市政道路工程瀝青路面裂縫成因與防治策略分析

李嫻

(甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，我國(guó)的市政道路建設(shè)正在逐步完善，與傳統(tǒng)市政道路施工方式相比，現(xiàn)階段市政道路工程的優(yōu)勢(shì)較為明顯，其主要體現(xiàn)在施工的方便性、使用壽命長(zhǎng)以及噪音小等方面。因此，在我國(guó)城市發(fā)展中對(duì)城市道路的建設(shè)具有重要意義。然而，材料、環(huán)境與施工方式的影響，瀝青路面易產(chǎn)生裂紋，這對(duì)道路的安全性和實(shí)用性造成了很大的威脅。要想提高瀝青路面的使用年限，就需要對(duì)其產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行科學(xué)分析，從而針對(duì)問(wèn)題采取預(yù)防措施，保證瀝青路面的安全運(yùn)營(yíng)。

1 市政道路路面裂縫問(wèn)題的成因

1.1 材料質(zhì)量問(wèn)題

部分市政道路項(xiàng)目由于材料、運(yùn)輸?shù)榷喾N原因，沒(méi)有購(gòu)買合格的商用瀝青，而是采用一些質(zhì)量不合格的瀝青進(jìn)行施工。在物料配制與施工原材料的購(gòu)買中，因物料配制方案、自然因素、施工技術(shù)因素以及材料本身因素等影響，可能會(huì)間接導(dǎo)致瀝青混合料出現(xiàn)粘附力過(guò)低等問(wèn)題，從而導(dǎo)致了面層施工過(guò)程中產(chǎn)生油層松散、開裂等常見質(zhì)量問(wèn)題。目前，我國(guó)市政道路施工材料部分存在著與實(shí)際使用需求不相符的質(zhì)量問(wèn)題，極大地增加市政道路施工問(wèn)題發(fā)生的幾率。比如，北方寒冷地區(qū)，瀝青混合料的粘結(jié)力會(huì)明顯低于南方地區(qū)，并且當(dāng)瀝青混合料本身粘結(jié)力不足時(shí)，還會(huì)容易出現(xiàn)油層松散與崩塌等情況[1]。

1.2 自然因素

一些城市市政道路項(xiàng)目所處的周圍的天氣狀況較為嚴(yán)酷，在長(zhǎng)期的風(fēng)化暴曬和雨水浸潤(rùn)等自然天氣的作用下，瀝青面層會(huì)產(chǎn)生開裂。通過(guò)有關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，在各類市政道路項(xiàng)目中，產(chǎn)生橫向反射路面面層裂紋質(zhì)量通病的最重要的因素是，在長(zhǎng)期遭受到寒冷的條件下，路面會(huì)產(chǎn)生干收縮裂紋，而在長(zhǎng)期經(jīng)受反復(fù)荷載的作用下，裂紋的出現(xiàn)范圍和面積會(huì)不斷地增大，最后會(huì)產(chǎn)生橫向反射裂紋。以一條城市市政道路為背景，在秋季和冬季氣溫較低的情況下，出現(xiàn)比鋪裝體承載能力更高的拉應(yīng)力，從而誘發(fā)市政道路路基水平貫穿開裂的質(zhì)量問(wèn)題。

1.3 施工因素

部分施工單位為趕上施工進(jìn)度控制工程費(fèi)用，通常不會(huì)等待施工材料達(dá)到下一步施工強(qiáng)度要求便進(jìn)行下一步的施工，這會(huì)對(duì)工程施工質(zhì)量和實(shí)際使用壽命產(chǎn)生很大的影響。比如，在施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)道路路基局部壓實(shí)度不足、不均勻沉降、路基實(shí)際含水量超過(guò)相應(yīng)施工標(biāo)準(zhǔn)、上下層接縫搭接長(zhǎng)度不合理、未對(duì)原有路面接縫與裂縫處進(jìn)行灌封處理等施工問(wèn)題，導(dǎo)致在工程施工及道路通車過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)沉降裂縫、路面裂縫、溫度裂縫、反射裂縫等各類路面面層裂縫質(zhì)量通病。

1.4 設(shè)計(jì)因素

目前我國(guó)市政道路建設(shè)項(xiàng)目中，部分市政道路受到建筑折射光以及環(huán)境溫度的影響，導(dǎo)致城市市政道路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)了溫度裂縫、反射裂縫等常見的質(zhì)量問(wèn)題，使得城市市政道路的服役年限比預(yù)計(jì)的要低。比如，在某市政道路工程施工階段，道路設(shè)計(jì)方案中存在著瀝青混合料溫度敏感性較高、基層厚度與面層厚度數(shù)值不合理、沒(méi)有設(shè)置應(yīng)力吸收層等諸多設(shè)計(jì)問(wèn)題，因此，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)反射裂縫及溫度裂縫等裂縫質(zhì)量問(wèn)題的有效延緩[2]。

