縫產(chǎn)生的概率。此外，骨料的質(zhì)量對于瀝青混合料的質(zhì)量也有顯著影響，骨料強(qiáng)度、壓碎值等參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的話，瀝青路面裂縫形成的速率會進(jìn)一步加快。

3.4 施工操作因素

瀝青路面施工包含混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等多項(xiàng)環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)之間相互銜接。拌和不均勻、拌和時(shí)間不夠、運(yùn)輸?shù)缆仿窙r不良、鋪筑的平整度不足、壓實(shí)度不夠?qū)е聦娱g黏結(jié)不牢、接縫處理不當(dāng)?shù)?，都屬于瀝青路面裂縫問題誘發(fā)的施工操作因素。尤其是瀝青路面結(jié)構(gòu)的平整性沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)理想狀態(tài)下，車輛行駛平穩(wěn)性無法得到保障，另外再加上車輛不斷對路面結(jié)構(gòu)施加荷載應(yīng)力，形成明顯的坑洼，路面表面出現(xiàn)坡度較大的凹凸區(qū)域，高低起伏的交界處會首先出現(xiàn)裂縫，并且演變得越來越嚴(yán)重，逐漸發(fā)展成深層甚至斷層裂縫。

3.5 攤鋪機(jī)械設(shè)備使用不當(dāng)

在瀝青路面施工中，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，規(guī)范操作攤鋪機(jī)械設(shè)備是施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。在具體施工過程中，攤鋪機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不相符或者攤鋪設(shè)備在施工時(shí)出現(xiàn)故障等，都屬于攤鋪機(jī)械設(shè)備使用不當(dāng)范疇，都會導(dǎo)致路面施工質(zhì)量出現(xiàn)問題。而攤鋪施工一旦開始運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，一般情況下不能停頓，若是在施工中攤鋪設(shè)備沒有連續(xù)作業(yè)，無論是如何停頓都會導(dǎo)致攤鋪的瀝青材料溫度下降，甚至因停頓時(shí)間過長而聚集成塊，進(jìn)而不能碾壓密實(shí)、結(jié)合不良，或者路面冷卻效果不佳而出現(xiàn)明顯的碾壓輪跡情況，在后期瀝青路面使用過程中勢必會誘發(fā)裂縫問題。

4 道路橋梁工程中瀝青路面裂縫處理技術(shù)應(yīng)用分析

路面裂縫對道路交通安全運(yùn)行的影響較大，相關(guān)施工人員需要及時(shí)采取有效的施工技術(shù)處理措施，有效處理裂縫問題。近幾年，隨著施工技術(shù)不斷創(chuàng)新突破，裂縫處理技術(shù)得到了實(shí)質(zhì)性發(fā)展，且應(yīng)用效果良好。下面本文就對道路橋梁工程中的瀝青路面裂縫處理技術(shù)應(yīng)用展開分析。

4.1 養(yǎng)護(hù)技術(shù)

道路橋梁工程在后期運(yùn)營期間的路面養(yǎng)護(hù)是運(yùn)營管理的重要任務(wù)。在養(yǎng)護(hù)期間，相關(guān)人員應(yīng)采用科學(xué)、高效的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量性能，降低瀝青路面裂縫出現(xiàn)的概率，在裂縫問題出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行及時(shí)有效的修復(fù)，以保證路面行駛安全，延長路面結(jié)構(gòu)的使用壽命期限。在道路橋梁養(yǎng)護(hù)管理時(shí)，要重視瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，如采用新型化的養(yǎng)護(hù)設(shè)備，并定期保養(yǎng)，同時(shí)對管養(yǎng)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)，創(chuàng)新管養(yǎng)模式，并及時(shí)更替陳舊技術(shù)及設(shè)備。另外，在設(shè)計(jì)及施工階段，重視裂縫的預(yù)防工作，結(jié)合道路所處環(huán)境及路面等級、交通量規(guī)模等實(shí)際情況，對養(yǎng)護(hù)方案進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，做好裂縫預(yù)防養(yǎng)護(hù)處理計(jì)劃，隨時(shí)監(jiān)控瀝青路面使用情況，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，及時(shí)處理，防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)散。此外，在對裂縫進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理時(shí)，也要合理化控制材料的應(yīng)用方面，盡量使用具備環(huán)保性的新型材料，進(jìn)一步優(yōu)化瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量性能。

