基于非開挖技術(shù)的瀝青路面裂縫快速修補技術(shù)研究

張仲夏

摘 要：作為瀝青路面早期病害之一，裂縫對路面質(zhì)量影響較大。瀝青路面面層產(chǎn)生裂縫將會促使基層結(jié)構(gòu)損壞加重，并對瀝青路面使用性能造成嚴重影響。當前常選用灌封、填縫及貼縫等技術(shù)用于瀝青路面裂縫修補，但從黏結(jié)性和力學(xué)性能等方面來說，上述修補方法效果不甚理想。為此，提出了在高聚物注漿技術(shù)研究基礎(chǔ)上開發(fā)的基于非開挖技術(shù)的瀝青路面裂縫快速修補技術(shù)，這項技術(shù)在建筑物地基加固、高速公路快速維修等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：非開挖技術(shù)；瀝青路面；裂縫修補

中圖分類號：U416 文獻標志碼：A

半剛性基層是我國高等級瀝青路面的主要形式，在筑路材料、自然因素及行車荷載等因素的長期影響下，瀝青路面早期病害日益嚴重，大多數(shù)早期修筑的公路工程已提前步入維修養(yǎng)護階段。裂縫在眾多病害中是最常見的，且最難根除的。當前，我國常用的路面裂縫修補技術(shù)為灌縫或表面填縫，但這種技術(shù)僅能修補裂縫表面，而不能從根本上解決瀝青路面裂縫問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大量新技術(shù)、新材料被廣泛用于公路施工。該文選用以聚合物灌漿與裂縫焊接為代表的高聚物注漿及路面深層病害處理技術(shù)作為裂縫快速修補方法，在一些工程上該項技術(shù)取得了良好的處理效果。

1 材料使用性能分析

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國公路建設(shè)事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。瀝青路面作為公路建設(shè)的主要路面形式之一，路面使用性能是否良好，直接關(guān)系到工程建設(shè)的整體質(zhì)量。但在行車荷載與自然因素的長期作用下，瀝青路面往往會出現(xiàn)不同程度的早期病害，特別是裂縫病害極為嚴重。為有效防治裂縫，必須對修補材料的使用性能有一個清晰的認識，只有掌握材料使用性能，如抗高溫性能、材料耐老化性能及材料快速修補裂縫性能，通過材料使用性能分析，才能更好地提升工程質(zhì)量，延長路面工程的使用壽命。

1.1 抗高溫性能

因該地區(qū)降雨量大，夏季炎熱，路面溫度大多數(shù)情況下都高于60 ℃，為此，有必要在高溫環(huán)境下，驗證材料的裂縫黏結(jié)效果。該文以3種材料為例進行對比分析，即聚氨酯發(fā)泡材料、SBS改性瀝青與基質(zhì)瀝青。具體情況如下。

將快速攪拌30 s的聚氨酯發(fā)泡材料與165 ℃烘箱加熱2 h的SBS改性瀝青（4 mL）、145 ℃烘箱加熱2 h的基質(zhì)瀝青（4 mL）在瀝青混合料試件上分別涂抹。根據(jù)試驗要求，將試件分為6組，前3組養(yǎng)護在室溫25 ℃下進行自然養(yǎng)護，后3組則在烘箱內(nèi)（60 ℃）放置進行8 h養(yǎng)護，隨后對其拉拔強度進行測定。

由此可見，在3種裂縫修補材料中，黏結(jié)強度最強的材料為聚氨酯發(fā)泡材料，與其他2種材料相比，其黏結(jié)強度基本高出2倍以上。經(jīng)拉拔試驗，聚氨酯發(fā)泡材料試件斷裂主要出現(xiàn)于黏結(jié)材料本身，并非是聚氨酯發(fā)泡材料完全剝離瀝青混凝土接觸界面，由此表明，聚氨酯發(fā)泡材料黏結(jié)性能良好，用于裂縫修補具有良好施工性能。

1.2 材料耐老化性能

聚氨酯發(fā)泡材料可選用紫外線老化試驗進行抗老化性能分析，在設(shè)定條件下對3種不同修補材料修補后的馬歇爾試件進行紫外線照射老化，從而對其馬歇爾穩(wěn)定度進行測試。由此可見，3種材料經(jīng)紫外線照射后，都出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象，但在老化條件相同的情況下，3種材料穩(wěn)定度下降程度為基質(zhì)瀝青>SBS瀝青>聚氨酯發(fā)泡材料，則表明聚氨酯發(fā)泡材料耐老化性能更強。相比瀝青材料，在裂縫修補方面更具優(yōu)勢。

