灌縫設(shè)備在瀝青路面灌縫施工中的應(yīng)用與工藝探討

許 蓓，邢 兵

（1.淄博市公路管理局，山東 淄博 255038；2.青蘭高速公路沂源管理處，山東 淄博 256100）

灌縫設(shè)備在瀝青路面灌縫施工中的應(yīng)用與工藝探討

許 蓓1，邢 兵2

（1.淄博市公路管理局，山東 淄博 255038；2.青蘭高速公路沂源管理處，山東 淄博 256100）

針對瀝青路面的灌縫施工，分析和探討了開槽和不開槽灌縫兩種施工工藝，詳細介紹了灌縫機、開槽機以及高壓熱風(fēng)槍等灌縫設(shè)備的工作原理、功能結(jié)構(gòu)、施工流程、施工方案等，并對兩種工藝的作業(yè)效果進行了跟蹤觀測和評定。通過實踐得出，投入使用5年以內(nèi)的公路路面裂縫，不用使用開槽灌縫的方式，不開槽灌縫的處治效果即可取得滿意的效果。

瀝青路面裂縫；灌縫設(shè)備；施工流程；施工工藝

0 引 言

裂縫是瀝青路面的各類損壞中最常見、最易發(fā)生的早期病害之一，往往伴隨著瀝青路面的整個使用期，并隨著路齡的增長而加重。在雨季，雨水會通過裂縫進入基層，在行車載荷的作用下形成動力水，對基層結(jié)構(gòu)進行沖刷，裂縫會因此逐漸加寬、加深，產(chǎn)生唧漿或基層脫空，造成水損害，致使瀝青路面產(chǎn)生龜裂、坑槽等嚴重病害。這些病害不但影響路容和行車的舒適性，而且降低了瀝青路面的服務(wù)水平，縮短了瀝青路面的使用壽命，甚至危及行車安全。淄博市公路管理局全力倡導(dǎo)及時性、全季節(jié)灌縫理念，分別采取開槽和不開槽兩種灌縫工藝，合理選擇應(yīng)用灌縫設(shè)備，解決了灌縫作業(yè)中的一些難題，取得了很好的養(yǎng)護效果。

1 開槽灌縫的設(shè)備應(yīng)用與施工工藝

開槽灌縫工藝是當今解決裂縫病害的主要方法，筆者單位經(jīng)過多年的實踐和改進，配合使用拖掛式灌縫機、開槽機，探索出了一套符合本單位路況實際的開槽灌縫作業(yè)方法，不但提高了設(shè)備的作業(yè)效率，而且提高了養(yǎng)護作業(yè)效果。

1.1 灌縫設(shè)備

開槽灌縫工藝中用到的核心設(shè)備是拖掛式灌縫機。拖掛式灌縫機集清吹裂縫、密封材料加熱、裂縫灌注密封功能于一機，由拖式底盤及動力源、液壓系統(tǒng)、清吹系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)及噴灌系統(tǒng)等五部分組成，如圖1所示［1］。

圖1 拖式灌縫機結(jié)構(gòu)

（1）底盤和動力源。灌縫機采用二軸四輪專用拖掛式底盤，作業(yè)施工和行駛用機動車牽引，牽引鉤為可調(diào)節(jié)式，適用于不同的牽引車；以水冷柴油機為動力源，通過輸出軸驅(qū)動液壓泵、材料泵、空壓機、發(fā)電機等完成各項施工作業(yè)。

（2）液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)主要由液壓油箱、液壓泵、分配閥、液壓馬達、濾油器和管路組成。兩級液壓泵輸出的一部分動力經(jīng)分配閥驅(qū)動攪拌馬達和材料泵，實現(xiàn)罐內(nèi)密封材料的攪拌和輸出，另一部分動力用于驅(qū)動空壓機，如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)

（3）裂縫清吹系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空氣壓縮機、管路和空氣噴槍組成。空氣壓縮機為滑片式液壓馬達驅(qū)動。該系統(tǒng)的主要功能是用高壓熱空氣將開槽后的裂縫（或原裂縫）中的雜物吹凈，以利于瀝青更好地灌入。

