高速公路路面裂縫成因及防治技術(shù)初探

李曉娟

【摘 要】高速公路在投入使用后，隨著使用年限的延長，瀝青路面會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞和功能性損壞，產(chǎn)生各種各樣裂縫，且路表水的逐步浸入，導(dǎo)致裂縫量迅速增加，路面結(jié)構(gòu)層無法承受超載車輛荷載的作用，加速路面裂縫的發(fā)展，大大縮短瀝青路面的使用壽命，影響到行車的舒適性。本文就瀝青路面裂縫產(chǎn)生的原因、影響因素及處治措施進行初步的探討分析。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；裂縫；成因分析；防治技術(shù)

中圖分類號： U416.217；U418.66 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）08-0213-002

0 前言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國高速公路建設(shè)已經(jīng)進入了大跨越時代，通車里程在逐年快速增長。做為經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)施，為經(jīng)濟社會發(fā)展和公眾便捷出行，高速公路承載著極為重要的作用。同時，交通量的日益增加，重載車輛，超大型貨物運輸已成常態(tài)化，加之其它外在因素的影響，高速公路路面病害頻發(fā)，尤其是路面裂縫發(fā)育較快，給公路養(yǎng)護部門提出了新的更大的挑戰(zhàn)。

我局管養(yǎng)的G30嘉安高速公路，全長211.843公里，現(xiàn)已投入運營12年，自2014年開始，路面的各類病害逐年上升，尤其是路面裂縫發(fā)育較快。最初采用了灌縫膠進行裂縫封閉處理，效果很好，但在維持一年左右時間，部分裂縫又重新出現(xiàn)，其后又采用了裂縫貼加微表處的方法，處治效果均不太理想。可以說處治路面裂縫是一項公路養(yǎng)護部門值得去思考和探討的課題。加強對瀝青路面裂縫“因癥施修”，最大限度延長公路使用壽命，延緩大中修周期。因此，研究開發(fā)高速公路瀝青路面養(yǎng)護新技術(shù)，探索養(yǎng)護管理模式具有重要意義。

1 瀝青路面裂縫的種類及原因

瀝青路面在通車運行一段時間以后，由于車輛荷載作用及其他一些外在因素的影響，會出現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)性損壞和功能性損壞，尤其路面裂縫發(fā)展最多，也發(fā)育最快。瀝青路面的裂縫按照種類可分為：橫向裂縫、縱向裂縫、龜網(wǎng)裂和塊狀裂縫、反射裂縫等。

1.1 橫向裂縫

瀝青路面的橫向裂縫一般都是由路表裂起，逐漸向下貫穿。裂縫的長短和縫數(shù)多少與面層厚度有關(guān)，面層越厚則縫距越長，縫數(shù)越少。隔一定距離一條，比較有規(guī)則，同基層材料的材質(zhì)以及施工質(zhì)量有較大的關(guān)系，半剛性基層的裂縫較松散基層的裂縫長。比如G30嘉安高速公路部分路段裂縫基本是每5M就1道，且都貫穿整幅路面，通過挖除瀝青路面后觀察，都是基層已出現(xiàn)裂縫，基層的材料和強度都不能滿足規(guī)范的要求。一般橫向裂縫都是在整個斷面貫穿，但如果路面已有貫穿的縱向裂縫，則橫縫就到此為止，左右兩側(cè)不再連通。路面裂縫的出現(xiàn)部位首先發(fā)生在面層薄弱斷面處，裂縫的產(chǎn)生與氣溫關(guān)系密切，特別是氣溫正負交替的初冬及春融季節(jié)更為明顯。在初冬和初春季節(jié)，溫度反復(fù)變化，使瀝青面層疲勞破壞，橫向裂縫隨處可見。其次，基層的收縮裂縫也會反射到路面，引起路面產(chǎn)生很向裂縫，主要是半剛性基層施工養(yǎng)護不及時，早期就已經(jīng)出現(xiàn)了干縮裂縫。

1.2 縱向裂縫

瀝青路面縱向裂縫的走向基本與路面中線平行，有時會伴有支縫出現(xiàn)，個別路段在不同車道會同時出現(xiàn)2～3條縱向裂縫，部分縱向裂縫兩側(cè)路面會產(chǎn)生錯臺現(xiàn)象，這就說明路面已出現(xiàn)不均勻沉降了。瀝青路面產(chǎn)生縱向裂縫的原因是多方面的，首先是凍脹及路基不均勻沉降造成的，主要原因一方面是路基及路面內(nèi)部管道滲水和回填夯實不夠，內(nèi)部過分潮濕，在冰凍線以上部分，冬季低溫條件下易產(chǎn)生凍脹損壞；另一方面在新舊路加寬路段，路基填筑在新舊路接茬位置處治不當(dāng)，碾壓為達到要求，在外力作用下，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致基層面層出現(xiàn)裂縫。其次是路面結(jié)構(gòu)層半幅平行施工時，攤鋪作業(yè)未按操作規(guī)程施工，搭接處處理不好，碾壓未達到密實度，本身已存在施工縫隙，隨著車輛荷載的長期作用逐步開裂，從而形成縱向裂縫。