1.5 基層反射裂縫

傳統(tǒng)的反射裂紋(見圖1)，通常出現(xiàn)在道路白改黑的過(guò)程中，其中反射裂縫的類型主要有兩類。1)路面上的車輛荷載作用下，若路面上的應(yīng)力與裂口部位相對(duì)應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致道路的應(yīng)力向兩側(cè)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而增大裂縫的大小。在車輛循環(huán)荷載的影響下，瀝青面層內(nèi)部的破壞會(huì)逐步累積，直至到達(dá)其承載力的臨界值，最后從底層產(chǎn)生裂紋，并由裂紋延伸到表層；2)溫縮反射裂紋與交通荷載反射裂紋相似，當(dāng)周圍的溫度下降時(shí)，會(huì)引起路面的溫度收縮裂紋，特別是在路面相應(yīng)的裂紋處，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)應(yīng)力集中的地方，隨著時(shí)間的推移，這種現(xiàn)象會(huì)發(fā)展為一種反射裂紋，并逐步蔓延開來(lái)。

圖1 反射裂縫圖

2 防止瀝青鋪裝開裂的對(duì)策

2.1 對(duì)于裂縫進(jìn)行封閉處理

在對(duì)裂縫進(jìn)行封閉的時(shí)候，按照施工的方式，可以將其劃分為粘結(jié)裂紋、灌縫以及填充裂縫。對(duì)裂紋進(jìn)行修補(bǔ)的條件是：瀝青混合料的整體鋪裝狀況較好，路面整體構(gòu)造強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)于裂紋的閉合，應(yīng)選擇溫度較高，晝夜溫差小，比較干旱的地方。粘結(jié)裂紋，是指將專用裂紋粘結(jié)片，直接粘貼于路面裂紋處。采用該方法既不需挖溝，又無(wú)需借助專用的機(jī)器裝置，更加簡(jiǎn)便、快速。然而，這種方式也有一些缺點(diǎn)，它的最大缺點(diǎn)在于，貼合條有脫落及開裂的危險(xiǎn)，如果發(fā)生脫落或斷裂，就需要重新將貼合條貼到路面上，從而造成路面高度升高，從而對(duì)車輛行駛造成不利影響。所謂灌注，就是利用特殊的施工工具，在路面的縫隙中挖出一條溝壑，然后用特殊的貫穿工具，將特殊的填充材料填充到溝壑中。該方法能更好的與瀝青混合料粘結(jié)在一起，具有更好的防水作用。不過(guò)，這也有一個(gè)弊端，那就是粉塵太多，速度太慢。所謂填充裂縫，就是不做任何附加的施工，只用填充材料來(lái)覆蓋，這種方法非常簡(jiǎn)單，但也有一個(gè)缺點(diǎn)，就是防水性能不夠好[3]。

2.2 提高鋪裝技術(shù)在鋪裝中的應(yīng)用

2.2.1 建造前的預(yù)備

在施工前做好充足的準(zhǔn)備工作，是保證道路施工能夠順利進(jìn)行的重要前提，尤其是要強(qiáng)化對(duì)材料的控制，要保證施工所用材料的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。此外，要結(jié)合道路工程的實(shí)際情況，對(duì)所需人員、材料以及設(shè)備(比如混凝土攤鋪機(jī)、路面壓路機(jī)、切割機(jī)等)等展開分析，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁Y源配置。在正式實(shí)施前，必須對(duì)各設(shè)施的工作狀況進(jìn)行檢查，以保證其滿足工程建設(shè)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件。

2.2.2 攪拌瀝青混凝土

影響瀝青混凝土品質(zhì)的因素有很多，例如瀝青混凝土的配比比例錯(cuò)誤，勢(shì)必會(huì)對(duì)路面的施工品質(zhì)有一定的影響，所以在進(jìn)行瀝青混凝土攪拌之前，必須進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。針對(duì)該路段的實(shí)際狀況，在對(duì)瀝青混凝土進(jìn)行混合時(shí)，主要采用ACP4000型混合器，并對(duì)混合器的混合用量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，不得低于280t/h。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)拌合物的溫度的控制，在拌合物結(jié)束后，應(yīng)在拌合物表面覆蓋一層隔熱薄膜。此外，還要定期地對(duì)所攪拌的瀝青混凝土的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以免在施工過(guò)程中，由于溫度的不適當(dāng)?shù)目刂贫鴮?duì)瀝青混凝土路面的施工品質(zhì)造成影響[4]。

