淺析公路瀝青路面裂縫養護技術研究與應用

楊政武

(貴州省雷山公路管理段)

1 實例概述

本人09年承接并完成了黃平縣舊州至張家院公路改造工程第一合同段工程10 km，時任項目經理，項目投資800 萬。黃平縣舊州至張家院公路05年正式建成投入使用，全線采用瀝青路面和半剛性基層，瀝青層由5 cm 多碎石瀝青混凝土+5 cm 粗粒式瀝青混凝土+6 cm 粗粒式瀝青混凝土三層共16 cm 構成，半剛性基層為水泥穩定碎石和二灰溫度碎石以及石灰土底構成，共計30 ～35 cm。經過4年的使用路面出現不同程度的裂隙，其中裂隙最窄寬度為0.2 mm，最大寬度為12 mm;裂隙最長縱縫1 318 m，縱縫合計5 356 m;裂隙橫縫合計17 595 m，多數橫縫長4 ～8 m，占橫縫總量的74%。本次改造與09年完成并獲得驗收，評價結果顯示各項指標均為優秀，裂隙治理效果顯著。結合本次工程對公路瀝青路面裂縫養護技術進行簡要的探究。

2 瀝青路面裂隙的危害

在公路的正常使用中，初期所出現的裂縫對公路的正常使用不會產生明顯的負面效果，但當雨雪沿裂縫逐漸滲入到公路基層后，路面下的土基的含水量會逐漸達到飽和從而使得路面強度降低乃至路面受到破壞，再加之路面上行駛車輛反復的載荷作用，使得路面板下出現唧漿現象，最終導致路面的沉陷、網裂和翻漿等一系列路面病害的出現，甚至對公路的整體結構產生不可逆的破壞。這些破壞不僅影響了公路的正常運行，縮短了其使用壽命還極大的影響了機動車行駛的舒適性和穩定性，甚至對其安全產生威脅。由此可見加強對路面裂隙的養護是保障公路交通體系正常運轉和人民生命財產安全的必要措施。

3 瀝青路面裂隙產生的原因分析

裂隙是公路瀝青路面正常使用中難以制止的一種破壞，不同地方的不同道路其路面裂隙的形成也存在著各種各樣原因，但其總體來說就是可劃分為四種原因:(1)基層開裂所致的反射裂縫;(2)自身在溫度影響下產生的溫縮裂縫;(3)瀝青含蠟量過高所致的脆性裂縫;(4)長時間行車所致的疲勞裂隙。本次施工中裂隙的產生原因主要是荷載疲勞裂隙、反射裂隙和溫度裂隙

3.1 荷載疲勞裂隙

這種裂隙產生的原因是車輛荷載的長期作用。該公路屬于交通繁忙路段，每日通行的車次極大且其中以大型貨車等重型車輛為主，會對路面長生長期的高強度載荷。在這種高強度載荷作用下在二灰碎石基層的底部會形成超過基層的抗拉強度的拉應力，這時二灰碎石基層的底部就會出現一定的開裂。而隨著載荷的長期反復作用，這種開裂便會逐漸發生上移，蔓延到基層上部并對瀝青路面的底部產生拉力作用，最終使得路面產生裂隙。通過實際檢測，該路段在車輛載荷所產生的拉應力為基層材料抗壓強度的0.65 倍時，基層能夠累計承受標準載荷作用達100 多次，才會出現疲勞性破壞。但當行駛車輛為超載車輛時，這種破壞會被極大的加速，可能僅僅數十次類型的載荷作用便會使基層發生疲勞性破壞。而該路段車流以大型貨車為主，其中很多甚至為超重車輛，因此該路段路面裂隙中疲勞裂隙居多。

3.2 反射裂隙

反射裂隙作為一種極為普遍的裂隙產生誘因，在我國各色道路裂隙中占據著很大的比例。其產生的原因主要是由溫度或溫度與荷載共同作用而出現。此次黃平縣舊州至張家院公路施工中此類裂隙多由之前施工質量的低劣而導致的半剛性基層強度較低引起。在此前的施工中基層施工沒有遵守施工規范或在路面碾壓完成后沒有進行覆蓋式的灑水養生，亦或是養護期限結束時沒有及時的進行瀝青層面的重新鋪筑，導致在溫縮等作用下，基層中產生了微小的不可見裂縫。此外，施工時的壓實不足或道路開通后車輛的超載運行，使得基層和路面很快發生開裂，即出現瀝青路面的早起破壞。這種裂隙會極大的影響道路的同行質量，對道路的使用壽命亦會影響顯著。而且當反射裂隙出現時還總是會伴隨發生坑槽等路面病害，嚴重威脅道路車輛的形式安全，需及時維護，否則一旦病害加劇后再行治理將極為困難。