（4）加熱保溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)即熱熔釜，主要由燃燒器、柴油箱、導(dǎo)熱油泵、內(nèi)置材料泵、攪拌機構(gòu)、溫度傳感器、材料罐及管路等組成，如圖3所示。

圖3 熱熔釜

燃燒器安裝在兩個油箱間的下方，位于材料罐底部，通過燃燒柴油使導(dǎo)熱油升溫；材料罐壁帶有儲存導(dǎo)熱油的夾層，夾層及管路內(nèi)的導(dǎo)熱油對罐內(nèi)密封材料進行間接加熱和保溫。導(dǎo)熱油和密封材料中均有溫度傳感器，隨時將檢測信號反饋到控制面板，最終由液晶顯示屏顯示出它們的溫度，以保證溫度達到使用要求。材料泵安裝在材料罐內(nèi)的底部中心，由液壓馬達驅(qū)動。

（5）噴灌系統(tǒng)。噴灌系統(tǒng)由材料泵、電加熱輸料軟管（圖4）和噴槍組成。在材料泵的作用下，材料罐內(nèi)的密封材料經(jīng)電加熱輸料軟管和噴槍注入裂縫中。電加熱輸料軟管和噴槍由發(fā)動機驅(qū)動的三相交流發(fā)電機供電加熱。電加熱輸料軟管的內(nèi)管有不銹鋼內(nèi)襯和金屬加強網(wǎng)，管上裝有電加熱元件。該軟管外層有耐高溫絕熱層，噴槍上的不銹鋼鋼管用以保護噴槍和操作者。噴槍手柄上裝有操作開關(guān)，用于瀝青泵的啟閉。

圖4 電加熱輸料軟管

1.2 開槽灌縫施工工藝

淄博市地處魯中樞紐地段，特殊的地理位置和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致過境的重載車輛多。如果對道路早期裂縫病害處理不當，在大交通量、重載荷的作用下公路使用壽命將大大降低。筆者單位堅持分類、分型處治的原則，針對使用5年以上的路面，探索出了一套成熟且符合路況實際的施工作業(yè)方法。具體工藝流程如下。

（1）施工作業(yè)區(qū)布設(shè)。封閉交通，擺放各種交通標志，設(shè)專人指揮交通，并根據(jù)施工進展情況及時移動施工標志。

（2）準備灌封材料，檢查開槽機與灌縫機，確保設(shè)備的技術(shù)狀況良好；根據(jù)路面裂縫的具體情況，確定補縫設(shè)計方案；添加灌封膠，并將灌封膠攪拌、加熱至193℃，不超過204℃。

（3）粉筆標注。施工前根據(jù)計劃要求找到裂縫，對各種裂縫的位置、走向進行放樣，并用粉筆標注，標注寬度為裂縫外側(cè)15mm，方便灌縫時沿標注施工。

（4）調(diào)試設(shè)備。按照設(shè)計的槽口尺寸，預(yù)先調(diào)節(jié)好開槽機開槽的寬度和深度，然后再進行開槽作業(yè)。作業(yè)時要根據(jù)裂縫寬度變化情況，及時調(diào)節(jié)槽口尺寸，并滿足最低設(shè)計要求。

（5）清除雜物。將槽內(nèi)的碎渣及裂縫兩側(cè)至少5cm范圍內(nèi)的碎渣與灰塵徹底清掃干凈。

（6）如在氣溫低于4℃時補縫，需用預(yù)熱噴槍邊清除灰塵，邊加熱裂縫。若不預(yù)熱就進行補縫，會由于裂縫內(nèi)含有冰而降低灌封膠與原路面的粘結(jié)力。如果在氣溫高于4℃時補縫，可不進行預(yù)熱，但一般來說，預(yù)熱后的補縫效果要好于不預(yù)熱。

（7）在灌封膠加熱溫度達到193℃時，用刮平器的壓力噴頭將灌封膠均勻灌入槽內(nèi)，并在裂縫兩側(cè)拖成一定寬度與厚度的貼封層。

（8）進行正常養(yǎng)護。用灌封膠灌縫后，必須在灌封膠充分冷卻并保證不會被車輛帶走時，才能開放交通。一般冷卻時間為15min左右，具體開放交通時間可根據(jù)氣溫靈活把握［2］。

