高速公路瀝青路面裂縫成因及防治技術研究

賈　巍

(山西交通控股集團有限公司太舊高速公路分公司,山西 陽泉　045000)

1　高速公路路面裂縫的主要原因

1.1　路面基層反射裂縫

我國高速公路路面基層通常采用半剛性基層，而縮裂一直是半剛性基層無法根治的問題。半剛性基層材料在溫度和濕度變化時，會產生變形開裂。當溫度降低、水分散失會使其產生一定的體積收縮，收縮應力超過基層結構極限抗拉強度時出現縮裂。

水是導致路面基層開裂的主要因素。隨著水分的蒸發，半剛性基層材料體積收縮，產生收縮應力。隨著水分不斷蒸發，收縮應力不斷增大，吸附水膜不斷變薄，最后導致基層產生收縮開裂。

另外，施工中如果壓實度達不到要求，土質不均勻，水泥水化作用和水分蒸發都會使含水率不斷減少，基層體積收縮，形成收縮裂縫。如果基層和面層之間沒有設置聯結層，裂縫會向面層擴展，形成反射裂縫。

1.2　外界環境條件

在晝夜溫差較大或一年溫度變化較大時，高速公路溫度裂縫較多，一般主要表現為間距分布均勻的橫向裂縫。隨著溫度的下降，低溫持續時間的增加，溫度裂縫的數量也不斷增加，且溫度越低，開裂的寬度越大。

瀝青面層的溫度裂縫一般可分為低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。低溫收縮裂縫是由于溫度驟然下降時面層材料收縮，溫度應力超過了瀝青混凝土極限抗拉強度時產生的。溫度疲勞裂縫是在長時間的溫度循環作用下，是在溫度應力小于極限抗拉強度的情況下產生的疲勞開裂。

另外，瀝青路面開裂往往是由多種因素綜合作用形成的，是在不同條件下多種因素交叉組合作用的結果。調查表明，如果瀝青路面排水能力不足，在雨季容易對路面結構造成水破壞，導致產生路面裂縫。路面開裂后，如沒有進行及時處理，雨水通過裂縫的縫隙流入路面結構，浸濕各結構層材料甚至路基土，使各結構層強度降低，使用壽命縮短。裂縫內的水分，在行車荷載的作用下，會對路面結構產生沖刷作用，進一步造成瀝青路面結構出現剝落、松散等病害，加劇破壞整個路面結構的使用性能。

1.3　路基的影響

瀝青路面的施工質量直接受路基的穩定性影響，當路基的穩定性不足，出現不均勻沉降等破壞時，會造成基層開裂。如果基層與面層之間沒有設置應力吸收層，基層的裂縫會很快反射到瀝青面層。因此，路基的穩定性關系到整個公路的穩定性，路基的施工質量問題會直接導致路面結構的破壞。

1.4　施工工藝

瀝青路面的施工過程中，由于沒有制定有效的質量控制方案，導致施工中的質量問題，也是導致瀝青面層開裂的主要原因之一。油石比選擇不當、配合比不合格、拌和時間不夠、瀝青熱老化嚴重、攤鋪、壓實溫度控制不當、接縫處治不當等都會造成瀝青面層出現不同程度的開裂。

2　高速公路瀝青路面裂縫的養護技術

2.1　瀝青路面裂縫養護的必要性

瀝青路面出現裂縫后，如果不進行及時處理，雨水會沿縫隙滲入到路面結構層內部，導致瀝青路面出現大面積的塊裂、龜裂、松散、剝落等病害。這些病害的產生會進一步降低瀝青路面的使用性能，也會對承載力造成一定程度的影響，降低瀝青路面的使用壽命。同時，還會增加高速公路瀝青路面的養護維修費用，造成人力、物力、財力的浪費。因此，瀝青路面裂縫應及時進行養護維修，防止其發展擴大。

