半剛性基層路面裂縫焊接技術(shù)探討

劉 衛(wèi)

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

我國(guó)高等級(jí)公路最常用的結(jié)構(gòu)形式是瀝青混凝土面層+半剛性基層。研究表明，由于半剛性基層材料的脆性大，抗變形能力較差。在我國(guó)，很多高速路面投入使用一定年限后，在行車(chē)荷載和自然因素共同作用下，半剛性基層產(chǎn)生開(kāi)裂形成路面表面裂縫，不僅影響美觀，大大降低路面平整度，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致水分下滲，破壞路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大幅降低基層承載力，導(dǎo)致路面破壞加劇，使用壽命大幅縮短。河南萬(wàn)里路橋集團(tuán)有限公司開(kāi)發(fā)的路面裂縫焊接是一種先進(jìn)的路面裂縫處治技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)從根本上治愈裂縫病害。通過(guò)探測(cè)、選料、清掃、打孔、焊接、檢測(cè)等工序完成對(duì)路面基層裂縫的修復(fù)，將粘結(jié)劑與基層連接成有效結(jié)合的整體，避免由于基層裂縫導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)性破壞的出現(xiàn)。在裂縫焊接施工中，施工工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需加熱和掀開(kāi)表面瀝青層，不受季節(jié)、氣溫和環(huán)境影響，生產(chǎn)成本低。裂縫焊接技術(shù)在連霍高速鄭州段、安徽界阜蚌高速、江西贛粵高速、湖南長(zhǎng)沙繞城高速等路段進(jìn)行了應(yīng)用，有效阻止了外界雨水進(jìn)入，裂縫沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展，取得了顯著效果。本文筆者對(duì)路面裂縫焊接技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，以期得到推廣和應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)處治方式

在我國(guó)高速公路中，路面裂縫是最常見(jiàn)病害之一，容易造成水分下滲破壞基層。在路面裂縫種類(lèi)中，半剛性基層反射裂縫最不易處理，危害相當(dāng)大，但發(fā)生最多。對(duì)于基層反射裂縫，在外部荷載作用下，在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部產(chǎn)生沖刷，產(chǎn)生的水損害造成基層松散破壞，進(jìn)而導(dǎo)致路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，嚴(yán)重影響路面使用功能。

傳統(tǒng)的高速公路裂縫處治，日常養(yǎng)護(hù)多采用灌縫、封縫或嵌縫帶進(jìn)行處理，大中修采用抗裂貼、稀漿封層、微表處、超薄磨耗層、罩面等技術(shù)。從使用效果來(lái)看，傳統(tǒng)的裂縫處治技術(shù)難以與路面形成有效結(jié)合的整體，僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)表層的短期封水問(wèn)題，且封水效果差、壽命短，對(duì)因裂縫產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性破壞問(wèn)題(如圖1所示)并沒(méi)有解決。對(duì)病害嚴(yán)重路段進(jìn)行銑刨重鋪或路面再生，但是施工成本高，工期長(zhǎng)，需要開(kāi)挖斷行，對(duì)通行影響大。

半剛性基層是我國(guó)高速公路最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。路面病害大多從基層產(chǎn)生，從基層向面層發(fā)展，這是我國(guó)路面裂縫的最主要特點(diǎn)。路基施工質(zhì)量也是造成基層和面層病害的原因之一。傳統(tǒng)的高速公路路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)未能從根本上解決路基、路面基層病害，經(jīng)常出現(xiàn)前修后壞現(xiàn)象。

采用裂縫焊接技術(shù)時(shí)，通過(guò)使用專(zhuān)用設(shè)備全面掌握裂縫寬度及深度等參數(shù)，采取針對(duì)性措施使用專(zhuān)用焊縫設(shè)備從下向上對(duì)裂縫進(jìn)行填充。在焊縫材料填充過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)所有路面裂縫縫隙的充分充填，將斷開(kāi)的路面結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)為一個(gè)整體，裂縫病害確保從底基層、基層到面層得到一體化解決(見(jiàn)圖2)，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性修復(fù)路面裂縫的最有效措施。

