半剛性基層瀝青路面裂縫防治措施

周葉飛

摘 要：當前，我國瀝青路面90%以上均為半剛性基層，此類路面設計使用年限多為15年，但在行車荷載和自然因素的反復作用下，很多公路通車2、3年便會產生不同程度的病害，其中半剛性基層瀝青路面裂縫最為普遍。本文依托某具體工程，在充分了解裂縫形成機理的基礎上，提出了具體的防治措施。

關鍵詞：半剛性基層;瀝青路面;裂縫防治

1 工程概況

某公路工程為雙向六車道，為半剛性基層瀝青路面。本工程建成通車多年，在大交通量和環境因素的作用下，雖仍具有較好的整體性，但路面裂縫問題較為嚴重，通過現場調研發現，本路段裂縫類型包括：縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂、網裂等。局部路段需進行結構性修復，對行車舒適性和安全影響較大。

2 裂縫形成機理

2.1 水泥穩定碎石基層裂縫形成機理

半剛性基層的主要組成材料包括：細集料、骨料、無機結合料等，半剛性基層是指通過各類原材料均勻拌和后碾壓成型的一種板體結構。因為混合料材料存有一定缺陷，內部材料分布不均，在外界荷載和溫度等因素影響下很容易出現受力不均現象，甚至會形成疲勞應力。這種情況下，在應力集中位置極易產生微裂紋。隨著路面使用時間的不斷增加，路面病害將進一步加重，甚至逐步擴展為宏觀裂縫，貫穿整個路面基層，最終出現基層裂縫。

2.2 反射裂縫形成機理

基于材料自身缺陷，加上行車荷載和自然因素的影響，水泥穩定碎石基層施工后極易產生受力不均情況，進而形成裂縫。一般來說，當半剛性基層內部已產生裂縫的情況下，鋪筑瀝青面層后，基層裂縫頂端將直接接觸瀝青面層底部，在汽車碾壓作用下，不僅會產生應力集中現象，還會出現應力消除情況，此時瀝青路面在疲勞應力的作用下，微裂縫將進一步擴展，反射到瀝青面層，產生反射裂縫。

2.3 瀝青面層裂縫形成機理

由于混合料拌和不均勻，瀝青混凝土內部將會形成大量微裂縫，在行車荷載和自然因素影響，瀝青路面內部裂縫部位將形成應力集中。待外部荷載卸除或溫度改變，應力集中則會消除。反復循環作用下，極易產生路面疲勞應力，進而產生疲勞裂縫，并向瀝青面層擴展。

3 半剛性基層瀝青路面裂縫防治措施

綜合分析本路段裂縫病害情況，病害產生原因主要在于材料本身老化、設計和施工不合理，加上重載超載問題嚴重，在自然因素的長期作用，導致半剛性基層瀝青路面病害加劇。為了有效遏制病害發展，常用的養護維修方法比如裂縫填封、瀝青路面再生、稀漿封層、薄層罩面等等。但此類維修養護方法治標不治本，無法根治基層和土基病害?；诖耍疚臎Q定采用高聚物注漿法進行半剛性基層瀝青路面裂縫防治。高聚物注漿技術是指采用多組分高聚物樹脂材料，向路面病害處注入，材料在路面結構內將產生化學反應，迅速膨脹，形成強度較大的高彈性模量固體，從而起到填充、加固的作用，最終達到提高路面強度和路面整體性的目的。相比其他材料，高聚物材料密度低，僅有150 kg/m3～800 kg/m3，不到水泥或瀝青的10%?；谶@一特點，在養護維修后附加應力極小。同時，高聚物材料在發生化學反應后，其體積將迅速增大，可以將基層內松散、脫空部位充分填充。此外，高聚物材料防水能力強，即便在潮濕環境下，影響也不會太大。一旦材料固化，即可防止水體滲透，能夠及時封閉路面裂縫。施工中，具體施工工藝流程如下：

3.1 施工準備

施工前，還應按照施工設計要求和質量標準，驗收底基層的質量，要求將平整度、壓實度、強度、高程等作為驗收的重點。若在驗收過程中發現不符合規定的地方，需及時進行處理，保證底基層施工質量。同時，還要指派專人巡查攤鋪區域前后路段，清理干凈施工作業區域內的雜物、障礙物等，保證運輸車輛和施工機械設備通行順暢。

3.2 注漿位置

注漿擴散半徑等因素會影響注漿間距，在確定注漿位置時，必須合理控制注漿間距。注漿孔布設時，針對裂縫病害位置，應沿裂縫兩邊進行注漿孔布設，注漿孔和裂縫保持一定距離，為0.3 m左右。沿縫間距為1.25 m，按照交叉布置。為確保鉆孔位置準確無誤，可進行一定標注，為后期注漿施工提供方便。