1.3 材料快速修補裂縫性能

改性瀝青、基質(zhì)瀝青是路面最常見的裂縫修補材料，在裂縫修補之后，通常只能在氣溫達到一定范圍后，才能開放交通。但聚氨酯發(fā)泡材料的應(yīng)用，可實現(xiàn)裂縫快速修補，具體試驗如下，試驗時間按照10 min、30 min、50 min、60 min、100 min、120 min、8 h（最終強度）進行檢測，測取聚氨酯發(fā)泡材料黏結(jié)強度。經(jīng)結(jié)果分析可見，在前120 min內(nèi)為聚氨酯發(fā)泡材料強度形成時間，強度在反應(yīng)2 h后基本形成，之后對材料8 h黏結(jié)強度進行測定，在后6 h內(nèi)黏結(jié)強度呈緩慢上升趨勢。則表明此類材料在裂縫修補2 h內(nèi)即可開放交通。

經(jīng)上述分析，由此可見，該材料可有效修補裂縫，且具有良好施工效果。

2 試驗路段施工要點分析

該文以一段嚴重裂縫路段為試驗段，施工樁號為K279+850～K279+500（下行），350 m為預(yù)計施工量，實際完成34道裂縫，342.5 m為工程量。按照裂縫技術(shù)處治方案與設(shè)計要求，決定按下述流程施工。

2.1 封閉道路

根據(jù)公路安全施工操作規(guī)程，在施工前必須做好安全保護工作，需進行道路封閉。

2.2 裂縫施工前檢測

利用探地雷達檢測設(shè)備詳細檢測所有裂縫，隨后根據(jù)數(shù)據(jù)軟件反演處理分析，對裂縫寬度、長度、深度等參數(shù)進行分析、檢測。

2.3 施工放線

按照檢測數(shù)據(jù)，將鉆孔位置準確標定到裂縫處，一般標注時可選用自噴漆材料，保證位置無誤。隨后需布設(shè)注漿孔。通常可按照裂縫實際情況，準確將鉆孔位置放出，沿裂縫注漿孔需一字排開，0.5 m為相鄰兩孔間距。

2.4 鉆孔

按照鉆孔深度，通過專用螺旋鉆桿施工。施工過程中必須保證鉆桿垂直路面。一次作業(yè)完成之后，還需進行多次反復(fù)回鉆，確保徹底排除孔內(nèi)灰塵。待完成注漿孔鉆孔施工后，可將排氣孔設(shè)置到2個注漿孔之間，一般鉆2～3個即可。在施工中往往選用手電鉆進行排氣孔鉆孔施工，根據(jù)工程實際情況，應(yīng)以5 mm為鉆孔直徑，3 cm～5 cm為排氣孔深度，確保排出裂縫內(nèi)的空氣，保證裂縫內(nèi)能夠充分填充注漿料。

2.5 清孔

施工中不允許選取吹風(fēng)機清理鉆孔中的灰塵，一般清理工具以吸塵器為主，避免對環(huán)境產(chǎn)生污染。要求在孔底部放入吸塵器吸管，隨后啟動吸塵器進行清理。

2.6 下注漿管并安設(shè)注漿帽

當孔徑孔深驗收合格后，即可將注漿管、注漿頭下放入孔?？蛇x用PVC管作為注漿管，2 cm直徑。注漿管長度可根據(jù)路面面層厚度確定，避免瀝青層間混入灌縫材料，嚴重損害瀝青面層。通過注漿孔將注漿管放入，待注漿管安裝后，再進行注漿帽安裝。要求選取專業(yè)工具將注漿帽凹型邊緣清理干凈，為充分結(jié)合注漿槍頭提供有利條件，同時，通過鐵錘向注漿管內(nèi)將清理干凈的注漿帽敲入。