4.2 合理控制瀝青路面施工的溫度

在瀝青路面施工的過程中，要建立溫度控制的意識，施工人員要結(jié)合實(shí)際合理控制施工溫度，在具體施工過程中根據(jù)應(yīng)用的瀝青材料性能與溫度變化之間的關(guān)系，對施工環(huán)境的溫度、濕度等參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制，保證溫度水平能夠讓瀝青材料保持穩(wěn)定的狀態(tài)。同時(shí)，在路面基層結(jié)構(gòu)材料選擇上，也要選用具備耐高溫性能的骨料，如玄武巖等。攤鋪材料性能方面，要對粘結(jié)力、內(nèi)摩阻力等指標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)化，以此提升瀝青路面結(jié)構(gòu)整體的高溫穩(wěn)定性，降低溫度對瀝青路面的不良影響。另外，還要根據(jù)道路橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制瀝青路面結(jié)構(gòu)的材料硬度、強(qiáng)度、粗糙度等。

4.3 材料的質(zhì)量管控

材料質(zhì)量可以直接影響瀝青路面結(jié)構(gòu)的最終質(zhì)量，二者之間是成正比變化的關(guān)系。因此，相關(guān)施工人員需要通過施工期間對原材料的質(zhì)量控制，提升瀝青路面裂縫問題預(yù)防的效果；對原材料的進(jìn)貨質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，在施工材料進(jìn)場前檢查材料出廠合格證明，并進(jìn)行質(zhì)量抽檢，務(wù)必保證所有投入使用的材料都達(dá)到道路橋梁工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。建立嚴(yán)格的檢驗(yàn)報(bào)告?zhèn)鬟f程序，實(shí)行見證取樣、送樣試驗(yàn)制度，所有取樣、送樣及試驗(yàn)必須有監(jiān)理工程師在場并確認(rèn)。另外，關(guān)于施工材料的質(zhì)量控制還應(yīng)體現(xiàn)在材料運(yùn)輸與保存方面，在運(yùn)輸?shù)倪^程中要對運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸保護(hù)措施進(jìn)行管控，應(yīng)用大噸位的自卸汽車，裝車之前做好車廂清潔與防護(hù)處理工作，保證材料裝載環(huán)境沒有雜塵；在瀝青運(yùn)輸至施工場地之后，要有專門的技術(shù)人員對卸料、存放進(jìn)行指導(dǎo)和管控，既要保證材料存放的科學(xué)性，又要保證卸料過程的安全性。

4.4 施工接縫處理技術(shù)

瀝青路面施工期間需要有效處理接縫結(jié)構(gòu)，保證接縫結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。接縫處理施工應(yīng)在銜接攤鋪之前進(jìn)行，要結(jié)合攤鋪的方向?qū)涌p進(jìn)行科學(xué)合理安排；接縫要做成垂直接縫，嚴(yán)禁斜接，刨毛處理要到位，深度不小于1cm，另外刨毛之后涂刷粘層瀝青也要到位，做到不留白。若攤鋪施工采用的是半幅攤鋪的施工技術(shù)，要進(jìn)行縱向的接縫處理，攤鋪時(shí)在適宜位置設(shè)置缺口，缺口在前一幅先不進(jìn)行碾壓，在后一幅鋪筑時(shí)將混合料與經(jīng)過刨毛涂刷粘層油的缺口緊密鋪貼。在接縫碾壓期間，保證碾壓遍數(shù)足夠，消除接縫處的縫跡，此過程通常都是采用熱接縫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。此外，由于瀝青路面結(jié)構(gòu)是多層體系，在相鄰結(jié)構(gòu)層中的縱向縫處理是難點(diǎn)和重點(diǎn)，處理過程中上下層之間的接縫位置要錯開一定距離，通常是1m 左右，而對于橫向的接縫處理一般都是應(yīng)用平接縫處理技術(shù)。另外，在接縫處理施工完成后，還要對施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行清潔處理，不要在施工結(jié)構(gòu)表面留下雜物。在應(yīng)用瀝青路面接縫處理技術(shù)時(shí)，需要堅(jiān)持精細(xì)化的原則，在實(shí)際施工操作中，嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行，保證接縫處理的質(zhì)量以及接縫結(jié)構(gòu)表面的平整性。