用灌封膠修補裂縫，其外觀質(zhì)量驗收標準為：灌封膠高出路表面的厚度應(yīng)不大于0.3cm；灌封膠帖封層邊緣整齊，表面平整；灌封膠帖封層表面光滑，無顆粒狀膠粒；灌封膠經(jīng)車輛碾壓后不變形。

2 不開槽灌縫的設(shè)備應(yīng)用與施工工藝

采用加熱式密封膠開槽處治瀝青路面裂縫是一種有效預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。密封膠能有效地阻斷表面水滲入裂縫，遏制因裂縫滲水造成的瀝青路面病害和早期破壞，提高瀝青路面好路率，延長路面的使用壽命，降低養(yǎng)護成本；但從使用效果來看，開槽及加熱式密封膠處治路面裂縫也存在一些問題。比如，開槽本身就是對路面的二次損壞，在對原有路面裂縫進行密封膠灌注后，凹槽邊沿在持續(xù)載荷的作用下會出現(xiàn)啃邊現(xiàn)象，主裂縫周邊還會產(chǎn)生新的不規(guī)則裂縫，造成表面水滲入；而且這種方法在晚秋及其他低溫季節(jié)的修補效果差，難以實現(xiàn)全季節(jié)、及時性灌縫。

在開槽灌縫的基礎(chǔ)上，引入一款新型、實用的小型設(shè)備——高壓熱風(fēng)槍，配合灌縫機，對使用5年以下的路面實施不開槽灌縫，既豐富了灌縫手段，簡化了工藝流程，降低了作業(yè)成本，又能實現(xiàn)全季節(jié)灌縫。

2.1 高壓熱風(fēng)槍

目前大多數(shù)灌縫機自帶的用于清吹、預(yù)熱的噴槍由于設(shè)計上的限制，無論是工作壓力、明火控制還是作業(yè)效果，都與整體式高壓熱風(fēng)槍有較大差距。筆者參與改型的手推式高壓熱風(fēng)槍主要由動力系統(tǒng)、空氣壓縮機、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、噴槍、自動控制和保護機構(gòu)及行走系統(tǒng)等組成，整機重量不足80kg。噴槍可與車架分開，通過10m長的氣管聯(lián)接，加大了施工范圍，使施工更輕便、安全、高效，如圖5所示。

圖5 高壓熱風(fēng)槍結(jié)構(gòu)

（1）動力系統(tǒng)。采用嘉陵本田GX270 5.5kW汽油發(fā)動機，排氣量為270mL，為空氣壓縮機提供了強勁、穩(wěn)定的動力來源，保障熱風(fēng)槍出風(fēng)均勻、壓力大、無明火。

（2）離心式離合器。發(fā)動機與空壓機之間通過離心式離合器與V型傳動帶實現(xiàn)動力傳遞，產(chǎn)生高壓空氣；在作業(yè)過程中將發(fā)動機油門置于怠速位置即可實現(xiàn)熱吹風(fēng)機不停車、無負載轉(zhuǎn)場，轉(zhuǎn)場后置于高速位置即可恢復(fù)正常作業(yè)。

（3）往復(fù)式空氣壓縮機?？諌簷C選型的原則是在滿足作業(yè)需要的前提下，盡量減小體積和重量，達到整機結(jié)構(gòu)緊湊、操作輕便的要求。氣源的額定工作壓力確定為0.8MPa，額定排氣量為0.6m3·min－1。

（4）熱氣噴槍。熱氣噴槍如圖6所示，主要由安全護罩、燃氣系統(tǒng)、高壓氣體系統(tǒng)與電打火裝置4部分構(gòu)成。熱氣噴槍固定在機架左側(cè)，可側(cè)向移動，并可根據(jù)路面情況調(diào)節(jié)噴頭與裂縫的距離。打火裝置通過電子脈沖點火，燃氣控制閥安裝在扶手上，可避免人工點火存在的燒傷隱患。燃氣點燃后調(diào)節(jié)壓縮空氣和燃氣的壓力，使火焰在燃燒室內(nèi)燃燒并達到白熱狀態(tài)，但不能有火焰超出噴嘴。最終從噴嘴噴出的600℃高溫高壓氣體，可迅速有效地對裂縫進行加熱，并保證不會造成路面瀝青的焦化。

