半剛性基層瀝青路面裂縫處治技術(shù)要點(diǎn)分析

宋林 河南凱達(dá)工程技術(shù)有限公司

一個公路工程項(xiàng)目建成通車之后，隨著時間的推移，在行車荷載與自然因素的反復(fù)作用下，尤其是重載超載問題嚴(yán)重的路段，路表極易產(chǎn)生大量早期病害，比如裂縫、坑槽、松散等，其中裂縫問題最為突出。目前，針對瀝青路面半剛性基層裂縫處治方面，國內(nèi)外主要采用罩面處治、注漿加固、開挖修補(bǔ)等方法，其中注漿加固技術(shù)具有工藝簡單、成本低、開放交通快等特點(diǎn)，在瀝青路面裂縫處理當(dāng)中應(yīng)用效果顯著。

一、半剛性基層瀝青路面裂縫的表現(xiàn)形式

裂縫是半剛性基層瀝青路面最常見的一種病害形式，隨著裂縫病害的發(fā)展，雨水沿著裂縫部位滲入路基和半剛性基層內(nèi)部，將會產(chǎn)生凍脹、礦料剝落等問題，最終形成坑槽等嚴(yán)重病害。裂縫產(chǎn)生早期基本不會對路面行車造成影響，但是隨著時間的推移，裂縫在行車荷載和自然因素的長期作用下，將會進(jìn)一步擴(kuò)展，基層很可能會處于飽水狀態(tài)，影響基層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，甚至影響層間粘結(jié)作用，加劇其他病害的出現(xiàn)?？傮w來講，瀝青路面裂縫的表現(xiàn)形式主要包括以下幾類：

1、溫度疲勞裂縫。瀝青材料具有較強(qiáng)的溫度敏感性，當(dāng)環(huán)境溫度變化幅度較大的情況下，很容易產(chǎn)生瀝青材料溫度應(yīng)力疲勞，降低混合料內(nèi)部的極限應(yīng)變值。此外，在溫度的作用下，還會對瀝青混合料的勁度模量造成一定破壞，比如，在還沒有達(dá)到極限抗裂溫度的條件下，已影響了瀝青混合料的性能，導(dǎo)致路面損壞。

2、反射裂縫。拉應(yīng)力是瀝青路面結(jié)構(gòu)基層內(nèi)的主要表現(xiàn)形式，相比基層內(nèi)極限抗拉應(yīng)變，一旦作用于基層上的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變較大時，便會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

3、溫度收縮裂縫。通常來講，環(huán)境溫差和路面材料的勁度模量呈正相關(guān)。一旦溫度應(yīng)力增長率在應(yīng)力松弛以上的情況下，因?yàn)闇囟葢?yīng)力的作用，極易產(chǎn)生裂縫問題。

二、工程概況

某公路工程建成通車多年，為雙向四車道，路面結(jié)構(gòu)形式為4cm瀝青面層（SMA-13）+6cm瀝青中面層（AC-20C）+8cm瀝青下面層（AC-25）+20cm水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石基層+10cm級配碎石。在長期使用下，隨著交通量逐年遞增，路面使用性能越來越差，通過現(xiàn)場病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本路段病害主要包括：縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)裂、松散、唧漿等，其中裂縫病害最為嚴(yán)重。

三、路面損壞調(diào)查分析

施工前，為了保證采取的處治措施切實(shí)可行，需提前做好路面損壞調(diào)查工作，按照現(xiàn)行評定標(biāo)準(zhǔn)對本路段病害情況進(jìn)行調(diào)查分析，并計(jì)算出路面的PCI值和評定等級。作為反映路面損壞狀況的主要指標(biāo)，路面損壞狀況指數(shù)PCI是各種損壞的折合損壞面積之和與路面調(diào)查面積的百分比，為了方便評定分析，本文采取兩路段進(jìn)行對比研究，具體測定結(jié)果如表1所示。

表1 路況調(diào)查情況

由此可見，在2個路段當(dāng)中，表觀破損情況基本相同，其中I路段主要病害為橫向裂縫，決定以此為試驗(yàn)段進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)加固施工，并將II路段（不作處理）作為對比段進(jìn)行分析。

四、半剛性基層瀝青路面裂縫注漿處治工藝

（一）確定施工方法

根據(jù)上述路況病害調(diào)查情況，決定采取注漿法進(jìn)行基層裂縫病害處治。根據(jù)施工要求，本工程以I路段為試驗(yàn)段進(jìn)行施工與分析。注漿段的施工方案為路面銑刨3層，在半剛性基層頂部注漿施工，當(dāng)路面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定要求之后，方可攤鋪瀝青面層。注漿孔徑、鉆孔深度分別設(shè)定為40mm、390mm。

（二）施工流程

第一，布孔。按照實(shí)際需求，在注漿過程中合理布設(shè)注漿孔，保證滿足處治基層病害的目標(biāo)。一般來講，在單一面板型路面布孔當(dāng)中主要有多種不同的形式，比如方格型、梅花樁型、六角形、三角形等。根據(jù)本工程實(shí)際情況，可采用梅花樁型布孔。不同裂縫則設(shè)置不同的位置，首先，橫縫孔位布設(shè)當(dāng)中，要求將注漿孔設(shè)于裂縫兩側(cè)，行車方向水平間距為50cm，垂直間距為100cm。一旦發(fā)現(xiàn)有網(wǎng)裂問題，在此位置需適當(dāng)增加注漿孔數(shù)量，并減少間距，保證注漿充足。其次，縱縫孔位布設(shè)當(dāng)中，注漿孔可設(shè)置成騎裂縫打孔，行車方向水平間距為50cm，若存在網(wǎng)裂和橫縫交叉的情況，同樣要增設(shè)注漿孔，并控制好注漿孔間距。