4.5 應(yīng)用先進(jìn)的瀝青路面施工設(shè)備

在道路橋梁施工與養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)用的設(shè)備先進(jìn)性對于瀝青路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響也比較顯著。在道路橋梁養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)用先進(jìn)、新型的養(yǎng)護(hù)設(shè)備，能夠提升養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量與效率。如今，我國自動化、智能化的技術(shù)水平不斷提升，施工團(tuán)隊(duì)可以將這些技術(shù)與施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行融合，根據(jù)道路橋梁工程建設(shè)地區(qū)的實(shí)際情況，應(yīng)用適宜的、先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)設(shè)備，在提升設(shè)備養(yǎng)護(hù)運(yùn)行質(zhì)效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約養(yǎng)護(hù)資源，通過先進(jìn)養(yǎng)護(hù)施工設(shè)備的使用切實(shí)養(yǎng)護(hù)優(yōu)化瀝青路面[4]。同時(shí)，施工期間還要對攤鋪機(jī)械設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選，選用使用臺時(shí)較少的履帶式攤鋪機(jī)，在高溫狀態(tài)下保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而優(yōu)化瀝青混合料施工期間的穩(wěn)定性；壓路機(jī)等設(shè)備都應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行優(yōu)選，以實(shí)現(xiàn)提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)程，改善瀝青路面后期使用期間的裂縫問題。

4.6 道路橋梁工程中瀝青路面裂縫處理技術(shù)案例分析

以某道路橋梁工程中的瀝青路面裂縫問題的技術(shù)處理為例，并對具體施工處理方案進(jìn)行分析。該工程的瀝青路面的裂縫問題分為兩種：一種裂縫規(guī)格是在0.06cm 以上，裂縫結(jié)構(gòu)存在一定坡度；另一種裂縫寬度是0.2cm 以上。針對兩種裂縫分別采取灌縫和封縫技術(shù)進(jìn)行處理，下面進(jìn)行具體說明。

應(yīng)用灌縫處理技術(shù)時(shí)，利用SBS 改性乳化瀝青對裂縫進(jìn)行灌縫，先對裂縫中存在的碎雜物進(jìn)行吹掃，并干燥處理。正式灌縫處理前，采用液化氣罐外接噴火設(shè)備加熱凹槽，并將被加熱到180℃的密封膠壓入縫槽內(nèi)直至灌滿[5]。由于該裂縫存在坡度，所以要在密封膠表面結(jié)構(gòu)均勻撒一層細(xì)沙，從高處開始灌注；另外，因裂縫規(guī)格超過0.06cm，所以封膠一次性灌注完成，灌滿之后即刻撒上適量的石粉，然后采用小型鋼輪壓路機(jī)碾壓平整，保證處理之后接縫處的平整度。為了提升裂縫處理結(jié)構(gòu)表面的美觀性，在槽口兩側(cè)設(shè)置列T 型的貼封層結(jié)構(gòu)。

封縫處理是利用氣管加熱設(shè)備進(jìn)行施工，根據(jù)裂縫寬度為0.22cm，封縫帶寬度同樣設(shè)置為0.22cm。處理裂縫時(shí)，同樣先進(jìn)行清掃，然后噴火對道面瀝青混凝土加熱，先用適量碎石料填滿裂縫，再澆入溶化后的封縫料，由人工搗實(shí)，直至填滿裂縫，沿著裂縫蔓延的方向?qū)⒚芊鈳юべN，然后在表面撒煤灰，最后采用小型鋼筒壓路機(jī)對接縫處進(jìn)行平整性碾壓處理。

5 結(jié)語

瀝青路面存在的裂縫問題分為多種情況，相關(guān)施工人員要根據(jù)不同的裂縫問題進(jìn)行針對性處置，明確處理方案，為后續(xù)管養(yǎng)過程中類似裂縫問題的防治提供依據(jù)，從而全面提升瀝青路面施工質(zhì)量與應(yīng)用質(zhì)量。