1.3 龜網(wǎng)裂及塊狀裂縫

在瀝青路面縱、橫向裂縫出現(xiàn)后，由于養(yǎng)護不及時或采取的措施不當(dāng)，在車輛荷載和路表水作用下，裂縫會迅速發(fā)展擴大，尤其在冰凍和春融期發(fā)展更快，縱縫和橫幅交錯分布，瀝青路面在一定范圍內(nèi)形成網(wǎng)狀或塊狀的損壞，進而形成路面龜網(wǎng)裂和塊狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫在形成以后，瀝青路面會逐步剝落松散，龜狀裂縫形成以后，瀝青路面會在病害位置逐步出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。主要是因為路面結(jié)構(gòu)整體強度不夠，瀝青及其它材料質(zhì)量不合格，局部壓實不夠，基層材料出現(xiàn)松散，未凝固為整體，部分龜網(wǎng)裂及塊狀裂縫是由于路面收到污染，瀝青路面產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象而產(chǎn)生的。其次是由于近年來交通量迅速發(fā)展，機動車數(shù)量成倍增長，重載車輛，超大型貨物運輸以及超載超限車輛在路面頻繁行駛，已遠超路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計時的驗算荷載，造成路面荷載越來越大，道路整體強度已不能適應(yīng)實際交通量，產(chǎn)生疲勞破壞，因此出現(xiàn)不少龜裂。再次是養(yǎng)護措施不當(dāng)，在處治路面病害過程中，修補坑槽時，槽形開挖尺寸及形狀不合格，坑糟內(nèi)雜物清理不干凈，瀝青灑布不均勻，未起到應(yīng)有的粘合作用等，從而引起路面出現(xiàn)龜網(wǎng)裂及塊狀裂縫。

1.4 反射裂縫

瀝青路面反射裂縫主要是半剛性基層溫縮和干裂現(xiàn)象產(chǎn)生的裂縫，在溫度計行車荷載作用下反射到路面而產(chǎn)生的路面裂縫。且半剛性基層裂縫與路面裂縫位置及走向基本相同，一般情況下，半剛性基層裂縫要比路面裂縫的寬度大出很多，甚至是成倍的寬度。裂縫中結(jié)構(gòu)層的骨料在外力作用下開始剝落下墜。在我局實施的G30嘉安高速公路路面病害處治過程中，通過對原路面進行徹底挖除，觀察基層的裂縫情況來看，在路面出現(xiàn)反射裂縫的位置，基層處也同樣出現(xiàn)裂縫且裂縫寬度明顯大于路面裂縫，部分基層裂縫寬度達到5～8cm左右。分析其原因，主要是路基強度不夠，在車輛荷載作用下，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致基層拉裂，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性損壞，產(chǎn)生裂縫反射到路面。其次，半剛性基層施工攤鋪過程中，平行作業(yè)接縫處處理不當(dāng)，造成基層裂縫，在行車荷載反復(fù)作用下反射到路面。再次，半剛性基層施工時，養(yǎng)護不及時以及混合料配比設(shè)計不合理，從而產(chǎn)生的干縮或收縮裂縫反射到路面，造成瀝青路面出現(xiàn)反射裂縫。

瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因有很多，各個地方根據(jù)地區(qū)差異和外界影響因素的不同，原因也不盡相同，只有通過現(xiàn)場的實際情況加以分析研判。但還是有相同的地方，比如設(shè)計方面，路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計不合理，路面強度和承載力不能滿足行車荷載要求；材料方面，瀝青材料的性能不適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臈l件，需進行改性，礦料級配設(shè)計不合理；施工方面，施工質(zhì)量控制不嚴，施工工藝達不到規(guī)范要求等等。因此，只有通過現(xiàn)場準確的分析研判，找出產(chǎn)生路面裂縫的真正原因，并多方論證，制定出更科學(xué)更合理的處治措施，才能有效處治瀝青路面裂縫。

2 瀝青路面裂縫的處治方法

2.1 細小裂縫的處治方法

對于2～5 mm的細小裂縫的處治方法是，首先用吹風(fēng)機把裂縫包括裂縫周邊的路面吹干凈，可用加熱后灌縫膠進行灌縫，灌縫寬度在3cm左右，要求縫內(nèi)嵌入深度不小于5mm，灌縫厚度不大于3mm，確保行車舒適度，灌縫后，進行臨時交通管制，避免車輛帶起灌封膠，待灌封膠溫度達到路面溫度后開放交通。還可以采用裂縫貼進行裂縫帖縫處治路面細小裂縫，對裂縫包括裂縫周邊的路面清掃干凈后，按照裂縫走向進行帖縫，用橡膠錘進行初步夯實，然后即時開放交通，通過車輪碾壓，裂縫貼會與路面緊密黏在一起。一般在4月初至5月中旬進行，效果最佳。

