半剛性基層瀝青路面裂縫防治措施

周葉飛

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)瀝青路面90%以上均為半剛性基層，此類路面設(shè)計(jì)使用年限多為15年，但在行車荷載和自然因素的反復(fù)作用下，很多公路通車2、3年便會(huì)產(chǎn)生不同程度的病害，其中半剛性基層瀝青路面裂縫最為普遍。本文依托某具體工程，在充分了解裂縫形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了具體的防治措施。

關(guān)鍵詞：半剛性基層;瀝青路面;裂縫防治

1 工程概況

某公路工程為雙向六車道，為半剛性基層瀝青路面。本工程建成通車多年，在大交通量和環(huán)境因素的作用下，雖仍具有較好的整體性，但路面裂縫問(wèn)題較為嚴(yán)重，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，本路段裂縫類型包括：縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、網(wǎng)裂等。局部路段需進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)，對(duì)行車舒適性和安全影響較大。

2 裂縫形成機(jī)理

2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫形成機(jī)理

半剛性基層的主要組成材料包括：細(xì)集料、骨料、無(wú)機(jī)結(jié)合料等，半剛性基層是指通過(guò)各類原材料均勻拌和后碾壓成型的一種板體結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛旌狭喜牧洗嬗幸欢ㄈ毕?，?nèi)部材料分布不均，在外界荷載和溫度等因素影響下很容易出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象，甚至?xí)纬善趹?yīng)力。這種情況下，在應(yīng)力集中位置極易產(chǎn)生微裂紋。隨著路面使用時(shí)間的不斷增加，路面病害將進(jìn)一步加重，甚至逐步擴(kuò)展為宏觀裂縫，貫穿整個(gè)路面基層，最終出現(xiàn)基層裂縫。

2.2 反射裂縫形成機(jī)理

基于材料自身缺陷，加上行車荷載和自然因素的影響，水泥穩(wěn)定碎石基層施工后極易產(chǎn)生受力不均情況，進(jìn)而形成裂縫。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)半剛性基層內(nèi)部已產(chǎn)生裂縫的情況下，鋪筑瀝青面層后，基層裂縫頂端將直接接觸瀝青面層底部，在汽車碾壓作用下，不僅會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力消除情況，此時(shí)瀝青路面在疲勞應(yīng)力的作用下，微裂縫將進(jìn)一步擴(kuò)展，反射到瀝青面層，產(chǎn)生反射裂縫。

2.3 瀝青面層裂縫形成機(jī)理

由于混合料拌和不均勻，瀝青混凝土內(nèi)部將會(huì)形成大量微裂縫，在行車荷載和自然因素影響，瀝青路面內(nèi)部裂縫部位將形成應(yīng)力集中。待外部荷載卸除或溫度改變，應(yīng)力集中則會(huì)消除。反復(fù)循環(huán)作用下，極易產(chǎn)生路面疲勞應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生疲勞裂縫，并向?yàn)r青面層擴(kuò)展。

3 半剛性基層瀝青路面裂縫防治措施

綜合分析本路段裂縫病害情況，病害產(chǎn)生原因主要在于材料本身老化、設(shè)計(jì)和施工不合理，加上重載超載問(wèn)題嚴(yán)重，在自然因素的長(zhǎng)期作用，導(dǎo)致半剛性基層瀝青路面病害加劇。為了有效遏制病害發(fā)展，常用的養(yǎng)護(hù)維修方法比如裂縫填封、瀝青路面再生、稀漿封層、薄層罩面等等。但此類維修養(yǎng)護(hù)方法治標(biāo)不治本，無(wú)法根治基層和土基病害?；诖耍疚臎Q定采用高聚物注漿法進(jìn)行半剛性基層瀝青路面裂縫防治。高聚物注漿技術(shù)是指采用多組分高聚物樹(shù)脂材料，向路面病害處注入，材料在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，迅速膨脹，形成強(qiáng)度較大的高彈性模量固體，從而起到填充、加固的作用，最終達(dá)到提高路面強(qiáng)度和路面整體性的目的。相比其他材料，高聚物材料密度低，僅有150 kg/m3～800 kg/m3，不到水泥或?yàn)r青的10%?；谶@一特點(diǎn)，在養(yǎng)護(hù)維修后附加應(yīng)力極小。同時(shí)，高聚物材料在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，其體積將迅速增大，可以將基層內(nèi)松散、脫空部位充分填充。此外，高聚物材料防水能力強(qiáng)，即便在潮濕環(huán)境下，影響也不會(huì)太大。一旦材料固化，即可防止水體滲透，能夠及時(shí)封閉路面裂縫。施工中，具體施工工藝流程如下：