3.3 鉆孔施工

鉆孔施工中，可長短鉆配合，第一，先短鉆施工，時間為40 s～65 s;第二，后長鉆施工，時間為70 s～140 s。同時要做好鉆桿軸心偏差工作，保證鉆桿可以垂直鉆入。鉆進施工中，不得出現鉆桿和鉆頭隨意搖擺現象，避免破壞孔壁。待鉆至指定位置，需及時清理出鉆渣，避免因為鉆渣過多對注漿效果造成不利影響。

3.4 注漿施工

按照高聚物注漿技術要求和施工現場具體情況，按照設計要求配制注漿材料，保證配合比準確。為避免混合料沉淀、離析、結塊，需均勻攪拌注漿材料。隨后下注漿管，將注漿管置于基層中間。注漿時，要注意觀察注漿管連接是否松動，若出現問題，需及時停止注漿，待修復后再次進行注漿，避免壓力注漿環節出現漏漿、管道破裂等問題。注漿時，借助于出料管將高聚物材料運送到槍口處進行注漿。通過注漿可以快速填充裂縫區域，加固整個沉降區域，有效修補裂縫等病害。注漿材料注入后，將會迅速發生化學反應，材料從液態快速轉化為固態，體積膨脹填充空洞、裂縫，并能排除積水積泥。

3.5 封孔

為避免雨水滲入破壞路面，改善路面使用性能。必須在注漿后及時進行封孔處理。封孔時一般可采用瀝青、密封膠等材料。若采用密封膠需加熱處理，溫度不宜超過210℃。待結束后，需及時清理干凈施工現場，不得污染路面。待檢查施工現場情況滿足規定要求后，才能開放交通。

4 半剛性基層瀝青路面裂縫注漿檢測評價分析

4.1 注漿效果無損檢測評價分析

為了檢驗半剛性基層瀝青路面裂縫注漿效果，本文采用了無損檢測法，即落錘式彎沉儀。該設備是路面結構強度無破損檢測儀器，其工作原理是利用微機控制系統操作液壓缸，將落錘提升到一定高度自由下落，擊打荷載載盤，從而對路面施加脈沖荷載。通過設置不同落錘高度、質量獲取路面彎沉盆，并對各處變形及最大位移值進行測定。相比其他彎沉檢測方法，落錘式彎沉儀更方便、測試迅速、結果精確。

本工程通過測定注漿前、后的彎沉值，可獲取路面強度。主要在道路右側輪跡帶布設測點，路況良好路段，測點間距可適當加大，設為15 m左右。裂縫病害較為嚴重路段，測點間距則需加布設，間距可定為10 m，為了保證測點清晰可見，可通過噴漆的方式進行準確標注。本工程注漿前后路面共設30個測點，注漿前彎沉值為87.7 μm～222.3 μm，注漿后彎沉值范圍15.7 μm～98.7 μm，具體情況如表1所示。

由此可見，相比注漿前，注漿后平均彎沉值較小，降幅較大。根據設計要求，本路段設計彎沉值為207×10-3 mm，注漿前，針對本路段進行彎沉檢測，最大彎沉、最小彎沉值分別為222.3×10-3 mm、87.7×10-3 mm，本路段的PSSI、SSI值分別為98.4、0.984。按照現行公路養護技術規范要求，注漿前路面強度系數仍可滿足規定要求。由此可判定，本路段無需進行強度養護。但在實際檢測中發現，即便路表未見明顯病害，彎沉值不大的情況下，仍存在較為嚴重的路面結構內部積水問題。為此，針對易積水路段，注漿施工后，仍需按照高要求提高路面強度。通過注漿前后彎沉檢測值情況分析，最終提出高聚物注漿彎沉控制標準，具體如下：（1）注漿前路表彎沉值：路面設計彎沉值<注漿前路表彎沉值<300 μm。（2）注漿后路表彎沉值：彎沉比>1.0，平均值降幅超過30%。

4.2 開槽破碎檢測分析

（1）A面層無破損處開槽檢測。本路段面層無破損，目前高聚物注漿施工已完成，通過風炮機等設備開槽處理，尺寸為50×100×55 cm，主要對槽內漿液擴散情況進行詳細觀測，從而評價注漿效果。經觀測可見，本路段基層長期被水浸濕，較為松軟潮濕，未見積水、滲水等情況。開挖至槽底55 cm深度，可見一層片狀黃色高聚物漿材料，且位于上下基層中間部位。

（2）B路肩開挖注漿檢測。在本路段路肩處進行排水盲溝開挖施工，經觀測，有一層薄狀黃色高聚物漿材存于上基層底部。高聚物漿液從直線與盲溝直角相距1.5 m處的注漿孔注入，可見盲溝直角處、上基層中部口均有漿液滲出。由此表明，該方案具有可行性。

5 結束語

綜上所述，半剛性基層的優點在于抗壓、抗彎強度高、穩定性好、剛度大等，但在長期實踐中發現，半剛性基層膨縮系數較大，極易產生收縮裂縫，引發面層反射裂縫。當水滲入基層后排除難度大極易引起路基路面損壞。加上重載交通作用下，強度、力學性能下降迅速，只能通過挖除換填處理。為此，半剛性基層瀝青路面裂縫處治是當前亟待解決的一大難題。

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