公路半剛性路面裂縫處理要點研究

李建霞

(山西省晉城北公路管理段，山西 晉城 048000)

0 引 言

半剛性基層路面出現反射裂縫的原因主要有兩點，一是溫度型裂縫，即所應用的半剛性基層在溫度梯度以及溫度應力影響之下發生收縮，當收縮產生的拉應力超過其抗拉強度時就會開裂，裂紋逐步向上反射到瀝青路面形成裂縫。二是荷載型裂縫，即在車輛荷載的持續性作用下，導致半剛性基層開裂，裂紋反射到路面形成裂縫。經過總結發現，半剛性路面結構的反射裂縫多數是由溫度型裂縫引發的。

1 反射裂縫的產生

1.1 溫度型裂縫

該類型的裂縫主要有兩種：其一，基層結構發生開裂后，在其表面鋪設一層瀝青罩面，在環境溫度突然降低的情況下，基層結構的裂縫因為溫度收縮變化而持續擴大，造成結構位移，產生拉應力，當拉應力超出瀝青罩面層的抗拉強度時，就會造成面層開裂，形成低溫收縮裂縫。其二，在晝夜溫度相差較大的區域，基層結構的裂縫在熱脹冷縮的持續交替影響下向上擴散，導致瀝青罩面出現裂縫，形成溫度疲勞裂縫[1]。

1.2 荷載型裂縫

2 反射裂縫的擴展

瀝青面層出現的反射裂縫會進一步擴展而導致路面嚴重損壞，其擴展模式包括縱向擴展與橫向擴展。

2.1 反射裂縫的縱向擴展

從斷裂力學的角度分析，按裂縫的受力特點和位移特點，將其抽象化為三種基本類型，即張開型、剪切型、撕開型。溫度應力導致的裂縫屬于張開型，而車輛荷載導致的裂縫屬于張開型與剪切型。當車輛行駛到接縫、裂縫正上方時，造成的是張開型裂縫，在接縫、裂縫的前后部位時，造成的是剪切型裂縫。在實際情況中，撕開型裂縫比較少見。在瀝青面層厚度較大且溫度比較低的情況下，張開型相對應的溫度型裂縫一般都是出現在罩面層底部，然后逐步地擴展到罩面層頂部，形成對應裂縫。對于正荷載影響之下所產生的張開型反射裂縫，通常發生在罩面層底部，并且經過荷載作用垂直向上擴展。偏荷載影響下，剪切型反射裂縫在罩面層按照45°角向上擴展。在車輛荷載以及溫度應力同時作用下，裂縫擴展的路徑會相對比較垂直[2]。

2.2 反射裂縫的橫向擴展

裂縫的擴展過程通常是在道路表面某些位置出現裂縫，然后快速向兩側橫向擴展。在實際情況中，反射裂縫主要是在輪跡位置出現。同時，水分浸入、氧化、車輛荷載等環境因素常常會加速反射裂縫的橫向擴展，在反射裂縫產生初期，即使裂縫擴展到整個路面寬度，也不會影響行車的舒適性。

3 工程實例

某公路項目長度為8 km，路幅寬度為52 m，設計為雙向六車道。隨著通行量持續增多，尤其是近年來很多大型、重型車輛上路行駛，導致路面結構發生嚴重的病害問題，尤其是裂縫發生率較高，對路面結構的性能產生非常嚴重的影響。經過對該路面進行全面檢查，決定在原瀝青路面上鋪設瀝青罩面層，以滿足道路運行要求。

3.1 局部處理

灌縫：灌縫通常用來修補線狀裂縫，在施工中，主要是通過灌縫機、高壓熱空氣、吹風機進行灌縫施工。其施工材料為瀝青、乳化瀝青等。

挖補：在塊狀裂縫、龜裂問題處理時，將損害部位挖除，然后制備符合要求的瀝青混凝土填補并壓實。

3.2 改善罩面層性能

罩面層是工程結構的重要組成部分，通過改善罩面層性能，可以保證罩面層抗變形能力與抗拉強度合格，從而及時將車輛荷載消散。而有效地控制罩面層變形問題也是提高工程質量的關鍵。在中間夾層結構的設置中，需要重點考慮其力學性能，目前可以選擇的結構形式較多，應用比較普遍的是SAMI層和土工織物夾層。中間夾層結構的關鍵是保證舊路面與瀝青罩面層充分黏結，從而提升罩面層的承載性能與穩定性，延長其使用壽命。