2.7 焊縫施工

通過夾具將注漿槍頭和注漿帽固定，隨后按照路面具體情況焊縫處理。利用輸料管將A、B兩種聚氨酯原材料向注漿槍口分別輸送，在注漿槍口位置這2種材料經(jīng)過注漿管向裂縫內(nèi)同時輸送，且產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，此時材料將從液體狀向固體狀轉(zhuǎn)變，且出現(xiàn)體積增大現(xiàn)象，以此將裂縫充分填充，且修復(fù)基層。該施工過程主要通過下述2種方法控制施工質(zhì)量，第一，利用壓力設(shè)備的壓力表控制；第二，施工中通過對裂縫內(nèi)灌縫料變化情況的詳細觀察進行控制，如注漿材料從裂縫內(nèi)溢出，則表明裂縫呈飽滿狀。

2.8 裂縫施工后檢測

完成焊縫施工后，可再次利用探地雷達設(shè)備檢測所有裂縫，同樣做好數(shù)據(jù)軟件反演處理，當裂縫被注漿料全部填充后，則表明裂縫修補完成。

2.9 開放交通

待完成上述作業(yè)后，即可清理干凈施工現(xiàn)場，且開放交通。

3 施工效果分析

選取鉆芯取樣法觀測施工后裂縫修補情況，觀測結(jié)果如下：該路段裂縫寬度、斜度較大，且多呈不規(guī)則現(xiàn)象，同時有黑褐色粉末狀顆粒存于裂縫兩側(cè)縫壁處。在芯樣內(nèi)發(fā)現(xiàn)，注漿料并沒有完全填充裂縫。

經(jīng)研究分析表明，此路段水泥穩(wěn)定碎石級配較差，且摻加有其他不規(guī)則材料，如鵝卵石等。從而導(dǎo)致路面裂縫不規(guī)則，因大量黑褐色粉末狀顆粒存于兩裂縫間，導(dǎo)致無法有效貫通，導(dǎo)致裂縫內(nèi)注漿料無法充分填充，不能將受損結(jié)構(gòu)有效焊接為一個整體。

4 經(jīng)濟效益分析

通過上述施工，可對該施工法的經(jīng)濟效益進行分析。相比開挖式施工方案，如為10 m長裂縫，需設(shè)1 m開挖寬度，瀝青面層、基層厚度分別為18 cm、36 cm，以當前瀝青混合料每噸為350元、半剛性基層混合料每噸130元計算，則開挖式維修方案的費用就明顯高于非開挖維修方案，即2 604.6元>1 800元。經(jīng)初步分析，與開挖式裂縫修補技術(shù)相比，基于非開挖技術(shù)的聚氨酯發(fā)泡聚合物裂縫修補技術(shù)經(jīng)濟效益良好，可提升30 %以上，同時，該項技術(shù)施工便捷、環(huán)保無污染，不僅能夠?qū)β访嫔顚硬『M行快速修補，還能降低交通干擾，且不會產(chǎn)生材料浪費現(xiàn)象，因此具有顯著的社會經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

綜上所述，產(chǎn)生路面裂縫后，大量降水將順著裂縫不斷向基層、路基浸入，導(dǎo)致不同程度病害出現(xiàn)，象坑槽等，甚至?xí)π熊嚢踩斐刹焕绊憽?jù)相關(guān)報道表明，如能及時修補瀝青路面，可使路面使用壽命有效延長，一般可增加10年～20年，同時還可降低50 %以上的維修養(yǎng)護費用。為此，從全壽命周期成本角度分析，在道路養(yǎng)護工作中必須重視路面裂縫修補工作。聚氨酯發(fā)泡聚合物裂縫修補技術(shù)的應(yīng)用，可快速修補路面深層病害，控制裂縫，且能夠在2 h內(nèi)開放交通，具有良好的社會經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]吳寧，張璠.瀝青路面裂縫修補材料的技術(shù)性能及控制指標試驗研究[J].中外公路，2011（1）：191-195.

[2]馮學(xué)文，趙巖，席玉峰.國省干線公路瀝青路面坑槽修補技術(shù)[J].交通技術(shù)，2013，2（2）：154-157.

[3]李強，倪富健，王文達，等.瀝青路面裂縫修補材料技術(shù)性能對比研究[J].公路工程，2013（6）：33-37.

[4]龐綺玲.瀝青混凝土路面裂縫修補技術(shù)研究[D].湖南：中南大學(xué)，2013.

[5]李峰，徐劍，石小培.瀝青混凝土路面裂縫修補技術(shù)[J].公路，2013（7）：249-253.

[6]思瑋，霍永茂.半剛性基層瀝青路面的裂縫成因及防治措施[J].交通標準化，2011（12）：95-97.