半剛性基層瀝青路面裂縫處治技術要點分析

宋林 河南凱達工程技術有限公司

一個公路工程項目建成通車之后，隨著時間的推移，在行車荷載與自然因素的反復作用下，尤其是重載超載問題嚴重的路段，路表極易產生大量早期病害，比如裂縫、坑槽、松散等，其中裂縫問題最為突出。目前，針對瀝青路面半剛性基層裂縫處治方面，國內外主要采用罩面處治、注漿加固、開挖修補等方法，其中注漿加固技術具有工藝簡單、成本低、開放交通快等特點，在瀝青路面裂縫處理當中應用效果顯著。

一、半剛性基層瀝青路面裂縫的表現形式

裂縫是半剛性基層瀝青路面最常見的一種病害形式，隨著裂縫病害的發展，雨水沿著裂縫部位滲入路基和半剛性基層內部，將會產生凍脹、礦料剝落等問題，最終形成坑槽等嚴重病害。裂縫產生早期基本不會對路面行車造成影響，但是隨著時間的推移，裂縫在行車荷載和自然因素的長期作用下，將會進一步擴展，基層很可能會處于飽水狀態，影響基層的穩定性和強度，甚至影響層間粘結作用，加劇其他病害的出現。總體來講，瀝青路面裂縫的表現形式主要包括以下幾類：

1、溫度疲勞裂縫。瀝青材料具有較強的溫度敏感性，當環境溫度變化幅度較大的情況下，很容易產生瀝青材料溫度應力疲勞，降低混合料內部的極限應變值。此外，在溫度的作用下，還會對瀝青混合料的勁度模量造成一定破壞，比如，在還沒有達到極限抗裂溫度的條件下，已影響了瀝青混合料的性能，導致路面損壞。

2、反射裂縫。拉應力是瀝青路面結構基層內的主要表現形式，相比基層內極限抗拉應變，一旦作用于基層上的拉應力和拉應變較大時，便會出現開裂現象。

3、溫度收縮裂縫。通常來講，環境溫差和路面材料的勁度模量呈正相關。一旦溫度應力增長率在應力松弛以上的情況下，因為溫度應力的作用，極易產生裂縫問題。

二、工程概況

某公路工程建成通車多年，為雙向四車道，路面結構形式為4cm瀝青面層（SMA-13）+6cm瀝青中面層（AC-20C）+8cm瀝青下面層（AC-25）+20cm水泥穩定碎石基層+20cm水泥穩定碎石基層+10cm級配碎石。在長期使用下，隨著交通量逐年遞增，路面使用性能越來越差，通過現場病害調查發現，本路段病害主要包括：縱向裂縫、橫向裂縫、網裂、松散、唧漿等，其中裂縫病害最為嚴重。

三、路面損壞調查分析

施工前，為了保證采取的處治措施切實可行，需提前做好路面損壞調查工作，按照現行評定標準對本路段病害情況進行調查分析，并計算出路面的PCI值和評定等級。作為反映路面損壞狀況的主要指標，路面損壞狀況指數PCI是各種損壞的折合損壞面積之和與路面調查面積的百分比，為了方便評定分析，本文采取兩路段進行對比研究，具體測定結果如表1所示。

表1 路況調查情況

由此可見，在2個路段當中，表觀破損情況基本相同，其中I路段主要病害為橫向裂縫，決定以此為試驗段進行注漿補強加固施工，并將II路段（不作處理）作為對比段進行分析。

四、半剛性基層瀝青路面裂縫注漿處治工藝

（一）確定施工方法

根據上述路況病害調查情況，決定采取注漿法進行基層裂縫病害處治。根據施工要求，本工程以I路段為試驗段進行施工與分析。注漿段的施工方案為路面銑刨3層，在半剛性基層頂部注漿施工，當路面強度達到設計規定要求之后，方可攤鋪瀝青面層。注漿孔徑、鉆孔深度分別設定為40mm、390mm。

（二）施工流程

第一，布孔。按照實際需求，在注漿過程中合理布設注漿孔，保證滿足處治基層病害的目標。一般來講，在單一面板型路面布孔當中主要有多種不同的形式，比如方格型、梅花樁型、六角形、三角形等。根據本工程實際情況，可采用梅花樁型布孔。不同裂縫則設置不同的位置，首先，橫縫孔位布設當中，要求將注漿孔設于裂縫兩側，行車方向水平間距為50cm，垂直間距為100cm。一旦發現有網裂問題，在此位置需適當增加注漿孔數量，并減少間距，保證注漿充足。其次，縱縫孔位布設當中，注漿孔可設置成騎裂縫打孔，行車方向水平間距為50cm，若存在網裂和橫縫交叉的情況，同樣要增設注漿孔，并控制好注漿孔間距。

