高速公路路面裂縫成因及日常養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)分析

柴軍

（甘肅省酒泉公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅 酒泉 735000）

0 引言

高速公路施工過程復(fù)雜，施工周期長，施工完成后容易出現(xiàn)裂縫，影響公共基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定性。不同類型裂縫的成因也各不相同。首先，由于路面結(jié)構(gòu)材料不同，在溫度變化時會發(fā)生一定程度的變化，從而產(chǎn)生橫向裂縫；其次，受路基等不均勻沉降、地表水下滲等因素的影響，從而產(chǎn)生縱向裂縫，經(jīng)過時間推移，逐漸反射到路面上，出現(xiàn)長短不一的縱向裂縫；最后，由于高速公路具有路線長、涉及面廣、投資大等的特點(diǎn)，造成日常養(yǎng)護(hù)工作滯后，沒有按照規(guī)范要求定期養(yǎng)護(hù)高速公路路面，路面的隱患越來越多，最終形成龜裂和網(wǎng)裂。

1 高速公路路面裂縫的類型

高速公路路面裂縫按形成原因可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫，按形狀可分為橫向裂縫、縱向裂縫、塊裂及龜裂等。

1.1 荷載型裂縫

高速公路主體結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中由于連續(xù)荷載突然增加而使路面抗拉強(qiáng)度增加，但其承載能力有限，極限取決于設(shè)計(jì)強(qiáng)度和實(shí)際承載能力。瀝青混凝土結(jié)構(gòu)在荷載作用下的受力超過極限，導(dǎo)致瀝青混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力失衡，最終發(fā)生應(yīng)力失控。在施工過程中，路基壓實(shí)度不均勻，在使用過程中，引起路面產(chǎn)生不均勻沉降。目前在路面施工過程中，多采用多幅攤鋪。在攤鋪過程中，接茬未處理好，在行車荷載作用下最終導(dǎo)致荷載型裂縫?？v向裂縫是荷載裂縫的主要表現(xiàn)形式[1]。

1.2 非荷載型裂縫

高速公路非荷載型裂縫產(chǎn)生的原因很多，主要是路面積水不能及時排出，在車輪的作用下使受壓水迅速傳遞至路面，路面強(qiáng)度發(fā)生變化而形成小裂縫。雨雪從小裂縫滲入，引起基層軟化，基層沉降不均勻致使裂縫進(jìn)一步惡化擴(kuò)大，從而影響整個高速公路的承載能力。同時，外界持續(xù)的外力作用而產(chǎn)生裂縫，如沉降裂縫，主要是外界持續(xù)的外力作用，導(dǎo)致整體抗壓強(qiáng)度下降。

2 高速公路路面裂縫的成因

2.1 材料因素

材料是造成高速公路裂縫的重要原因。在工程設(shè)計(jì)中，除主要的材料外，還涉及路基的加固材料。通過對高速公路瀝青路面裂縫的成因分析，得出路面裂縫的主要原因是材料。路面材料自身的穩(wěn)定性、材料強(qiáng)度、材料的密度等因素的改變，都可能導(dǎo)致路面裂縫。水泥、骨料、砂石、添加劑等是混凝土配合比的主要原材料。在澆筑時，由于施工技術(shù)和外部環(huán)境等的影響，很容易產(chǎn)生裂縫。同時由于材料的機(jī)械性能差異，也將導(dǎo)致混凝土在澆筑的過程中產(chǎn)生裂縫。同時，鋼筋與混凝土之間也會產(chǎn)生一定的作用，造成變形。如果拉應(yīng)力太大，則會產(chǎn)生裂縫?；炷恋膹?qiáng)度和塑性是影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素，當(dāng)施工材料之間的配比不達(dá)標(biāo)時，混凝土將會出現(xiàn)反砂現(xiàn)象，同時在干燥的情況下也將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2 行車荷載因素

行車荷載也是引起高速公路裂縫的主要原因。目前在高速公路養(yǎng)護(hù)管理中，由于行車荷載難以進(jìn)行有效的控制，致使高速公路整體養(yǎng)護(hù)中發(fā)生裂縫的可能性大大提高。在高速公路長時間運(yùn)營后，隨著車輛逐步增加，車輛的重量不斷增加，因此，高速公路的運(yùn)營負(fù)荷也會隨之增加。在長期的超載工況下，路面的老化問題會加劇，從而產(chǎn)生裂縫。此外，在超重工況下，若不及時進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)，將會增加裂縫出現(xiàn)的概率，嚴(yán)重地妨礙行車的正常行駛。

