反射裂縫處治措施的失效因素及效果對比分析

(廣東交科檢測有限公司，廣東 廣州 510420)

0 引言

瀝青路面開裂是公路行業(yè)一直存在且沒有得到很好解決的問題之一，反射裂縫尤為突出。瀝青路面出現(xiàn)反射裂縫后，若不及時封縫或裂縫修補后二次損壞率高，雨水便會進入路面內(nèi)部，在動水壓力的作用下，路面的使用性能將急劇下降，次生病害也會逐步出現(xiàn)。因此，開展反射裂縫處治措施的失效因素及效果對比分析，對于提高反射裂縫修補后的養(yǎng)護效果有極大的意義。

郭賀賀等[1]通過深入分析水泥板的接縫構(gòu)造，結(jié)合有限元計算分析，提出了相應(yīng)加固處治方法；黃慧等[2]分析了不同路面厚度下,溫度、應(yīng)力場對裂縫擴展的影響，通過應(yīng)力強度因子來分析裂縫開裂的概率；胡海彥等[3]借助有限元計算方法，分析了基層、土基模量和層間粘結(jié)狀態(tài)等影響因素對抗反射裂縫措施的影響程度；周娟蘭等[4]利用FRANC2D對在荷載和溫度耦合作用下反射裂縫的擴展路徑進行分析，得到了應(yīng)力吸收層的抗裂機理。

綜上所述，現(xiàn)有研究主要集中于瀝青路面設(shè)計階段的裂縫反射行為，并對不同因素的影響程度進行了對比分析。然而，在影響反射裂縫處治效果的因素和不同裂縫修補措施的有效性對比方面，卻少有研究。

本文依托汕梅高速公路瀝青路面裂縫處治專項工程，對開槽+灌縫+貼4 cm壓縫帶、灌縫+貼6 cm壓縫帶、直接貼4 cm壓縫帶、12 cm魁封帶+CAP+砂4種不同的反射裂縫處治措施的效果進行跟蹤觀測，為反射裂縫的處治提供參考和借鑒。

1 工程概況

汕梅高速公路原路面結(jié)構(gòu)型式主要為水泥混凝土路面，全長55 km。在重交通荷載的作用下，水泥路面破損較多，行車舒適性較差。為了提高行車舒適性，于2011年10月至2014年12月，對原水泥路面進行了加鋪瀝青混凝土改造，其中一般路基段路面結(jié)構(gòu)為7 cm改性瀝青混凝土GAC-20，橋梁段為6 cm改性瀝青混凝土GAC-20。加鋪后的汕梅高速公路主要為白加黑結(jié)構(gòu)型式，但也存在部分半剛性基層路面結(jié)構(gòu)型式。

加鋪后，在重交通荷載作用下，加鋪路面出現(xiàn)不同程度的裂縫反射情況，管養(yǎng)單位于2014年4月至2015年10月對瀝青路面裂縫采用開槽+灌縫+貼4 cm壓縫帶、灌縫+貼6 cm壓縫帶、直接貼4 cm壓縫帶、12 cm魁封帶+CAP+砂4種不同處治措施進行專項處治。上述4種措施在下文中分別簡稱為措施1、措施2、措施3、措施4。

為了分析反射裂縫處治措施失效的影響因素及評價不同處治措施的處治效果，于2016年4月至2016年5月間對反射裂縫處治后的使用情況進行了跟蹤觀測。

2 交通量統(tǒng)計分析

根據(jù)統(tǒng)計得到的斷面交通量結(jié)果，參照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D50—2006)3.1.8中的規(guī)定，分析得到：S12高速公路畬江—徑義、徑義—附城段為重交通等級，G78高速連汕汾—泰山、月浦—沙溪、沙溪—登崗、登崗—云路、云路—埔田、連接汕梅—連接揭普及汕梅尾—連接汕揭段為輕交通等級，其他各路段皆為中等交通等級。