第二，制配漿液。根據(jù)施工具體情況，注漿配比為地質(zhì)聚合物：水=1：0.29。在流速不變的條件下，可通過合理控制攪拌機(jī)上自吸式水泵的工作時間來達(dá)到控制用水量的目的。漿液制備時，主要以分層二次拌合法為準(zhǔn)?？焖贁嚢璧乃俣葹?00r/min，攪拌時可采取正轉(zhuǎn)+反轉(zhuǎn)的方式，均為30s。隨后，通過人工方式，將外圍部位的粉料清理干凈，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，確保攪拌均勻，不會出現(xiàn)結(jié)團(tuán)等問題。在高速攪拌后，可需進(jìn)行一定時間的低速攪拌，即每分鐘70r，保證無間歇定向攪拌，避免漿液過早凝結(jié)。

第三，注漿。當(dāng)前，我國的注漿設(shè)備類型很多，且施工技術(shù)水平先進(jìn)。在具體施工當(dāng)中，應(yīng)立足于工程實(shí)際情況，選擇合理、有效的設(shè)備組合方式，并做好注漿壓力、注漿量等參數(shù)控制，以期滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

一般工況下，灌漿方法主要有三類，當(dāng)采用地質(zhì)聚合物材料時，灌漿比當(dāng)中，地質(zhì)聚合物：水=1：0.29。（1）R1灌漿時，鉆孔深度為20cm，孔距為50cm，注漿壓力為0.7Mpa；（2）R2灌漿時，鉆孔深度為40cm，孔距為100cm，注漿壓力為1.5Mpa；（1）R3灌漿時，鉆孔深度為60cm，孔距為150cm，注漿壓力為2.7Mpa。根據(jù)本工程實(shí)際情況和基層注漿壓力測試，最終認(rèn)為，半剛性基層補(bǔ)強(qiáng)注漿的注漿壓力可控制2.5Mpa以內(nèi)。

在注漿過程當(dāng)中，要求在孔內(nèi)插入注漿管，并做好固定工作。當(dāng)固定好噴頭后，確保噴頭垂直于地面，當(dāng)注漿機(jī)達(dá)到最大工作壓力，且保證流量計(jì)數(shù)值在60s內(nèi)無變化的情況下，即可停止注漿，隨后拔出壓緊裝置，并塞入木塞，錘入一定深度，避免漿液溢出。養(yǎng)生之后，即可將木塞去除，并通過注漿液填補(bǔ)孔洞。

（三）注漿質(zhì)量評價(jià)與分析

（1）彎沉檢測與評價(jià)分析

按照現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范及現(xiàn)場測試規(guī)程相關(guān)要求，在注漿結(jié)束進(jìn)行一定養(yǎng)護(hù)后，即可進(jìn)行路面彎沉檢測與分析。

根據(jù)要求，針對兩個路段進(jìn)行注漿處治前后的彎沉測定，經(jīng)檢測可知，通過注漿處治后，路面彎沉降低了30%～50%。表明，通過注漿處治之后，可以對路面整體結(jié)構(gòu)性能起到良好的補(bǔ)強(qiáng)效果，能夠大幅降低路面損壞程度。

（2）路面檢測與評價(jià)分析

路面檢測的目的在于2點(diǎn)，其一，對比分析注漿處治前后面層下的基層破碎、脫落等病害是否已經(jīng)得到有效處治；第二，對注漿灌縫位置的處治效果進(jìn)行分析。

對于此，本文通過3D法檢測裂縫部位開裂狀態(tài)及工后裂縫狀況。根據(jù)施工要求，在工后7d完成注漿處治后的路面檢測。通過觀測II路段原路面面層開裂平剖面反射圖和處置前全結(jié)構(gòu)縱剖面反射圖，可以看出，面層具有較為清晰的裂縫狀態(tài)，裂縫圖像反射強(qiáng)烈，裂縫下基層圖像呈現(xiàn)出界限不明顯等情況，由此表明，在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)存在不同程度破裂問題。但整體來講，原路面基層整體較為完整，表明土基頂面沉陷相對較小，通過圖像觀測還可以看出地基層和下墊層接觸不好，界限不清。通過I路段處置后路面檢測可知，相比原面層圖像，處置后面層裂縫反射圖像較為清晰，表明注漿材料可以有效補(bǔ)強(qiáng)處理下層結(jié)構(gòu)，隨著材料終凝的結(jié)束，極易出現(xiàn)膨脹效應(yīng)，且對于裂縫部位會產(chǎn)生很大擠密作用。

（3）鉆芯取樣檢測與評價(jià)分析

為了檢測注漿效果，本文進(jìn)行了鉆芯取樣檢測，通過取出的芯樣完整度情況，可以看出，經(jīng)過注漿處治后，路面裂縫已被封堵，且可以有效填補(bǔ)層間脫空問題。由此說明注漿法處治半剛性基層瀝青路面裂縫問題具有顯著的應(yīng)用效果，可達(dá)到提高路面整體性，修復(fù)路面病害的目的。

五、結(jié)束語

綜上所述，瀝青混凝土路面因其優(yōu)異的性能在我國高等級公路中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是半剛性基層瀝青路面。隨著公路使用年限的不斷增加，加上行車荷載和自然因素的反復(fù)作用，路面病害問題愈加嚴(yán)重。為了改善路面使用性能，必須重視半剛性基層裂縫問題，找出裂縫成因，提出切實(shí)可行的措施，從而提高基層抗裂能力，延長路面使用壽命。