3.3 溫度裂縫

溫度裂縫不僅發生在路面表層還存在基層中。瀝青的集料類型和級配、瀝青的孔隙率以及瀝青的含量都會對瀝青路面的低溫開裂產生影響。而低溫的產生主要是由溫度的驟降或短時間內的多次降溫而產生的溫度應力導致。低溫開裂的形式通常分為兩種:(1)伴隨氣溫的突降所產生的溫度應力超過了瀝青層的抗拉強度，而使得路面出現裂隙，并由路面逐漸向下發展。(2)則是溫度變化引起的疲勞裂隙。當瀝青混凝土長期遭受溫度升降的循環變化后，瀝青層的抗拉極限就會逐漸變小，從而使得路面在溫度應力小于其正常抗拉強度時就出現裂縫。

該路段所處地區屬高海拔山區，雖四季氣候一致，但晝夜溫差較大。夜晚氣溫的快速下降瀝青材料的脆性增強，且在收縮時產生一定的收縮應力。而在白天氣溫的驟升，使得材料又發生快速膨脹。在這種晝夜大溫差的反復作用下瀝青層逐漸達到其疲勞極限，從而產生裂縫。本次施工治理中就出現很多這種現象導致的溫度裂縫。

4 瀝青路面裂縫治理的主要措施

4.1 熱瀝青灌縫撒料法

這種所需的設備有瀝青熱爐和安裝在施工車輛上的噴涂設備。其施工步驟為:(1)準備工作和材料配置;(2)對重交通石油瀝青進行加熱溶解;(3)對裂縫進行清理，確保其整潔;(4)使用熱熔石油瀝青進行騎縫噴涂;(5)鋪灑細集料并抹平;(6)待自然冷卻后開放交通即可。

4.2 改性瀝青養護劑灌縫

這種方法主要適用于3 mm 以下的微小裂縫的養護，養護劑能夠有效灌入裂縫，延長路面的使用時間。其施工工藝如下:(1)根據施工標準，對施工路段進行封閉;(2)使用輔助設備將裂縫清理干凈;(3)使用大型諸如設備將養護劑灌入裂縫中，并在其表層鋪灑少量細沙，待2 h 后即可開放交通。

以上兩種方法均屬于非開槽修補法，修補后隨著溫度的變化影響，往往1年就需重新修補，存在著極大的局限性。

4.3 開槽灌縫施工法

這種方法需要先使用專業的開槽設備開出一條深1.5 ～2 cm，寬1 ～1.5 cm 的人工槽。然后使用灌縫機對特制的裂縫修補膠加溫至適宜溫度后，將修補劑打壓灌入準備好的人工槽中從而實現對裂縫的修補。這種方法雖然存在初期投入大的弊端，但修補完成后縫補效果極佳，能夠極大的延長路面的使用期限，值得推廣使用。此外需注意的是灌縫時材料與周邊存在較大溫差，因此需選擇合適的開槽橫截面的尺寸，深寬比不應超過2∶1。

其施工工藝如下。

(1)根據施工規范對施工路段實施封閉。

(2)對開槽機和灌縫機等主要設備做好檢修，確保其正常運轉。

(3)按照設計標準沿裂縫進行開槽作業，確保開槽尺寸的合理性。

(4)清槽。氣泵槍將槽內及曹周圍10 cm 范圍內的雜物、灰塵等進行清理，為密封膠的使用做好準備。

(5)灌縫。先對修補膠進行加熱，待其加熱至適宜溫度(約193 ℃)后停止加熱，然后從出料噴頭將修補膠均勻注入人工槽內，而為確保修補膠的溫度的平穩，出料噴頭應具備加熱功能。此外除開槽內還應在裂縫的兩側鋪設厚0.1 cm、寬5 cm 的密封層，以確保密封效果的最佳。

(6)養護。交通的恢復必須帶修補膠徹底冷卻及路面的施工痕跡完全清理后方可。密封膠的冷卻時間通常為15 min。而如需盡快恢復交通，可采取在開槽表面鋪灑一層細沙或貼上薄膜，這種方法可以確保交通在5 min 內即可恢復。

5 總 結

結合自身工程實踐經歷，對公路裂縫的危害及形成機理和治理措施進行了簡單調查和分析。從中我們可以看出公路裂縫屬于不可避免的道路病害，對其的養護維修是一個長期的工作，且應受到高度的重視，尤其是在雨雪多的地區，道路管理部門更應加強對道路裂縫的監管，確保其得到及時的治理。此外，裂縫的修補方法多種多樣、各有利弊，在進行修補前，有關部門應結合實際情況，選擇合適的修補方法進行修補，實現經濟與社會效益的雙贏。

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