瀝青混凝土路面裂縫病害分析及解決對策

邱曉光

（陜西遠通建設規劃設計有限公司，陜西 西安 710068）

0 引言

裂縫與車轍、坑槽等都是瀝青混凝土路面常見的病害形式。其中，路面裂縫的種類多樣，形成原因也比較復雜，是公路管理中重點防治的主要對象。根據以往的管理經驗，若瀝青混合料配制不合理，現場施工管理不到位，或公路投入運行后超載貨車頻繁碾壓等，都是導致路面裂縫的主要原因。對于瀝青混凝土路面裂縫，要堅持預防和治理的統籌兼顧。既要從公路的施工和維護中采取措施預防裂縫的出現，也要加強日常巡檢，在發現裂縫后第一時間查明其形成原因，制定針對性的解決方案，及時修補裂縫，保證行車安全，延長公路壽命。

1 瀝青混凝土路面裂縫病害類型及成因分析

1.1 橫向裂縫

路面橫向裂縫是指與路面中心線呈垂直狀態的裂縫，嚴重時裂縫會貫穿整副路面。橫向裂縫的寬度不一，既有2～3mm 的細裂縫，也有5mm 以上的粗裂縫。這類裂縫的形成原因主要有4 類：其一，路面施工時選用的瀝青混合料質量不達標，油石比設計不合理，混合料中瀝青比例偏低，而粗集料的比例偏高，導致混合料的黏結性不理想，在受到車輛反復碾壓后形成橫向裂縫；其二，瀝青混合料與當地氣候條件不匹配，尤其是在北方地區，冬季氣溫較低，如果瀝青混凝土的低溫抗變形能力差，也會因低溫而收縮產生橫向裂縫；其三，瀝青混凝土的攤鋪作業不規范，冷接縫處理不當，導致接縫處沒有緊密結合，后期因為車輪震動或灰塵污染等，導致接縫擴大形成橫向裂縫；其四，瀝青混凝土用量少或松鋪系數高，經過碾壓后路面瀝青混凝土的厚度不足，無法滿足公路設計要求，一段時間后也會有較大概率發生裂縫[1]。

1.2 縱向裂縫

路面縱向裂縫是指與路線基本平行的一種裂縫，長度、寬度不等。導致瀝青混凝土路面出現縱向裂縫的原因有：一是在路基施工時，所用的路基填料與施工標準不配套。后期路基吸水并發生膨脹，導致上部的瀝青混凝土路面也出現裂縫；二是在改擴建的公路中，加寬的新路面和舊路面所用的瀝青混凝土材料不一致，或舊路面未做好整平、清潔處理，導致新攤鋪的瀝青混合料與舊路面黏結效果不好，后期開放通車以后受到車輛碾壓，在新舊路面結合處容易發生縱向裂縫；三是公路路基邊坡的實際坡度低于設計值，在施工時出現了路基邊坡壓實度不夠的情況，出現滑坡后對路基產生擾動，進而導致面層發生撕裂，形成縱向裂縫；四是公路工程建設中，為了追趕進度、加快效率，路基鋪筑以后未等到完全固結便開始攤鋪和碾壓路面瀝青混凝土。后期路基繼續沉降，導致路面形成縱向開裂[2]。

1.3 網狀裂縫

網狀裂縫是指縱橫交錯的裂縫，裂縫寬度一般在1mm 以上，裂縫之間的最大距離在50mm 以下，每一處網狀裂縫的面積在1m2左右。網狀裂縫屬于瀝青混凝土路面裂縫中危害中較嚴重的一種，會影響行車舒適性，并大幅縮短公路壽命。引起網狀裂縫的原因有以下幾類：其一，在路面發生橫向裂縫后，沒有及時采取治理措施，雨水及灰塵滲入裂縫后，導致裂縫不斷擴張、發育，形成了網狀裂縫；其二，所用瀝青混凝土質量不合格，例如擱置時間較長，瀝青混合料出現了離析現象或溫度大幅降低等，使用這些不符合施工要求的材料被進行路面攤鋪碾壓，形成的路面抗變形能力不足，有較大概率出現網狀裂縫；其三，路面結構中含有軟弱夾層，粒料層松動，水穩定性差，隨著公路投入使用年限的增加也會形成網狀裂縫。