2 裂縫焊接技術(shù)關(guān)鍵

通過(guò)采用路面裂縫焊接技術(shù)，使得焊縫材料從下向上對(duì)整個(gè)縫隙進(jìn)行填充，有助于從根本上治愈裂縫。

2.1 路面裂縫無(wú)損檢測(cè)

使用探地雷達(dá)進(jìn)行裂縫檢測(cè)，這是裂縫焊接技術(shù)的核心。對(duì)路面使用探地雷達(dá)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，脈沖源產(chǎn)生周期性毫微秒信號(hào)，直接反饋給發(fā)射天線(xiàn)。經(jīng)由發(fā)射天線(xiàn)耦合到地下的信號(hào)，在傳播路徑上遇到非均勻體則產(chǎn)生反射信號(hào)。當(dāng)探測(cè)到混凝土介質(zhì)中的裂縫或空洞時(shí)，雷達(dá)信號(hào)被反射，明顯增強(qiáng)回波信號(hào)幅度，在檢測(cè)剖面上形成明顯異常(見(jiàn)圖3,圖4)。

應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，得到瀝青路面中的雷達(dá)波響應(yīng)數(shù)值模擬圖，進(jìn)而識(shí)別裂縫橫向位置、上端點(diǎn)深度和相對(duì)寬窄等特征，確定裂縫位置、深度、寬度。

2.2 路面裂縫焊接料

通過(guò)對(duì)無(wú)損檢測(cè)結(jié)果的分析，掌握裂縫所處位層及寬度、深度等參數(shù)，便于針對(duì)性的進(jìn)行焊接料和施工工藝選擇，以確保裂縫焊接質(zhì)量。

目前成熟的裂縫焊接料主要是高分子材料和非拌和高分子混凝土，均無(wú)需加熱，能在常溫下進(jìn)行施工，具有良好的滲透性和粘結(jié)性，具有一定彈性，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。

2.3 焊接設(shè)備和施工

裂縫焊接技術(shù)分為普通焊接和無(wú)痕焊接兩大類(lèi)。無(wú)痕焊接有熱焊接和冷焊接兩種類(lèi)型。普通焊接后的路面比較美觀，采用接近原路面色澤的焊接料，且施工痕跡不明顯。

無(wú)痕焊接后與原路面一致，看不到裂縫處理痕跡。熱焊接采用路面裂縫熱焊液和路面裂縫熱焊專(zhuān)用設(shè)備；冷焊接采用路面裂縫冷焊液和路面裂縫冷焊專(zhuān)用設(shè)備。

根據(jù)裂縫所處層位及寬深度等的不同，可選擇噴涂、高壓和聚合施工工藝。將焊接料高壓注入路面裂縫中，在實(shí)現(xiàn)密實(shí)填充裂縫空隙基礎(chǔ)上，對(duì)因裂縫產(chǎn)生的基層局部松散或脫空(如圖5所示)一并解決，實(shí)現(xiàn)路面裂縫病害及裂縫次生病害的快速有效處治。

2.4 質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收

通過(guò)鉆芯取樣觀察裂縫焊接效果，對(duì)基層芯樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)面層芯樣進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。通過(guò)雷達(dá)無(wú)損檢測(cè)來(lái)測(cè)定焊接料對(duì)裂縫的填充密實(shí)度。通過(guò)滲水試驗(yàn)確定裂縫焊接質(zhì)量。

3 施工操作要點(diǎn)

本文以某施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的裂縫無(wú)痕焊接為例說(shuō)明其施工工藝。在該項(xiàng)目施工中，采用打孔方式將焊接料壓進(jìn)半剛性基層裂縫中，從下向上進(jìn)行裂縫修復(fù)，對(duì)面層焊接則采用耙松、拌和、碾壓等工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)痕焊接。