圖6 噴槍結(jié)構(gòu)

2.2 不開槽灌縫施工工藝

為了降低開槽對路面的傷害，通過對路面裂縫病害發(fā)展規(guī)律的研究，筆者單位對投入使用5年以內(nèi)的公路產(chǎn)生的裂縫實施不開槽灌縫，處治效果經(jīng)受住了時間檢驗。

不開槽灌縫采用的設(shè)備為路面灌縫機和高壓熱風(fēng)槍，施工作業(yè)區(qū)布設(shè)、粉筆放樣標注等前期準備工作與開槽灌縫相同。其他工序為如下。

（1）清縫。用掃帚、鋼絲刷將裂縫兩側(cè)貼封外2cm范圍內(nèi)的碎渣、塵土清除干凈；再用強力空壓機清除，確保槽壁和槽口干燥、潔凈。

（2）烘縫。使用熱風(fēng)槍可以驅(qū)除槽內(nèi)濕氣，使槽體軟化，有利于灌封膠與槽壁的粘結(jié)，預(yù)熱溫度不得超過140℃，當槽壁溫度降至4℃～18℃之間時再灌注膠體。

（3）灌縫。灌封膠的熬制應(yīng)嚴格按說明書的要求進行，嚴禁高于或低于標準溫度。灌縫時根據(jù)灌入量的大小通過材料泵控制出料速度。筆者單位采用科萊福灌封膠，控制貼封寬度為30mm，厚度為2.5～3mm。

（4）冷卻養(yǎng)護。灌縫后的灌封膠必須充分自然冷卻后方可開放交通，一般冷卻時間為15min左右，具體時間可根據(jù)施工期間的氣溫等條件靈活選擇。

其他控制要點如下。

（1）下雨前兩天不能進行表面貼封施工。雨后巡查時若發(fā)現(xiàn)有搓起、失效的情況，要及時將失效部分切除，采用熱瀝青修復(fù)。

（2）隨時檢查灌縫機的壓力表和溫度表，確保灌封膠的熬制溫度在標準范圍內(nèi)。

（3）粉筆標注時應(yīng)確保標注位置為距離裂縫15mm，保證灌縫操作者灌注準確。

（4）灌注時控制速度，灌封膠流入凹槽二分之一時開始移動，并且控制移動速度，減小凹面。

3 結(jié) 語

裂縫是瀝青路面最常見的早期病害之一，能否及時、科學(xué)、有效地處治對公路使用壽命至關(guān)重要。根據(jù)不同路況對路面裂縫病害進行分型、分類，采用開槽灌縫和不開槽灌縫工藝，并合理選擇與施工工藝相適應(yīng)的設(shè)備，豐富了裂縫處治的作業(yè)手段，節(jié)約了養(yǎng)護成本，保障了作業(yè)質(zhì)量，可大大提升公路的通行狀況和使用年限。

［1］王松根，張西斌.公路瀝青路面機械化作業(yè)［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］袁堂濤，李 輝.灌縫工藝在瀝青路面養(yǎng)護中的應(yīng)用［J］.筑路機械與施工機械化，2007，24（8）：9－12.

Application and Construction Technology of Crack Pouring Machine for Asphalt Pavement

XU Bei1，XING Bing2
（1.Zibo Highway Administration Bureau，Zibo 255038，Shandong，China；2.Yiyuan Branch of Qinglan Highway Management，Zibo 256100，Shandong，China）

Aimed at the crack pouring of asphalt pavement，construction technologies with slotting and no slotting were analyzed，and the working principle，functional structure，construction process and construction scheme of crack pouring equipment such as crack pouring machine，grooving machine and high pressure heat gun were introduced in detail.The working effect of both construction technologies was observed and appraised.The practice suggests that the cracks emerging on a highway which services less than 5years shall be treated in the noslotting way.

asphalt pavement crack；crack pouring equipment；construction process；construction technology

U416.217

B

1000－033X（2015）08－0059－04

2015－02－02

［責任編輯：杜衛(wèi)華］