2.3 地質(zhì)條件因素

高速公路的地質(zhì)條件也是造成路面裂縫的主要原因。在復(fù)雜和嚴(yán)酷的地質(zhì)環(huán)境下，不僅增加高速公路建設(shè)的難度，還會給高速公路的養(yǎng)護(hù)工作帶來一定的困難。通過對地質(zhì)環(huán)境、土壤環(huán)境、氣候等方面對高速公路的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這些因素的變化會使高速公路的地質(zhì)狀況發(fā)生變化，從而增加工程建設(shè)的難度，也為高速公路工程施工帶來困難。當(dāng)遇到含水量較大的地質(zhì)條件時，會增加高速公路工程的裂縫發(fā)生概率，為高速公路建設(shè)帶來較大困難。

2.4 施工因素

高速公路路面裂縫的內(nèi)部原因是材料，施工則是外部原因。目前，我國的高速公路的建設(shè)技術(shù)已取得較大進(jìn)展，但在實(shí)際建設(shè)中還存在不少問題，存在施工組織設(shè)計(jì)滯后、技術(shù)水平低下等問題。在高速公路建設(shè)中，由于缺乏對相關(guān)技術(shù)和材料的管理，導(dǎo)致高速公路的施工裂縫問題的出現(xiàn)，影響高速公路的正常使用和運(yùn)行。

3 高速公路路面裂縫的日常養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 壓漿技術(shù)

針對高速公路路面裂縫問題，應(yīng)采取科學(xué)的維修技術(shù)加以解決。通過采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，可以有效地減少高速公路裂縫的發(fā)生，延長高速公路的使用壽命。在高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)中，壓漿技術(shù)（注漿法）是一種較為簡便的施工方法，被廣泛地用于高速公路的后期養(yǎng)護(hù)。具體做法為：在高速公路路基或路面發(fā)生裂縫時，進(jìn)行插管灌漿，并在裂縫部位設(shè)灌漿噴嘴；注漿時，選用專門的工程材料，一般為環(huán)氧樹脂；在灌注過程中，將壓漿擠出，直至漿液從其他噴口流出。將環(huán)氧樹脂填充至裂縫中，形成一層保護(hù)膜，能夠有效減少雨雪滲入對基層的破壞。

3.2 開槽灌縫技術(shù)

開槽灌縫技術(shù)相對于壓漿技術(shù)對工藝技術(shù)等方面都具有較高的要求。在高速公路存在橫向裂縫的情況下，采用開槽灌縫技術(shù)能夠防止裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大。目前高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)普遍采用這種方法，可以對高速公路的裂縫進(jìn)行及時修補(bǔ)，從而延長高速公路的使用壽命。開槽灌縫技術(shù)對施工的要求很高，在施工過程中，要確保路面交通處于封閉狀態(tài)，以達(dá)到安全施工的目的。在施工之前，要準(zhǔn)備好施工所需的設(shè)備。開槽灌縫技術(shù)施工的規(guī)模比較大，會采用開槽機(jī)和灌膠設(shè)備。在所有的準(zhǔn)備工作完成后，就可以開始施工。首先，開槽灌縫時應(yīng)沿裂縫開槽，開槽深度和寬度應(yīng)適應(yīng)或滿足設(shè)計(jì)的要求[2]。開槽之后，將槽中的灰塵、雜物清除掉，保證裂縫及周邊干燥、清潔，避免黏結(jié)失效，同時也能保證灌縫機(jī)槍頭平滑的運(yùn)行。在灌縫機(jī)內(nèi)加入灌縫膠，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時，再進(jìn)行灌縫。施工結(jié)束等灌封膠冷卻后，即可開放交通。縫槽灌縫應(yīng)充分飽滿、黏結(jié)緊密，密封膠邊緣齊順、表面平整，無顆粒狀膠粒。

3.3 貼縫技術(shù)

在高速公路縱向裂縫修補(bǔ)中，采用大量的貼縫技術(shù)。貼縫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域類似于開槽灌縫，對小裂縫的修復(fù)也具有很好的效果。貼縫宜采用熱黏式貼縫膠，可使用自黏式貼縫膠。在進(jìn)行貼縫施工時，所需的工藝較開槽灌縫相對簡單。首先，在施工過程中要保證路面交通處于封閉狀態(tài)，施工時，裂縫中及裂縫兩側(cè)的灰塵及雜物要清除干凈，保證裂縫作業(yè)面平整。其次，采用熱黏式貼縫膠時，貼縫前應(yīng)對裂縫及其周邊路面進(jìn)行加熱，貼縫時應(yīng)在對路面和貼縫膠交界部位加熱的同時，將貼縫膠沿著裂縫粘貼到路面上并按壓緊密；采用自黏式貼縫膠時，貼縫前可只做路面干燥，并將貼縫膠沿裂縫貼到路面上，擠壓緊密即可;貼縫技術(shù)應(yīng)達(dá)到貼縫膠邊緣整齊、表面平整。