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前，還應(yīng)按照施工設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收底基層的質(zhì)量，要求將平整度、壓實(shí)度、強(qiáng)度、高程等作為驗(yàn)收的重點(diǎn)。若在驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定的地方，需及時(shí)進(jìn)行處理，保證底基層施工質(zhì)量。同時(shí)，還要指派專人巡查攤鋪區(qū)域前后路段，清理干凈施工作業(yè)區(qū)域內(nèi)的雜物、障礙物等，保證運(yùn)輸車輛和施工機(jī)械設(shè)備通行順暢。

3.2 注漿位置

注漿擴(kuò)散半徑等因素會(huì)影響注漿間距，在確定注漿位置時(shí)，必須合理控制注漿間距。注漿孔布設(shè)時(shí)，針對(duì)裂縫病害位置，應(yīng)沿裂縫兩邊進(jìn)行注漿孔布設(shè)，注漿孔和裂縫保持一定距離，為0.3 m左右。沿縫間距為1.25 m，按照交叉布置。為確保鉆孔位置準(zhǔn)確無(wú)誤，可進(jìn)行一定標(biāo)注，為后期注漿施工提供方便。

3.3 鉆孔施工

鉆孔施工中，可長(zhǎng)短鉆配合，第一，先短鉆施工，時(shí)間為40 s～65 s;第二，后長(zhǎng)鉆施工，時(shí)間為70 s～140 s。同時(shí)要做好鉆桿軸心偏差工作，保證鉆桿可以垂直鉆入。鉆進(jìn)施工中，不得出現(xiàn)鉆桿和鉆頭隨意搖擺現(xiàn)象，避免破壞孔壁。待鉆至指定位置，需及時(shí)清理出鉆渣，避免因?yàn)殂@渣過(guò)多對(duì)注漿效果造成不利影響。

3.4 注漿施工

按照高聚物注漿技術(shù)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，按照設(shè)計(jì)要求配制注漿材料，保證配合比準(zhǔn)確。為避免混合料沉淀、離析、結(jié)塊，需均勻攪拌注漿材料。隨后下注漿管，將注漿管置于基層中間。注漿時(shí)，要注意觀察注漿管連接是否松動(dòng)，若出現(xiàn)問(wèn)題，需及時(shí)停止注漿，待修復(fù)后再次進(jìn)行注漿，避免壓力注漿環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏漿、管道破裂等問(wèn)題。注漿時(shí)，借助于出料管將高聚物材料運(yùn)送到槍口處進(jìn)行注漿。通過(guò)注漿可以快速填充裂縫區(qū)域，加固整個(gè)沉降區(qū)域，有效修補(bǔ)裂縫等病害。注漿材料注入后，將會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，材料從液態(tài)快速轉(zhuǎn)化為固態(tài)，體積膨脹填充空洞、裂縫，并能排除積水積泥。

3.5 封孔

為避免雨水滲入破壞路面，改善路面使用性能。必須在注漿后及時(shí)進(jìn)行封孔處理。封孔時(shí)一般可采用瀝青、密封膠等材料。若采用密封膠需加熱處理，溫度不宜超過(guò)210℃。待結(jié)束后，需及時(shí)清理干凈施工現(xiàn)場(chǎng)，不得污染路面。待檢查施工現(xiàn)場(chǎng)情況滿足規(guī)定要求后，才能開(kāi)放交通。

4 半剛性基層瀝青路面裂縫注漿檢測(cè)評(píng)價(jià)分析

4.1 注漿效果無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)分析

為了檢驗(yàn)半剛性基層瀝青路面裂縫注漿效果，本文采用了無(wú)損檢測(cè)法，即落錘式彎沉儀。該設(shè)備是路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)破損檢測(cè)儀器，其工作原理是利用微機(jī)控制系統(tǒng)操作液壓缸，將落錘提升到一定高度自由下落，擊打荷載載盤(pán)，從而對(duì)路面施加脈沖荷載。通過(guò)設(shè)置不同落錘高度、質(zhì)量獲取路面彎沉盆，并對(duì)各處變形及最大位移值進(jìn)行測(cè)定。相比其他彎沉檢測(cè)方法，落錘式彎沉儀更方便、測(cè)試迅速、結(jié)果精確。