1.4 反射裂縫

從形成機理上來看，反射裂縫與溫度應力、荷載應力有密切關系。當兩種應力集中在瀝青混凝土面層的某處時，因為應力過于集中并超過了材料最大的抗拉強度，就會在瀝青混凝土面層的底部形成裂縫。同時該裂縫會在應力作用下，由下往上擴展，最終穿透路面形成反射裂縫。當路面出現反射裂縫又沒能及時治理，在降雨天氣下積水滲透到基層，并在汽車的反復碾壓下出現唧漿，導致公路深層也遭到嚴重破壞。造成瀝青混凝土路面反射裂縫的原因，除了溫度明顯變化導致的溫度應力、路面行車荷載增加導致的荷載應力集中外，還與施工工藝有關。例如，在路面上加鋪瀝青面層前，未進行路面檢查。若路面本身存在裂縫并且沒有及時治理，那么新鋪筑的瀝青面層也會因為裂縫的發育而裂開[3]。

2 瀝青混凝土路面裂縫病害的預防措施

2.1 橫向裂縫的預防

在瀝青混凝土路面的各類裂縫病害中，橫向裂縫的發生概率較高。可以嘗試以下措施預防橫向裂縫的出現：其一，加強施工材料的質量驗收。制備瀝青混凝土時，除了要加強對瀝青、集料、礦粉等基礎材料的質量控制外，還應按照設計好的配合比制作混合料，并且對瀝青混凝土的坍落度等指標進行檢驗，確定符合施工要求后再進行攤鋪作業；其二，選用優質的改性瀝青，或在制備瀝青混凝土時加入適量的外加劑，以改善其低溫抗裂能力。同時保證瀝青混合料攤鋪溫度不低于120℃，保證壓實效果，也有助于預防橫向裂縫的發生；其三，加強現場施工管理，保證攤鋪作業連續進行，注意減少冷接縫數量。對于冷接縫要妥善處理，通常是在完成瀝青混凝土的攤鋪、碾壓后，使用切割設備將路面端部切割平齊，將切口處碎料清理后，使用熱拌瀝青混合料敷貼在接縫部位，使其預熱軟化。然后鏟除敷貼料，在切口處涂刷0.5km/m3的黏層瀝青，最后再繼續攤鋪新的瀝青混合料，可以保證接縫緊密結合；其四，根據瀝青混凝土的松鋪系數確定攤鋪厚度，如果松鋪系數較大，可適當增加攤鋪厚度，這樣才能保證碾壓后的瀝青混凝土厚度達標。碾壓結束并經檢測壓實度、平整度達標后，要立即開展養護，也有助于預防橫向裂縫的發生。

2.2 縱向裂縫的預防

路基施工質量會對瀝青混凝土路面產生直接影響，因此要想預防縱向裂縫，必須要在路基施工階段采取質量控制措施。所用的路基填料均需要經驗抽樣檢測，確定含水率、含泥量等各項指標符合路基施工標準以后，方可填入路基。另外，在低洼路段進行路基施工時，考慮到此處已發生地下水或雨水的匯集，還應采取必要的防排水措施，防止路基材料吸水膨脹引起路面開裂。對于需要加寬處理的舊路面，應當在路面邊緣逐級進行臺階處理，并且保證臺階表面平整、干凈，沒有松散的碎石或浮土。然后再攤鋪新的瀝青混凝土，采用分層攤鋪、層層壓實的方式，保證新的瀝青混凝土和舊路面能夠密切貼合。在高邊坡路段施工時，應做好路基邊坡的穩定性分析，對于邊坡巖層裂隙發育、土石松動的區域，要采取噴錨掛網支護等措施，保證邊坡穩定，防止邊坡滑塌導致路基因不均勻而沉降，也是預防路面縱向裂縫的一種常見措施。路基施工結束后，應進行適當養護，保證路基盡快達到穩定狀態，為路面瀝青混凝土提供足夠支撐力，等到養護完成以后再開放行車，可以有效預防縱向裂縫的出現。

2.3 網狀裂縫的預防

相比于橫向或縱向裂縫，網狀裂縫對公路構成的威脅更大。在發生網狀裂縫的地方，路面材料還會出現成塊脫落的情況，如果處理不及時將會在網狀裂縫處形成面積大小不等的坑槽，甚至會對行車安全產生威脅。預防網狀裂縫可采取以下幾種措施：其一，加強公路的檢查和維護，在發生路面輕微裂縫以后，盡快采取相應的處理措施，避免裂縫進一步擴張和發育，可以有效防止網狀裂縫的出現；其二，路面施工所用的瀝青混凝土要加強質量管理。以溫度為例，瀝青混凝土的拌和溫度、貯存溫度、運輸至現場溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度等，均有明確的要求。技術人員應對瀝青混凝土溫度進行嚴格控制，才能保證瀝青混合料的各項性能達到施工要求，在后期取得理想的質量效果；其三，根據公路的交通量科學設計路面結構，保證路面結構強度可以滿足交通荷載的需求。在公路施工時，優先考慮使用瀝青碎石柔性基層，增強路面在受到車輛荷載后的彈性變形能力，也是降低網狀裂縫發生的一種有效措施[4]。