2.2.3 運(yùn)輸瀝青混合料

在進(jìn)行瀝青混合料的運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的具體情況，選用運(yùn)輸裝備進(jìn)行物料的運(yùn)輸。在將混合料裝入到車廂內(nèi)之前，應(yīng)先在車廂內(nèi)表面涂抹一層防粘液體，以防止混合料與車廂內(nèi)的物質(zhì)起反應(yīng)。同時(shí)，在拌和物料加載時(shí)，最需對(duì)離析狀況進(jìn)行控制，因此要在加載期間始終保持低速行駛。同時(shí)，在出貨的時(shí)候，要指定專門的人員進(jìn)行監(jiān)督和檢查，確保在全流程中的溫度都能得到有效的控制。

2.2.4 攤鋪瀝青混合料

1)為了確保攤鋪的效果，在進(jìn)行攤鋪之前，必須將基層上的各種雜質(zhì)清理干凈，并且要注意瀝青的緊實(shí)度、厚度和硬度，以免出現(xiàn)沉降、硬化等問(wèn)題；2)為使基層與瀝青面層更好的結(jié)合，需撒布透層瀝青和粘層瀝青，為提高粘結(jié)效果，需在面層瀝青鋪開前5h灑布透層和粘層瀝青，需結(jié)合道路的具體狀況，撒布用量應(yīng)控制在1～1.2 kg/m2之間；3)要加強(qiáng)對(duì)上表面高程的控制，從而保證最終的攤鋪效果。對(duì)于中下部，可以使用鋼索來(lái)控制，對(duì)于上部，可以使用等高的方形管道來(lái)控制。為了使后面的攤鋪效果更加理想，首先要保證第一次攤鋪的規(guī)則，并要保證它滿足基本要求的橫坡。多層瀝青混合料在攤鋪時(shí)，應(yīng)使每一層的接縫處于相互交織的狀態(tài)，一般情況下，應(yīng)使橫向的接縫間距大于1m，縱向的接縫間距大于15cm。然而，對(duì)于道路芯面層交縫處，一定要處理好，保證其平坦，并且在交縫處涂抹瀝青，并將交縫處表面壓平。此外，在施工過(guò)程中，還需要對(duì)有關(guān)的設(shè)備和車輛進(jìn)行控制，通常需要將運(yùn)輸車與攤鋪機(jī)的間距控制在10～30 cm，以避免各類設(shè)備和車輛發(fā)生碰撞[5]。

2.2.5 碾壓瀝青混合料

在瀝青攤鋪完畢后，要對(duì)其進(jìn)行碾壓，為保證良好的碾壓效果，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行。1)采用雙鋼輪式壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行一次碾壓，提高了路面的平穩(wěn)性；這一次的碾壓間距必須要把握好，以免間距太大而對(duì)壓實(shí)造成不利的影響。此外，在正式碾壓之前，必須事先計(jì)劃好行車線路，以避免行車途中換道太多，從而對(duì)瀝青鋪裝品質(zhì)造成不利的影響；2)第一輪結(jié)束后，進(jìn)行第二輪，這一輪必須要保證每一輪的均勻性，才能保證一次完成。另外，為了保證最終的碾壓效果，應(yīng)該控制在65～90m之間。在本次碾壓時(shí)，要對(duì)上一次碾壓所產(chǎn)生的橫向壓輪痕跡進(jìn)行清除，通常采用的是雙鋼輪壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)，通過(guò)二者的有機(jī)配合，達(dá)到良好的壓實(shí)效果。另外，在使用橡膠輪壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，應(yīng)在輪胎外側(cè)涂敷適量的絕緣物質(zhì)，以避免混合料與壓路機(jī)輪胎發(fā)生粘連；3)就是最終的勝利。第二次碾壓完成后，應(yīng)對(duì)道路的壓實(shí)情況進(jìn)行認(rèn)真檢測(cè)，確定滿足要求后再進(jìn)行最后的碾壓。在這一次的碾壓中，需要使用雙金屬車輪，通常需要1～2次的碾壓，這樣才能達(dá)到最好的碾壓效果。在經(jīng)過(guò)兩次的壓實(shí)后，路面上沒(méi)有明顯的車輪痕跡，并且，必須達(dá)到相應(yīng)的要求。

