半剛性基層瀝青路面裂縫形成機(jī)理及處治措施

張彩敏

摘 ?要：在行車荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用下，瀝青路面會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的病害問題，其中裂縫最為常見，且危害最大，如果不及時(shí)處治，將嚴(yán)重影響路面平整性，甚至?xí)l(fā)交通安全事故。該文結(jié)合具體工程案例，在闡述了裂縫形成機(jī)理的前提下，為有效解決基層反射裂縫的問題提出了一種裂縫全深度處治方案，經(jīng)過試驗(yàn)檢測(cè)可得該處治方法裂縫修補(bǔ)效果良好，滿足施工要求。

關(guān)鍵詞：半剛性基層;瀝青路面;裂縫形成機(jī)理;處治措施

中圖分類號(hào)：TU74 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)34.5 km，為雙向六車道，地處溫帶季風(fēng)氣候，年均氣溫在14.2 ℃，年極端最高氣溫、最低氣溫在42.2 ℃、-19.2 ℃，年平均降水量超過500 mm。該工程建成通車多年，隨著沿線經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，交通量越來越大，通行壓力日益加大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路面已出現(xiàn)大量病害問題，如縱向裂縫、橫向裂縫、塊狀裂縫、坑槽、松散、車轍等，其中裂縫最為嚴(yán)重，為此決定進(jìn)行路面維修養(yǎng)護(hù)施工。

2 裂縫形成機(jī)理

2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層開裂機(jī)理

無(wú)機(jī)結(jié)合料、骨料、細(xì)集料和水均勻混合后，經(jīng)碾壓形成的板體結(jié)構(gòu)被稱為半剛性基層。因混合料自身材料問題，內(nèi)部材料極易不均勻分布，在外界荷載和溫度變化等條件影響下，很容易出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)疲勞應(yīng)力，微裂縫最早產(chǎn)生于應(yīng)力集中位置，在行車荷載和自然因素作用下，路面混合料內(nèi)部將會(huì)不斷出現(xiàn)新裂紋，隨著裂縫的持續(xù)發(fā)展，裂縫將貫穿整個(gè)基層厚度，最終形成基層裂縫。

2.2 反射裂縫的產(chǎn)生機(jī)理

在對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層施工完畢后，在行車荷載和自然因素等條件的影響下，水泥穩(wěn)定碎石基層受力不均，從而形成裂縫。一般來講，半剛性基層內(nèi)部裂縫主要包括2種類型的裂縫，一種為宏觀裂縫，一種為微觀裂縫。在鋪筑瀝青面層前期，宏觀裂縫已大量存在于半剛性基層，在行車荷載長(zhǎng)期作用下，基層裂縫頂端和瀝青面層底部相連接處將會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中或應(yīng)力消除現(xiàn)象，從而產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，在應(yīng)力作用下，瀝青面層內(nèi)部微裂縫不斷發(fā)展，最終將整個(gè)瀝青面層貫穿，形成反射裂縫。

3 半剛性基層瀝青路面裂縫處治措施

為了達(dá)到良好的修補(bǔ)裂縫效果，不僅要合理選擇修補(bǔ)材料，還要規(guī)范施工工藝，保證施工工藝能夠滿足施工要求。針對(duì)半剛性基層瀝青路面的反射裂縫情況，如果僅采用常規(guī)工藝，很難直接灌到裂縫底部，為解決此難題，該文提出了一種裂縫全深度處治方案，具體處治措施如下。

3.1 路面清掃和裂縫清理

結(jié)合工程實(shí)際情況，該文決定采用高壓路面裂縫全深度處治機(jī)進(jìn)行反射裂縫全深度處治，該設(shè)備輸出壓力為7 MPa，4 km/min為全深度處治料輸出量。施工前，要清理干凈路面，針對(duì)路面隱性裂縫存在的浮塵，可采用高壓氣槍吹干凈，同時(shí)將反射裂縫內(nèi)的雜物清除。

3.2 打全深度處治料輸送孔

布設(shè)全深度處治料輸送孔。按照雷達(dá)檢測(cè)報(bào)告，在路面上合理布設(shè)全深度處治輸送孔，沿路面反射裂縫延伸方向布設(shè)即可，1.2 m～1.5 m為孔間距范圍。確定全深度處治料輸送孔直徑和深度。采用2 cm全深度處治料輸送孔直徑，鉆孔深度要達(dá)到裂縫底部[1]。根據(jù)鉆孔深度設(shè)計(jì)要求，在裂縫虛擬線上通過沖擊鉆進(jìn)行全深度處治料輸送孔的確定，并按照設(shè)計(jì)深度打孔。

3.3 下全深度處治輸送管

按照既定長(zhǎng)度，通過切割工具按要求進(jìn)行PVC全深度處治料輸送管切割，并向全深度處治料輸送孔內(nèi)下放輸送管，直至設(shè)計(jì)深度。

3.4 安裝注射帽

采用專用工具清理干凈全深度處治料輸送注射帽凹型邊緣，通過鐵錘向輸送管內(nèi)敲入已清理干凈的注射帽。確保注漿帽緊密結(jié)合輸送管，避免松動(dòng)，一旦出現(xiàn)松動(dòng)情況，則需更換輸送管，保證施工質(zhì)量，圖1為注射帽安裝圖。