2.4 反射裂縫的預防

結合反射裂縫的形成機理可以采取以下措施預防此類裂縫的發生：其一，嚴格控制路面行車荷載，尤其是加強大噸位貨車的檢查、監管，嚴禁超載貨車上路，避免因為荷載應力過大導致基層開裂；其二，要加強公路質量檢測，由于反射裂縫最先出現在公路的基層，然后從下往上反射，最后才在路面表現出來。因此要想預防反射裂縫，必須要定期開展裂縫檢測，可以使用超聲波檢測儀進行無損檢測，如果基層有輕微裂縫可以利用儀器檢測出來，從而做到早預防、早控制，避免路面反射裂縫的出現；其三，在既有路面上加鋪瀝青面層時，需要對路面進行清理，并檢查有無裂縫。如果有裂縫，要將表層材料鏟除后，重新鋪設土工布或土工格柵，然后再加鋪瀝青面層，能夠降低反射裂縫的發生概率。

3 瀝青混凝土路面裂縫病害的解決對策

3.1 灌油修補法

在路面裂縫的寬度≤5mm 的情況下，可以選擇灌油修補法。其原理是將加熱至熔融狀態的瀝青，灌注到裂縫中，既可以起到封堵裂縫的作用，同時又發揮黏結效果，防止細小裂縫發育成為嚴重裂縫。其操作方法為：首先將待處理的裂縫清理干凈，可以使用帶尖嘴的高壓空氣槍，插入裂縫深處將內部的灰塵、石渣等吹出。然后使用加熱設備將瀝青加熱至熔融狀態，將其倒入專用的噴灌設備中。調節好噴灌壓力以后，將瀝青材料灌注到裂縫中。在壓力作用下，瀝青可以滲透裂縫的深處，達到封堵效果。等到裂縫被瀝青填滿以后，在表面均勻撒上一層直徑在2～5mm 的石屑或粗砂，使用輕型壓路機沿著裂縫進行碾壓。養護結束后完成裂縫的修補。此類方法適用于橫向裂縫、縱向裂縫的治理。

3.2 開槽填料法

對于一些較寬、較長的橫縱裂縫、網狀裂縫，使用常規的灌油修補法不僅治理效果不理想，而且用料多、成本高。相比之下，選擇開槽填料法的綜合效果更好。其原理是以裂縫為基準，向兩側拓展一定距離，開挖“V”型或“U”型凹槽，然后重新填筑與原有路面相同的瀝青混凝土材料，從源頭上消除裂縫。由于裂縫問題比較嚴重，在實際處理時通常還會采取多種方法相結合的方案，如圖1 所示。

圖1 瀝青混凝土路面裂縫的修補方法

結合圖1 可知，在開挖凹槽以后，在原中面層的底部敷貼了一層寬度為1.26m 的聚酯玻纖布，然后繼續在凹槽內回填與原面層相同的瀝青混凝土，逐層填入、層層壓實，最后在上面層涂刷2～3 層改性乳化瀝青。通過采取綜合處理措施，可以徹底解決路面裂縫問題。該方法適用于比較嚴重的網狀裂縫或反射裂縫。

4 結語

隨著公路通車里程的不斷增加，公路管理任務也在不斷加重。尤其是對于一些投入使用年限較長的瀝青混凝土公路，出現路面病害的概率較高。從統計情況來看，路面裂縫、車轍、泛油等是比較常見的病害類型。其中，裂縫的形成原因多樣，表現形式也不盡相同。縱向裂縫、橫向裂縫、網狀裂縫和反射裂縫等，都會對公路使用效果和整體壽命造成影響。對于路面裂縫，要堅持預防為主，在路基、路面施工中，加強瀝青混凝土的質量驗收，嚴格管控現場施工工藝，可以顯著降低裂縫問題的發生。對于經檢查發現的裂縫，則要第一時間采取相應的處理，避免裂縫發育、擴張，確保公路的正常使用。