2.2　瀝青路面裂縫質量養護技術

調查表明，水是瀝青路面裂縫產生和發展的主要原因，在進行裂縫養護維修時，應及時封閉裂縫縫隙，避免水分滲入路面結構內部。對瀝青路面裂縫的養護維修，可以有效防治滲透，恢復路面平整度和承載能力。

2.2.1開槽灌縫

使用切縫機沿路面裂縫切割出一條寬度約為10 mm～15 mm的槽，深度約為15 mm～20 mm，然后使用路面灌縫機將加熱的密封膠灌注到溝槽中，密封膠冷卻到常溫后，清理路面上的碎屑，方可開放交通。采用開槽灌縫，將路面裂縫有效封閉，有效避免雨水滲入到路面結構中。采用開槽灌縫的使用年限長，但是養護成本相對較高。

2.2.2貼縫—灌縫養護

瀝青路面貼縫—灌縫養護施工時，首先按照瀝青路面裂縫的走向進行放樣，并使用石筆沿裂縫進行標記。放樣后使用變頻螺旋式高壓熱噴機對路面裂縫進行烘縫。當裂縫的縫壁溫度和濕度滿足灌縫要求時，使用帶有馬蹄靴的灌封機進行充分灌縫，最后貼上耐磨型彈性增強纖維布，并使用橡膠錘進行充分錘實，防止存在氣泡，使纖維布與裂縫周邊充分粘貼，養護15 min后開放交通。

2.2.3改性瀝青養護灌縫

對于寬度小于3 mm的瀝青路面裂縫，可采用改性瀝青灌縫養護技術進行修補。施工中首先使用鐵鉤將裂縫內的雜物清理干凈，再用吹風機將裂縫內的泥土雜物吹走，然后采用專用的注射器將改性瀝青灌入裂縫內部，并在縫中撒入適量的砂，一般養護2 h后即可開放交通。

3　高速公路瀝青路面裂縫的防治措施

3.1　優化瀝青面層厚度設計

瀝青混凝土面層屬于柔性結構，其厚度應綜合考慮各方面因素進行計算分析確定。目前，國際上一致認為應將瀝青面層的厚度增加至15 cm～25 cm，可有效防止基層反射裂縫。同時，增加瀝青面層的厚度，可以提高路面結構的彎曲剛度，提高路面結構的疲勞壽命。面層厚度的增加受到路面標高的限制，也會增加工程造價。

3.2　優化半剛性基層材料組成

對半剛性基層材料組成進行調整，提高半剛性基層的整體強度和穩定性，減少其溫縮和干縮系數，提高半剛性基層的抗裂性，減少基層反射裂縫。

3.3　加鋪路面防裂層和下封層

在面層與基層之間設置一層防裂層，可吸收基層應力，防止產生反射裂縫。可選用級配良好的碎石層作為上基層，與下部的半剛性基層形成“組合基層”。級配碎石防裂縫不僅能防止和減少反射裂縫，還可以提高基層的排水能力。

下封層可以防止雨水下滲破壞基層，并可防止雨水繼續下滲。當采用半剛性基層時，應盡量考慮設置下封層，一般采用單層式瀝青表面處治、乳化瀝青稀漿封層作為下封層。

3.4　基層預切縫

在瀝青面層施工前，按一定間距對半剛性基層進行切縫，使水穩基層裂縫僅發生在基層，不產生反射裂縫。

4　結語

高速公路瀝青路面使用中受到多種因素的復合作用，普遍存在開裂的情況，但只要對裂縫的產生原因進行認真分析，及時對裂縫進行養護維修，可有效恢復瀝青路面的使用性能，延長使用壽命。分析瀝青路面裂縫的類型和成因，有針對性的選擇養護技術對裂縫進行養護維修，有效控制其進一步發展。在瀝青路面設計、施工與養護過程中，應采取有效措施進行裂縫的防治，加強裂縫修補的養護管理，盡量避免或減少裂縫的產生，提高瀝青路面的穩定性和耐久性，減少養護費用，提高經濟效益。