3 影響因素分析

對4種反射裂縫處治措施的處治效果進行跟蹤觀測，對比分析不同路段、不同路面結(jié)構(gòu)型式、不同荷載等級下不同處治措施的處治效果，進而分析反射裂縫處治措施的失效因素。

通過二次損壞率來描述反射裂縫處治后的使用情況，反射裂縫修補后的二次損壞率按下式計算：

100%

式中:裂縫脫粘、凹陷、塌裂、崩邊、裂縫開裂、卷走均記為二次損壞，裂縫損壞數(shù)量按條計；裂縫總量即為修補的反射裂縫的總條數(shù)，按條計。

結(jié)合項目的特色，本文重點考慮坡度、路面結(jié)構(gòu)型式、荷載等級對裂縫處治后二次損壞的影響，同時，根據(jù)二次損壞率對4種不同處治措施進行評價，以得到處治效果的優(yōu)劣。

3.1 坡度的影響

在跟蹤觀測過程中，記錄不同路段的縱斷面線形，分別表述為上坡、下坡、平緩路段。通過對汕梅高速公路全路段的跟蹤數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理分析，獲取不同裂縫處治措施下,上坡、下坡、平緩路段裂縫處治后的二次損壞率。選擇同一路段可排除交通量、結(jié)構(gòu)型式的干擾，以進行坡度單因素對二次損壞行為的影響，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可得，從坡度對二次損壞的角度分析，對比各裂縫處置措施下上坡、下坡和平緩路段的二次損壞率，可以得到上坡和下坡路段的二次損壞率大于平緩路段的，表明坡度對于修補后裂縫的二次損壞有較大影響；對比上坡和下坡路段的二次損壞率，上坡大于下坡的有2組，下坡大于上坡的有3組，但二次損壞率數(shù)值相差不大，表明上坡和下坡路段裂縫修補后的二次損壞率無顯著差異。

表1 相同路段及處治措施下不同坡度的二次損壞率路段樁號處治措施路面縱斷面線形裂縫損壞數(shù)量/條裂縫完好數(shù)量/條二次損壞率/%AK108+000～AK111+000 措施1上坡31715.00下坡41323.53AK100+000～AK101+000 措施4上坡82623.53下坡225628.21BK100+000～BK101+000 措施4上坡313844.93下坡172837.78BK52+000～BK55+000 措施1下坡137814.29平緩61583.66BK79+000～BK80+000 措施2下坡8188.89平緩18869.23上坡59395.16BK102+000～BK105+000 措施4下坡150100平緩31196.88BK106+000～BK108+000 措施2下坡14287.50平緩1150.00BK106+000～BK108+000 措施1下坡221068.75平緩2340.00上坡51886.44BK108+000～BK111+000 措施4下坡661284.62平緩3633.33

3.2 路面結(jié)構(gòu)型式的影響

對比分析采用措施1處治7個月后的半剛性基層瀝青路面與白加黑瀝青路面的二次損壞率，如表2所示。其中，路段AK40+000～AK43+000、BK52+000～BK55+000、BK106+000～BK111+000段均為輕交通等級。

由表2可知，在交通荷載、處治措施相同的情況下，半剛性基層瀝青路面修補后裂縫的二次損壞率明顯小于白加黑瀝青路面的。

表2 措施1及輕交通等級下的不同結(jié)構(gòu)型式的二次損壞率對比結(jié)構(gòu)型式檢測路段樁號路面縱斷面線形裂縫損壞數(shù)量/條裂縫完好數(shù)量/條二次損壞率/%上坡0670AK40+000～AK43+000 下坡0180平緩85313.11半剛性基層瀝青路面BK52+000～下坡137814.29BK55+000 平緩61583.66BK106+000～BK108+000 下坡14287.50平緩1150.00白加黑瀝青路面上坡294738.16BK108+000～BK111+000 下坡343549.28平緩13765.00