(1)SAMI中間夾層

狹義的SAMI中間夾層主要是指橡膠瀝青薄層，廣義則是指應變吸收薄膜。在橡膠粉材料中加入一定比例的瀝青材料，將大幅提升瀝青薄層的軟化點，從而保證其回彈性能符合工程要求。在SAMI的配置環節，需要綜合分析水平應力參數，同時還要保證豎向荷載可以及時向下傳遞，防止瀝青薄層發生嚴重變形的問題。

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(2)土工織物夾層

土工織物夾層的組成部分主要是土工材料與瀝青，而瀝青對于材料性能的影響較為直接。如果想要提升結構性能，可以采用聚合物瀝青材料制作，既能夠保證結構性能和指標得到提升，還能夠降低項目成本，尤其是在現場條件較為特殊的情況下，比如環境溫度比較低時，應用改性瀝青材料可以全面提升抗凍效果。同時，土工織物的上下都鋪設瀝青材料，可以提升舊路面和罩面層的黏結效果，促進整體性能提升[3]。

3.3 設置防裂結構層

防裂結構層采用級配碎石或者瀝青碎石材料，一是可以促進基層水分排出，二是可以預防半剛性材料基層出現反射裂縫，三是可以提升結構強度，四是可以降低項目成本。

3.4 瀝青路面裂縫處理

一是根據裂縫損害的情況，選擇灌縫施工方式，一種是開槽灌縫，另一種是直接灌縫。如果裂縫在10 mm以上，且邊緣部位沒有任何變形、散落、支縫，可以先進行內部的清洗處理，再直接灌縫施工。對于裂縫寬度在10 mm以內的情況，則需要先應用開槽機完成擴縫處理，再應用灌縫機往內部灌入膠液材料，將裂縫完全封閉。二是應用設備在縫槽內灌入密封膠材料，然后進行碾壓施工，并且根據路面坡度，自高到低進行灌縫施工，然后采用密封膠噴灑其表面，讓密封膠充分滲入裂縫。如果裂縫寬度在10 mm以上，灌縫后需要進行密封處理。裂縫寬度在10 mm以內，則采用多次間隔灌注的方法，施工時間相對較長。

3.5 混凝土路面裂縫處理

一是非擴展性表面裂縫如果寬度在0.5～10 mm之間，可使用開槽機擴縫，根據現場實際情況調節開槽機鋸片，保證切入深度在1.5～2 cm之間，且應沿著裂縫走向進行切割，確保槽口整齊規則。

二是開槽擴縫工作結束后，及時清理現場，使用鋼絲刷和吹塵機將裂縫內部的雜質、灰塵清理干凈，保證裂縫兩側50 cm范圍內干凈整潔，黏結力滿足要求。

三是膠液灌注施工中，必須嚴格控制灌縫機的走向，在第一次灌注5 min后，進行灌縫找平處理，且確保密封層結構合格。同時，確保膠液灌注的高度達到工程的施工標準。

四是對于非擴展縫局部寬度超過10 mm的情況，應用沖擊鉆沿著裂縫擴寬縫口，形成寬度為1.5 cm的溝槽，工作人員按照裂縫深度確定槽深，其深度應該小于板厚。混凝土碎屑必須全面清理，并采用壓縮空氣吹凈處理，再采用砂漿灌入施工，并且振搗密實，然后抹平處理，最后需要對表面進行封閉處理[4]。

五是路面裂縫養護施工環節。灌封膠必須滿足防水性、耐老化、環保性的要求，且具備較高黏結性和彈性。此外，還要保證溫度適應性好，以適應不同環境的應用需要，在冬季灌縫施工中，灌縫膠不會出現斷裂的現象。

六是開放交通。在工程施工結束后，需要在30 min內開放道路通行，可以在路面均勻地鋪撒一層砂子或者石粉，能有效預防輪胎帶動灌縫材料[5]。現場人員需要充分考慮天氣情況，以確定具體的開放交通時間，從而保證道路通行的質量與安全。

4 結 語

反射裂縫是影響公路工程性能、關系公路交通安全性的重要因素，反射裂縫的產生多數是因為半剛性基層的干縮裂縫受到溫度應力、車輛荷載的連續作用，導致其不斷向上擴展。面層結構厚度以及基層結構的溫縮性都會影響反射裂縫的擴展速度。一般來說，通過增加厚度，并且加入SAMI層或者級配碎石的方式，可以提高半剛性結構的性能，從而保證公路路面性能滿足運營要求。