3.4 表面封層類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

表面封層類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)可處理非失穩(wěn)車轍，恢復(fù)路面功能，根據(jù)施工工藝可分為封層型和表面噴施兩類。表面噴施是一種根據(jù)路面特性使用不同養(yǎng)護(hù)劑的涂布或噴淋法，形成具有抗老化、防水等功能的養(yǎng)護(hù)層。同時根據(jù)不同材料的用途，可將其分為還原劑封層和霧封層兩類，其中劑封層、霧封層已廣泛應(yīng)用于高速公路。目前高速公路主要使用微表處施工。微表處采用陽離子型改性乳化瀝青、不同規(guī)格的粗細(xì)集料、礦粉摻配而成，及時有效地防治路面出現(xiàn)的小病害。

3.5 裂縫檢測技術(shù)

高速公路裂縫探測技術(shù)是高速公路養(yǎng)護(hù)工作的重要內(nèi)容。在高速公路裂縫檢測中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用相應(yīng)的檢測技術(shù)。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，維護(hù)人員可以制定出一套行之有效的維修計(jì)劃，從而保證高速公路的總體質(zhì)量和運(yùn)行。非破壞性裂縫探測技術(shù)是指在地質(zhì)雷達(dá)工作時，利用主控制，周期性地發(fā)出微秒級信號，并通過發(fā)射天線將其與地表進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)對地表的信號的采集，得到路面裂縫的基本信息。這種方法不會損壞道路，故稱之為非破壞性測試。此外，通過強(qiáng)度測試、鉆孔測試等方法，可以實(shí)現(xiàn)對高速公路裂縫的分析與處理。

3.6 瀝青路面再生技術(shù)

瀝青路面再生技術(shù)在瀝青混凝土路面上的應(yīng)用，既能達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的，又能節(jié)約資源，提高資源的利用效率。根據(jù)溫度的不同，可分為低溫再生和熱再生。其中，熱再生有兩種方式：廠拌和就地再生。廠拌的方式是指回收瀝青物料，由加工廠進(jìn)行處理，然后用于高速公路的養(yǎng)護(hù)。瀝青路面再生技術(shù)是一種成本低廉、質(zhì)量合格率高、降低污染系數(shù)的新工藝。瀝青再生類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對施工資源的再利用，達(dá)到降低成本、提高環(huán)保效益的目的。通過加入水、再生劑等方法，形成新型的瀝青混合料，降低環(huán)境污染。為了充分發(fā)揮瀝青路面的防滲透性，在瀝青路面表面安裝高性能水玻璃，全面提高瀝青路面的防滲性能，同時對廢舊瀝青混合料進(jìn)行二次碾壓施工，提高整體的密實(shí)度。

4 高速公路路面裂縫的預(yù)防措施

4.1 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)施工原材料控制

施工原材料的質(zhì)量對于高速公路養(yǎng)護(hù)施工具有極其重要的作用。在養(yǎng)護(hù)施工過程中，原材料的質(zhì)量是否合格直接關(guān)系到養(yǎng)護(hù)施工能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。例如，在養(yǎng)護(hù)施工過程中，混凝土原材料的選擇對養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量具有較大影響。水泥是混凝土的重要組成材料，選擇合適的水泥標(biāo)號和種類能夠有效地保證施工的質(zhì)量，同時滿足節(jié)約成本的要求。但是水泥的種類多種多樣，施工人員在選擇的水泥過程中，要嚴(yán)格地按照試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)出具的混凝土配合比的技術(shù)要求，對其進(jìn)行充分的檢測，使整個高速公路的質(zhì)量得到有效保證。此外，應(yīng)該嚴(yán)格控制混合材料所用的外加劑和水的質(zhì)量，確認(rèn)符合混凝土的配制標(biāo)準(zhǔn)。如果是泵送混凝土材料，也需要做好緩凝劑的摻加。為保證混凝土結(jié)構(gòu)高速公路工程施工質(zhì)量，碎石的粒徑應(yīng)在20mm以下，砂石應(yīng)采用中粗砂，水泥和催化劑應(yīng)選用低堿性的。若需要對混凝土初凝時間進(jìn)行控制，可以適當(dāng)在拌和階段加入一定比例的粉煤灰?；炷恋馁|(zhì)量與水泥的用量有直接關(guān)系，在高速公路工程建設(shè)施工時，需要嚴(yán)格把控水泥的用量，降低混凝土的水化熱，從而更好地把控混凝土的可泵性。