3.3 交通荷載的影響

對比分析采用措施4處治且時間接近的白加黑瀝青路面在不同交通等級下的二次破壞率，如表3所示。

表3 措施4及不同交通等級下的白加黑路段二次損壞率對比交通等級路段路面縱斷面線形裂縫損壞數(shù)量/條裂縫完好數(shù)量/條二次損壞率/%上坡2820.00輕BK43+000～BK46+000 下坡2918.18平緩84515.09中 AK99+800～AK102+000 上坡161453.33上坡51886.44重BK108+000～BK111+000 下坡661284.62平緩3633.33

由表3可知，處治措施相同、路面結(jié)構(gòu)型式相同的情況下，輕、中、重交通荷載等級對應(yīng)的上坡路段裂縫修補后的二次損壞率分別為20%、53.33%、86.44%，可見交通荷載等級越高，二次損壞率越大。

3.4 不同措施之間的比較

同一路段，路面結(jié)構(gòu)型式相同，交通量相同,對比分析同一路段采用3種不同裂縫處治措施的二次損壞率。白加黑路段3種不同處治措施的處治效果如表4所示;半剛性基層瀝青路面2種不同處治措施的處治效果如表5所示。

由表4可知，對于同一段白加黑瀝青路面，在路面結(jié)構(gòu)型式、交通量相同的條件下，修補后的運營時間均為7個月的措施1的二次損壞率小于措施2的；措施4修補后的運營時間為19個月，大于措施1修補后的運營時間(7個月)，而二次損壞率還要小，表明措施4的裂縫處治效果優(yōu)于措施1的。因此，可以得到裂縫修補效果的優(yōu)劣排序為:措施4>措施1>措施2。

表4 白加黑路段3種措施處治效果對比路段修補后的運營時間/月措施路面縱斷面線形裂縫二次損壞數(shù)量/條裂縫完好數(shù)量/條二次損壞率/%7措施2下坡14287.50平緩1150.00BK106+000～BK108+000 7措施1下坡221068.75 平緩2340.0019措施4下坡311567.39

表5 半剛性基層瀝青路面2種措施處治效果對比路段修補后的運營時間/月措施路面縱斷面線形裂縫二次損壞數(shù)量/條裂縫完好數(shù)量/條二次損壞率/%BK43+000～BK52+000 7措施3平緩117612.647措施2平緩61583.66

由表5可得，對于半剛性基層瀝青路面，在路面結(jié)構(gòu)型式、交通量相同的條件下，修補時間均為7個月的措施2的二次損壞率小于措施3的，表明措施2的裂縫處治效果優(yōu)于措施3的。

綜合以上分析可得，裂縫修補效果的優(yōu)劣排序為:措施4>措施1>措施2>措施3。

4 結(jié)論

本文依托汕梅高速公路瀝青路面裂縫處治專項工程，對開槽+灌縫+貼4 cm壓縫帶、灌縫+貼6 cm壓縫帶、直接貼4 cm壓縫帶、12 cm魁封帶+CAP+砂4種不同的反射裂縫處治措施進行跟蹤觀測，通過對不同路段、不同路面結(jié)構(gòu)型式、不同荷載等級、不同處治措施的處治效果進行對比分析，得到如下結(jié)論：

1) 上坡、下坡路段修補后裂縫的二次損壞率高于平緩路段的，但上坡與下坡路段卻無明顯差

異。

2) 白加黑路段修補后裂縫的二次損壞率明顯高于半剛性基層瀝青路面的。

3) 荷載等級對修補后裂縫的二次損壞率有很大影響，荷載等級越高，二次損壞率越大。

4) 按處治后效果的優(yōu)劣排序為： (12 cm魁封帶+CAP+砂)>(開槽+灌縫+貼4 cm壓縫帶)>(灌縫+貼6 cm壓縫帶)>直接貼4 cm壓縫帶。