3 加強(qiáng)路面的裂縫處理

1)在施工道路的養(yǎng)護(hù)施工中，應(yīng)針對(duì)道路開裂的特點(diǎn)，采用有針對(duì)性的施工方法。在本研究的道路現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于寬度≥6mm的裂縫，采用熱油灌縫的方法來(lái)進(jìn)行修復(fù)，在具體施工過(guò)程中，首先要將此裂縫進(jìn)行清除，然后采用灌縫機(jī)向內(nèi)灌入130～170℃的熱瀝青；對(duì)于6mm以上的裂縫，則采用瀝青，細(xì)?；炷羴?lái)修補(bǔ)；2)如果道路上出現(xiàn)了一些細(xì)微的裂紋，并且在一段時(shí)間內(nèi)裂紋并沒(méi)有明顯的變化，則可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的瀝青處理，防止裂紋再次擴(kuò)展。在具體的施工過(guò)程中，首先需要將沙子與水泥混合在一起，然后將混合好的聚硫橡膠混合在一起，再用丙酮稀釋攪拌好的沙粒。在做好填料的準(zhǔn)備工作后，將其埋入混凝土開槽，然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)；3)若裂紋系由于路面破損所致，則應(yīng)采用置換填筑法進(jìn)行處理。在實(shí)踐中，首先要確定修理的基礎(chǔ)區(qū)域，然后根據(jù)邊線來(lái)加工。為了確保路面的壓實(shí)力，通常應(yīng)將瀝青的單層攤鋪面厚控制在6cm以內(nèi)。

4 利用裂縫粘合劑對(duì)裂縫進(jìn)行處理

這是一種由母體和溫?zé)嶂参锘旌隙傻哪z粘劑，可以大大減少反射裂紋的產(chǎn)生，而且在防水領(lǐng)域有著極佳的表現(xiàn)。它有效地彌補(bǔ)了由于單純使用玻璃纖維網(wǎng)格而造成的界面性不足，這種界面性會(huì)影響到浸漬層受到重力的狀況，而且還會(huì)對(duì)裂縫的能力產(chǎn)生影響；此外，還解決了使用玻璃纖維格柵、土工布在施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)堆疊，進(jìn)而影響到不同層間粘合的問(wèn)題。此外，還妥善解決了只使用瀝青基應(yīng)力吸收膜，只能將應(yīng)力吸收，卻不能抵御各種應(yīng)力的問(wèn)題。防裂貼一方面可以減少裂縫問(wèn)題發(fā)生的幾率，另一方面可以有效防止水的泄漏，應(yīng)用到路面凍裂部位，可以防止冰水向地下的泄漏，表現(xiàn)出優(yōu)異的防御性[6]。

5 加強(qiáng)路面的養(yǎng)護(hù)

路面的維護(hù)是一種可以減少裂縫出現(xiàn)的幾率的行之有效的方法，在維護(hù)過(guò)程中應(yīng)該特別注意維護(hù)和管理的工藝，相關(guān)的操作人員應(yīng)該采取更加合理的維護(hù)措施，從而可以更好地提升路面的維護(hù)效果。例如，可以通過(guò)使用道路再生技術(shù)或者加強(qiáng)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)道路進(jìn)行持續(xù)的加固，進(jìn)而提高對(duì)其裂紋的維護(hù)和處理效果。在增強(qiáng)路面的強(qiáng)化作用的同時(shí)，有關(guān)工作人員還需要對(duì)路面表面的涂層進(jìn)行更好的提高，首先可以對(duì)表面的老舊的瀝青混合料進(jìn)行銑刨等方法，然后加入一定數(shù)量的水泥漿，對(duì)縫隙進(jìn)行回填，水泥漿固化后，就可以獲得更好的回填效果。另外，壓漿法也是一種較為常見的道路裂縫養(yǎng)護(hù)和處治的方法，該方法主要應(yīng)用于基層和路基的裂縫處理，在注漿前，使用環(huán)氧樹脂等對(duì)裂縫周邊進(jìn)行封堵，并在里面預(yù)埋注漿嘴，然后使用高壓通過(guò)注漿管進(jìn)行注漿，直到漿液溢出。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要保證市政道路面能繼續(xù)使用，就應(yīng)從每一個(gè)方面著手，結(jié)合具體條件，做好對(duì)裂紋的處理和預(yù)防。因此，在城市市政道路建設(shè)中，必須加強(qiáng)對(duì)城市市政道路建設(shè)的管理。瀝青路面的裂紋不僅對(duì)道路的使用體驗(yàn)有影響，還對(duì)城市的形象有影響。所以，在設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、維修等全過(guò)程中，都要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的管理，保證材料選擇、材料貯存、路基壓實(shí)、封路處理等一系列的環(huán)節(jié)上具有合理性和科學(xué)性，為未來(lái)的道路正式投入使用打下良好的基礎(chǔ)，從而達(dá)到延長(zhǎng)其使用壽命的目的。