2.2 縫寬在5mm以上的裂縫

首先應(yīng)剔除縫內(nèi)雜物和松動的縫隙邊緣，或沿裂縫進行開槽，開槽深度控制在2cm左右，開槽后用壓縮空氣吹凈，采用細料式熱拌瀝青混合料填充、搗實；也可采用加熱后灌縫膠進行灌縫，表面撒鋪適量5～10 mm的碎石，高度不超過3mm，表面加鋪裂縫貼，用橡膠錘進行初步夯實，然后即時開放交通，通過車輪碾壓，達到密實的效果。

2.3 輕微裂縫處治

對輕微的裂縫但面積較大的路段，在高溫季節(jié)可采用進行碎石封層技術(shù)，碎石封層實質(zhì)是靠一定厚度的瀝青膜粘結(jié)的超薄瀝青碎石表面處治層，增加路面抗裂性能、治愈路面龜裂、減少路面反射裂縫、提高路面防滲水性能。在低溫、潮濕季節(jié)宜采用陽離子乳化瀝青封層或采用相應(yīng)級配的乳化瀝青稀漿封層，稀漿封層是以乳化瀝青為結(jié)合料，加粉料（水泥、石灰、粉煤灰、礦粉等）、添加劑和水按一定的配合比拌和而成的流動狀態(tài)瀝青混合料，均勻攤鋪在路面的上而形成的瀝青表面處治層，來處治路面輕微裂縫。

2.4 重鋪罩面

對于路面裂縫比較多的路段，灌縫積極碎石封層技術(shù)已起不到處治路面裂縫病害的作用后，為恢復(fù)瀝青路面的通行功能，徹底處治路面裂縫，可以考慮對路面嚴重路段實施重鋪罩面。我局在G30嘉安高速公路部分路段實施的重鋪罩面，通過后期觀察，對處治路面裂縫效果比較好，路面病害得到有效控制，現(xiàn)場舒適度有效提升。實施重鋪罩面關(guān)鍵在于對原路面裂縫的處治，首先檢查路面有無變形，有變形必須先進行原路面銑刨作業(yè)，清理路面裂縫，實施灌縫和封縫處理，在裂縫位置按照裂縫走向粘貼15cm寬的裂縫貼，增加原路面的抗拉能力。在各項準備工作完成以后，開始實施重鋪罩面，嚴格控制施工質(zhì)量，嚴把實施工藝關(guān)，確保各項指標(biāo)滿足規(guī)范要求，從而達到處治瀝青路面裂縫的目的。

3 瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護

首先從觀念上加強對公路預(yù)防性養(yǎng)護的認識和理解，預(yù)防性養(yǎng)護可以有效延長瀝青路面的使用壽命，改善道路通行環(huán)境，提高行車舒適度和安全性，是一種廣泛推廣應(yīng)用的公路養(yǎng)護新技術(shù)。預(yù)防性養(yǎng)護理念的核心在于防患于未然，基礎(chǔ)在于經(jīng)濟性最優(yōu)。對于路面出現(xiàn)的早期病害，早發(fā)現(xiàn)、早處治，通過科學(xué)合理的處治措施，盡可能遏制路面病害的快速發(fā)展，有效恢復(fù)瀝青路面的技術(shù)性能和使用功能，延緩路面小修保養(yǎng)及大中修費用，從而達到降低高速公路的養(yǎng)護成本。因此，公路養(yǎng)護管理部門應(yīng)在做好的日常保養(yǎng)的基礎(chǔ)上，積極探索應(yīng)用瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)，提高廢舊材料的回收利用。既符合我國的國情，又滿足生態(tài)環(huán)保建設(shè)的要求，實施起來方便快捷，應(yīng)大力推廣到公路養(yǎng)護工作中。

4 結(jié)束語

瀝青路面裂縫的形式多種，路面裂縫產(chǎn)生的原因因地區(qū)差異和外在因素不盡相同，在高速公路路面養(yǎng)護作業(yè)中，要嚴格把住施工各個環(huán)節(jié)，養(yǎng)護用的各類新材料必須符合規(guī)范要求。積極探索新材料、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備在路面養(yǎng)護中的應(yīng)用，同時在日常養(yǎng)護中，采取積極措施，在施工質(zhì)量控制中，做到事前積極準備、事中嚴格控制、事后及時觀測分析，最大限度做好瀝青路面裂縫的處治，延長瀝青路面的使用壽命。

【參考文獻】

[1]徐培華.高等級公路路基路面養(yǎng)護技術(shù)，長安大學(xué)公路學(xué)院，2002.6.

[2]公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準（JTG H20-2007）