4.2 建立健全養(yǎng)護(hù)管理制度

在制定養(yǎng)護(hù)管理制度的過程中，首先，需要保證制度的內(nèi)容全面、規(guī)范、可執(zhí)行。其中，包括高速公路養(yǎng)護(hù)管理的相關(guān)部門及相關(guān)工作流程，與高速公路養(yǎng)護(hù)管理實(shí)際情況相結(jié)合，并加強(qiáng)建設(shè)有關(guān)法律法規(guī)，同時重視天氣情況、公路巡視日志等日常養(yǎng)護(hù)記錄。其次，需要對管理主體予以明確。建設(shè)、施工及管理部門在高速公路缺陷責(zé)任期內(nèi)都需要對其進(jìn)行管理，一旦發(fā)生路面病害，應(yīng)明確修復(fù)責(zé)任，準(zhǔn)確劃分缺陷的病害類型。在高速公路缺陷責(zé)任期內(nèi)，對車輛漏油與質(zhì)量缺陷造成的路面坑槽以及交通事故造成的結(jié)構(gòu)性損傷，安全設(shè)施構(gòu)件丟失等缺陷病害應(yīng)進(jìn)行區(qū)分。其中，原施工單位負(fù)責(zé)對質(zhì)量缺陷進(jìn)行治理維修；養(yǎng)護(hù)單位負(fù)責(zé)對非缺陷病害進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，并對養(yǎng)護(hù)管理流程進(jìn)行科學(xué)制定。

4.3 實(shí)現(xiàn)對日常養(yǎng)護(hù)的規(guī)范化管理

為了更好地防止高速公路裂縫問題的出現(xiàn)，需要對管理方式方法進(jìn)行不斷優(yōu)化和創(chuàng)新。高速公路建成后，原施工單位撤離，由養(yǎng)護(hù)單位對質(zhì)量缺陷進(jìn)行修復(fù)，施工成本與建設(shè)期間相比，單價(jià)較高，因此需要加強(qiáng)管理力度，及時解決養(yǎng)護(hù)中的各種問題。同時還需要打破傳統(tǒng)的“一路一公司”日常養(yǎng)護(hù)的管理模式，由于采用路段封閉式管理，普遍存在工作效率不高、人員及設(shè)備分散、養(yǎng)護(hù)投入較少、技術(shù)和創(chuàng)新能力不足、人員整體素質(zhì)較低等情況，對養(yǎng)護(hù)管理實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、科學(xué)化、規(guī)范化、機(jī)械化及模式化發(fā)展造成制約。因此，為了改進(jìn)和創(chuàng)新管理模式，可采用多家公司分段養(yǎng)護(hù)的方式，提高競爭意識，有效提升養(yǎng)護(hù)管理質(zhì)量和效率，并且更大限度降低養(yǎng)護(hù)成本。

4.4 嚴(yán)格控制車輛荷載

路面是直接承受車輛荷載的結(jié)構(gòu)層。荷載在路面設(shè)計(jì)荷載承受范圍內(nèi)，對路面的影響相對較小，若超出路面的承受范圍，會加速路面結(jié)構(gòu)層的老化。同時，會造成路面病害加速形成，嚴(yán)重影響路面行車安全和舒適性。尤其是已經(jīng)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)使用年限的高速公路，問題會更加嚴(yán)重。因此，要求高速公路收費(fèi)管理部門嚴(yán)格執(zhí)行超載禁止上路的規(guī)定，同時路政、交警等執(zhí)法部門要嚴(yán)厲查處超載行為，確保避免超載，減輕對路面危害，從而達(dá)到延緩路面病害出現(xiàn)的目的。

5 結(jié)語

總之，高速公路路面裂縫的養(yǎng)護(hù)與治理是一個長期、復(fù)雜、綜合性的系統(tǒng)工程。在高速公路建設(shè)中，需要注重對路面的日常養(yǎng)護(hù)和關(guān)鍵技術(shù)的研究，并針對其發(fā)生的具體狀況，采用相應(yīng)的技術(shù)措施，積極尋求相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方法，達(dá)到更好的保護(hù)效果，從而提高高速公路路面的施工質(zhì)量，為提升高速公路運(yùn)行的穩(wěn)定性奠定良好的基礎(chǔ)。