本工程通過(guò)測(cè)定注漿前、后的彎沉值，可獲取路面強(qiáng)度。主要在道路右側(cè)輪跡帶布設(shè)測(cè)點(diǎn)，路況良好路段，測(cè)點(diǎn)間距可適當(dāng)加大，設(shè)為15 m左右。裂縫病害較為嚴(yán)重路段，測(cè)點(diǎn)間距則需加布設(shè)，間距可定為10 m，為了保證測(cè)點(diǎn)清晰可見(jiàn)，可通過(guò)噴漆的方式進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注。本工程注漿前后路面共設(shè)30個(gè)測(cè)點(diǎn)，注漿前彎沉值為87.7 μm～222.3 μm，注漿后彎沉值范圍15.7 μm～98.7 μm，具體情況如表1所示。

由此可見(jiàn)，相比注漿前，注漿后平均彎沉值較小，降幅較大。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本路段設(shè)計(jì)彎沉值為207×10-3 mm，注漿前，針對(duì)本路段進(jìn)行彎沉檢測(cè)，最大彎沉、最小彎沉值分別為222.3×10-3 mm、87.7×10-3 mm，本路段的PSSI、SSI值分別為98.4、0.984。按照現(xiàn)行公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范要求，注漿前路面強(qiáng)度系數(shù)仍可滿足規(guī)定要求。由此可判定，本路段無(wú)需進(jìn)行強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)。但在實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，即便路表未見(jiàn)明顯病害，彎沉值不大的情況下，仍存在較為嚴(yán)重的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部積水問(wèn)題。為此，針對(duì)易積水路段，注漿施工后，仍需按照高要求提高路面強(qiáng)度。通過(guò)注漿前后彎沉檢測(cè)值情況分析，最終提出高聚物注漿彎沉控制標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：（1）注漿前路表彎沉值：路面設(shè)計(jì)彎沉值<注漿前路表彎沉值<300 μm。（2）注漿后路表彎沉值：彎沉比>1.0，平均值降幅超過(guò)30%。

4.2 開(kāi)槽破碎檢測(cè)分析

（1）A面層無(wú)破損處開(kāi)槽檢測(cè)。本路段面層無(wú)破損，目前高聚物注漿施工已完成，通過(guò)風(fēng)炮機(jī)等設(shè)備開(kāi)槽處理，尺寸為50×100×55 cm，主要對(duì)槽內(nèi)漿液擴(kuò)散情況進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，從而評(píng)價(jià)注漿效果。經(jīng)觀測(cè)可見(jiàn)，本路段基層長(zhǎng)期被水浸濕，較為松軟潮濕，未見(jiàn)積水、滲水等情況。開(kāi)挖至槽底55 cm深度，可見(jiàn)一層片狀黃色高聚物漿材料，且位于上下基層中間部位。

（2）B路肩開(kāi)挖注漿檢測(cè)。在本路段路肩處進(jìn)行排水盲溝開(kāi)挖施工，經(jīng)觀測(cè)，有一層薄狀黃色高聚物漿材存于上基層底部。高聚物漿液從直線與盲溝直角相距1.5 m處的注漿孔注入，可見(jiàn)盲溝直角處、上基層中部口均有漿液滲出。由此表明，該方案具有可行性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，半剛性基層的優(yōu)點(diǎn)在于抗壓、抗彎強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、剛度大等，但在長(zhǎng)期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，半剛性基層膨縮系數(shù)較大，極易產(chǎn)生收縮裂縫，引發(fā)面層反射裂縫。當(dāng)水滲入基層后排除難度大極易引起路基路面損壞。加上重載交通作用下，強(qiáng)度、力學(xué)性能下降迅速，只能通過(guò)挖除換填處理。為此，半剛性基層瀝青路面裂縫處治是當(dāng)前亟待解決的一大難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸獻(xiàn)松.淺談水穩(wěn)碎石基層施工的質(zhì)量控制[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（10）：71-75.

[2]趙永勝.公路施工中水穩(wěn)基層裂縫的防治措施[J].建設(shè)科技，2017（5）：94-95.

[3]葛瑩，張道杰.公路施工中水穩(wěn)基層裂縫的防治措施[J].工程技術(shù)研究，2019，4（24）：133-134.

[4]趙龍飛，李碩，楊洋.高聚物注漿技術(shù)在高速公路瀝青路面維修中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013（18）：138.

[5]呂錫平，張榮利，李善強(qiáng).高聚物注漿技術(shù)在復(fù)合式路面改擴(kuò)建工程病害處治中的應(yīng)用[J].廣東公路交通，2020

（2）：18-23.

[6]王峰娟.公路工程瀝青路面施工技術(shù)與質(zhì)量控制策略[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014（8）：39-41.