3.5 表面封堵

在高壓作用下，為了避免裂縫處治料冒出裂縫表面，可采用專門設(shè)計(jì)加工的封堵板將路面表面裂縫口封閉，確保在高壓作用下裂縫處治料不會(huì)出現(xiàn)上冒等情況。

3.6 全深度處治

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)確定的輸送量情況，合理確定全深度處治料注射量。施工中，注射槍采用夾具和注射帽之間固定，根據(jù)配合比設(shè)計(jì)向注射槍口輸送注射料，在注射槍口處材料混合，并通過輸送管向裂縫位置輸送，通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，混合料體積迅速膨脹固化，將裂縫空隙填滿，以此有效解決裂縫局部松散問題，填充裂縫局部基層脫空處，達(dá)到快速治理路面裂縫病害的效果。待輸送完處治料之后，需要及時(shí)將注射槍保險(xiǎn)關(guān)閉，待15 s后，便可將注射槍和注射帽分離，圖2為全深度處治料輸送圖。

3.7 補(bǔ)焊

完成上述施工作業(yè)后，需將封堵板拆除。該階段若遇到裂縫處治表面處治料填充量不足現(xiàn)象，需進(jìn)行補(bǔ)焊，采用手持噴槍與路面裂縫緊貼，將處治料向裂縫內(nèi)均勻壓入，此時(shí)要控制好處治速度，不宜過快，一般為0.8 m/min[2]。

3.8 裂縫表面修整

表面修補(bǔ)部位需進(jìn)行簡(jiǎn)單整平，保證表面平整、美觀，裂縫處沒有明顯凹凸不平的現(xiàn)象。

3.9 封孔

施工結(jié)束后，為了避免輸送孔內(nèi)進(jìn)入雨水或油漬等雜物，可及時(shí)通過密封膠封閉。使用密封膠時(shí)可先進(jìn)行加熱，一般溫度不得超過210 ℃。此外，密封膠應(yīng)等同于路面高度，或略低于路面高度。為保證路面干凈，施工后還需要清理干凈路面施工存留的雜物，避免污染路面。

4 半剛性基層瀝青路面裂縫施工檢測(cè)效果

4.1 施工過程質(zhì)量控制

4.1.1 原材料檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)裂縫全深度處治材料的質(zhì)量，保證其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到要求，若材料不合格，則不得用于施工。

4.1.2 全深度處治料輸送孔檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，合理控制全深度處治料輸送孔間距、鉆孔深度和孔徑，保證鉆孔垂直，孔位誤差小于0.05 m。相比設(shè)計(jì)深度，鉆孔深度應(yīng)滿足其規(guī)定要求，不得過低。

4.1.3 全深度處治料輸送壓力控制。

按照設(shè)計(jì)要求，結(jié)合工程實(shí)際情況，應(yīng)在5 MPa～7 MPa控制全深度處治料輸送壓力。

4.2 處治效果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

為了驗(yàn)證裂縫修補(bǔ)效果，該文采用了鉆芯取樣法，圖3為裂縫全深度處治料修補(bǔ)后芯樣。由此可見，試樣上存在一條較為明顯的裂縫，從橫斷面也能清晰看到。目前，裂縫間隙已被修補(bǔ)材料填滿，并向微裂隙滲入。表明修補(bǔ)材料和瀝青混合料結(jié)合面粘結(jié)效果不錯(cuò)，未見脫落等情況，此修補(bǔ)材料具有極強(qiáng)滲透性，修補(bǔ)效果滿足設(shè)計(jì)要求。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)修補(bǔ)成效，決定通過試驗(yàn)檢測(cè)芯樣強(qiáng)度、穩(wěn)定度、流值指標(biāo)。試驗(yàn)中均選擇了6個(gè)試樣，結(jié)果見表1。

由此可見，待裂縫處治后，基層和面層各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均可滿足規(guī)范要求，說明該修補(bǔ)方案取得了良好的處治效果，具有可行性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，瀝青路面因其優(yōu)越的性能在高等級(jí)公路施工中得到了廣泛應(yīng)用與推廣。然而，隨著路面使用年限的不斷增長(zhǎng)，在汽車軸載持續(xù)加大和渠化交通等因素的影響下，路面往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害問題，如車轍、裂縫、坑槽等，尤其是基層裂縫問題最為嚴(yán)重。為了有效治理半剛性基層裂縫，必須了解裂縫形成機(jī)理，根據(jù)不同的裂縫類型，采取合理、科學(xué)的處治方案，從而全面提升工程質(zhì)量，為推進(jìn)我國(guó)公路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒靜蓉，張治強(qiáng)，李濤.普通干線公路半剛性基層瀝青路面破壞機(jī)理及控制措施[J].公路交通科技，2018（5）：5-11.

[2]艾長(zhǎng)發(fā)，徐鋮，任東亞，等.移動(dòng)荷載下含縱橫向雙裂紋瀝青路面復(fù)合斷裂特性[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，53（1）：128-135.