第二，制配漿液。根據施工具體情況，注漿配比為地質聚合物：水=1：0.29。在流速不變的條件下，可通過合理控制攪拌機上自吸式水泵的工作時間來達到控制用水量的目的。漿液制備時，主要以分層二次拌合法為準。快速攪拌的速度為200r/min，攪拌時可采取正轉+反轉的方式，均為30s。隨后，通過人工方式，將外圍部位的粉料清理干凈，并進行充分攪拌，確保攪拌均勻，不會出現結團等問題。在高速攪拌后，可需進行一定時間的低速攪拌，即每分鐘70r，保證無間歇定向攪拌，避免漿液過早凝結。

第三，注漿。當前，我國的注漿設備類型很多，且施工技術水平先進。在具體施工當中，應立足于工程實際情況，選擇合理、有效的設備組合方式，并做好注漿壓力、注漿量等參數控制，以期滿足設計規定。

一般工況下，灌漿方法主要有三類，當采用地質聚合物材料時，灌漿比當中，地質聚合物：水=1：0.29。（1）R1灌漿時，鉆孔深度為20cm，孔距為50cm，注漿壓力為0.7Mpa；（2）R2灌漿時，鉆孔深度為40cm，孔距為100cm，注漿壓力為1.5Mpa；（1）R3灌漿時，鉆孔深度為60cm，孔距為150cm，注漿壓力為2.7Mpa。根據本工程實際情況和基層注漿壓力測試，最終認為，半剛性基層補強注漿的注漿壓力可控制2.5Mpa以內。

在注漿過程當中，要求在孔內插入注漿管，并做好固定工作。當固定好噴頭后，確保噴頭垂直于地面，當注漿機達到最大工作壓力，且保證流量計數值在60s內無變化的情況下，即可停止注漿，隨后拔出壓緊裝置，并塞入木塞，錘入一定深度，避免漿液溢出。養生之后，即可將木塞去除，并通過注漿液填補孔洞。

（三）注漿質量評價與分析

（1）彎沉檢測與評價分析

按照現行養護技術規范及現場測試規程相關要求，在注漿結束進行一定養護后，即可進行路面彎沉檢測與分析。

根據要求，針對兩個路段進行注漿處治前后的彎沉測定，經檢測可知，通過注漿處治后，路面彎沉降低了30%～50%。表明，通過注漿處治之后，可以對路面整體結構性能起到良好的補強效果，能夠大幅降低路面損壞程度。

（2）路面檢測與評價分析

路面檢測的目的在于2點，其一，對比分析注漿處治前后面層下的基層破碎、脫落等病害是否已經得到有效處治；第二，對注漿灌縫位置的處治效果進行分析。

對于此，本文通過3D法檢測裂縫部位開裂狀態及工后裂縫狀況。根據施工要求，在工后7d完成注漿處治后的路面檢測。通過觀測II路段原路面面層開裂平剖面反射圖和處置前全結構縱剖面反射圖，可以看出，面層具有較為清晰的裂縫狀態，裂縫圖像反射強烈，裂縫下基層圖像呈現出界限不明顯等情況，由此表明，在路面結構內存在不同程度破裂問題。但整體來講，原路面基層整體較為完整，表明土基頂面沉陷相對較小，通過圖像觀測還可以看出地基層和下墊層接觸不好，界限不清。通過I路段處置后路面檢測可知，相比原面層圖像，處置后面層裂縫反射圖像較為清晰，表明注漿材料可以有效補強處理下層結構，隨著材料終凝的結束，極易出現膨脹效應，且對于裂縫部位會產生很大擠密作用。

（3）鉆芯取樣檢測與評價分析

為了檢測注漿效果，本文進行了鉆芯取樣檢測，通過取出的芯樣完整度情況，可以看出，經過注漿處治后，路面裂縫已被封堵，且可以有效填補層間脫空問題。由此說明注漿法處治半剛性基層瀝青路面裂縫問題具有顯著的應用效果，可達到提高路面整體性，修復路面病害的目的。

五、結束語

綜上所述，瀝青混凝土路面因其優異的性能在我國高等級公路中得到了廣泛應用，尤其是半剛性基層瀝青路面。隨著公路使用年限的不斷增加，加上行車荷載和自然因素的反復作用，路面病害問題愈加嚴重。為了改善路面使用性能，必須重視半剛性基層裂縫問題，找出裂縫成因，提出切實可行的措施，從而提高基層抗裂能力，延長路面使用壽命。