主要施工流程：作業(yè)區(qū)封閉→裂縫檢測(cè)→施工放線(xiàn)→裂縫防護(hù)→鉆孔、清孔→下注漿管、安裝注漿帽→焊縫施工→現(xiàn)場(chǎng)清理→開(kāi)放交通。在施工前，將施工段路面用掃帚清掃干凈，用高壓氣槍將裂縫吹干凈并清除其中雜物。

1)裂縫檢測(cè)。在進(jìn)行焊接施工前，使用探地雷達(dá)對(duì)病害路段進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)掌握裂縫綜合情況實(shí)現(xiàn)處治有的放矢。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定處治方案、施工工藝、施工路段、施工區(qū)域、處治材料和設(shè)備等，通過(guò)試驗(yàn)還需確定輸送孔布設(shè)間距，打孔深度和裂縫處治材料(焊接料)注入量等施工參數(shù)。在選擇路面處治材料時(shí)，一般雙組分高分子材料路面裂縫處治材料進(jìn)行寬度小于4 mm裂縫的處治，使用非拌和微粒式雙組分高分子混凝土裂縫處治材料進(jìn)行寬度大于4 mm裂縫的處治。2)輸送孔布設(shè)。根據(jù)裂縫走向，沿路面反射裂縫延伸方向平均布設(shè)焊接料輸送孔。孔距一般控制在1.2 m～1.5 m，裂縫較窄部位可適當(dāng)加密。孔直徑為2 cm，沖擊鉆鉆孔至裂縫底。要求孔位準(zhǔn)確，鉆角垂直，將孔位誤差控制在0.05 m以?xún)?nèi)，鉆孔深度超過(guò)設(shè)計(jì)深度。采用PVC管、銅管或鐵管作為輸送管，采用切割工具截取相應(yīng)長(zhǎng)度后，插入輸送孔中直至裂縫底部。3)裂縫焊接。在進(jìn)行焊接料注射時(shí)，用夾具把注射槍與注射帽夾牢，配比儀按配比通過(guò)輸料管道將焊接料預(yù)聚體輸送到注射槍口，預(yù)聚體材料在注射槍口處混合，通過(guò)輸送管輸送到裂縫病害處。進(jìn)行輸送壓力控制，一般控制在5 MPa。嚴(yán)格進(jìn)行輸入量控制，待輸入量達(dá)標(biāo)后，先將注射槍保險(xiǎn)關(guān)閉15 s，再進(jìn)行注射槍和注射帽分離。輸送孔使用密封膠進(jìn)行封閉。在進(jìn)行密封前，須進(jìn)行密封膠加熱，加熱溫度控制在210 ℃以下。進(jìn)行密封膠灌注時(shí)，要求與路面持平或比路面略低，須將高出路面部分整平。4)表面修整。封孔后，為確保裂縫兩端連接平順，要求對(duì)裂縫表面進(jìn)行修整，保證裂縫兩端高差和平整度符合設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收，對(duì)不滿(mǎn)足施工質(zhì)量要求部位進(jìn)行返工，直至達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

裂縫焊接技術(shù)適用性廣，對(duì)高速公路基層完好的瀝青面層和基層裂縫、半剛性基層瀝青路面貫穿面層和基層的反射裂縫以及任何結(jié)構(gòu)層位裂縫均可實(shí)現(xiàn)有效處治，實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的結(jié)構(gòu)性修復(fù)。

在裂縫處治中，進(jìn)行裂縫焊接技術(shù)的推廣和應(yīng)用，發(fā)揮其施工快捷，無(wú)需養(yǎng)生的優(yōu)勢(shì)，顯著減少對(duì)交通的干擾，確保道路通行能力，且焊接料能隨面層和基層進(jìn)行熱脹冷縮，處治好的裂縫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大大提高路面壽命。