瀝青混凝土路面裂縫形成原因及防治措施

王飛 李睿

摘 要：裂縫是瀝青路面的主要病害之一，路面裂縫將降低路面平整度，影響行車(chē)舒適性，如不及時(shí)修補(bǔ)會(huì)誘發(fā)坑槽、沉陷等其他病害。為此，本文在全面了解瀝青混凝土路面裂縫形成原因的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，采用鉆孔壓力注漿修補(bǔ)工藝處治路面裂縫，取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;裂縫形成原因;防治措施

1 瀝青混凝土路面裂縫形成原因

瀝青路面裂縫的形式按形狀分：橫向裂縫、縱向裂縫、龜狀裂縫和網(wǎng)狀裂縫;按有無(wú)荷載可分：荷載裂縫和非荷載裂縫（溫縮裂縫和干縮裂縫）;按路面有無(wú)沉陷分為：沉陷性、疲勞性裂縫和非沉陷性早期裂縫。瀝青路面裂縫形成的原因主要包括以下幾點(diǎn)：

1）設(shè)計(jì)原因。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或厚度不足，路面強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足行車(chē)要求或者對(duì)路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年均增長(zhǎng)率估計(jì)偏小，致使路面強(qiáng)度不足，滿(mǎn)足不了交通量的迅速增長(zhǎng)和汽車(chē)載重明顯增大的需要，以至瀝青路面產(chǎn)生裂縫。地下管道設(shè)計(jì)深度不夠，導(dǎo)致基層壓實(shí)不平引起瀝青路面的橫向裂縫。

2）材料因素。瀝青混合材料過(guò)細(xì)，其結(jié)合料過(guò)少（即油石比過(guò)低），炒制過(guò)火。瀝青混合料中集料級(jí)配不佳，石料偏少。瀝青材料配合比不正確。瀝青原材料低溫延性差或?yàn)r青混合料粘結(jié)力低，造成路面早期裂縫。

3）氣候因素。冬季氣溫下降，瀝青面層或半剛性基層低溫收縮易產(chǎn)生收縮縫或干縮裂縫，這種裂縫在路面重復(fù)荷載作用使瀝青路面表面形成橫向反射裂縫。

4）施工因素。路基或基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，路基局部下沉路面掰裂。半剛性基層在鋪建時(shí)隨著混合料水分的減少產(chǎn)生干縮應(yīng)力，形成干縮裂縫?；鶎踊旌狭系碾x析或碾壓不密實(shí)及機(jī)械組合不合理，造成基層上部細(xì)粒料上浮，形成強(qiáng)度較弱的薄層，在行車(chē)荷載作用下，易產(chǎn)生龜狀裂縫。半剛性基層養(yǎng)生不當(dāng)直接影響干縮裂縫的產(chǎn)生。半剛性基層養(yǎng)生結(jié)束后，如果不及時(shí)灑鋪封層或透層油，隨著暴曬時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生干縮裂縫。施工填土未壓實(shí)，路基產(chǎn)生不均勻沉陷，接縫處壓實(shí)未達(dá)到要求，在行車(chē)作用下形成縱向裂縫。瀝青混合料攤鋪時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，其表面溫度低，內(nèi)部較熱，用重型壓路機(jī)碾壓易引起路面表層切斷。施工接縫處理不當(dāng)、碾壓方式不正確易產(chǎn)生橫向裂縫。壓力機(jī)加速或減速過(guò)猛，尤其是轉(zhuǎn)向時(shí)過(guò)猛易產(chǎn)生路面橫紋。瀝青混合料分幅碾壓力或縱向接茬時(shí)，由于接茬處理不當(dāng)造成接茬開(kāi)裂。

5）超載因素。由于超載車(chē)輛引起累計(jì)軸次的增大，從而引起設(shè)計(jì)彎沉值減小。超載造成正常設(shè)計(jì)的路面基層或底基層抗拉強(qiáng)度不足，使其提前在層底產(chǎn)生拉裂。由于超載，加之車(chē)輛的振動(dòng)沖擊作用，可將路面壓壞，即一次性破壞作用。超載情況下，車(chē)輛在上下坡、剎車(chē)時(shí)將加速瀝青路面層的剪切破壞。

2 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)100km，按一級(jí)公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，本地區(qū)處于亞熱帶地區(qū)，常年氣溫偏高，降雨充沛。自通車(chē)運(yùn)營(yíng)之后，因交通量持續(xù)增大，及環(huán)境因素的長(zhǎng)期影響，此路段路面開(kāi)裂問(wèn)題顯著，且存在少量車(chē)轍、坑槽病害，局部路段已發(fā)生了較為嚴(yán)重的網(wǎng)裂變形情況，對(duì)行車(chē)舒適性造成了嚴(yán)重影響。為尋找裂縫病害起因，決定采用鉆芯取樣法進(jìn)行分析。結(jié)果表明：

1）縱縫。芯樣基層取出不完整，存在破損情況，同時(shí)多個(gè)芯樣破損狀態(tài)基本一致。由此說(shuō)明，荷載裂縫、疲勞裂縫為縱縫主要類(lèi)型，主要原因?yàn)楹奢d或地基不均勻沉降。

2）橫縫。觀測(cè)芯樣可見(jiàn)，裂縫發(fā)展形勢(shì)是從上逐步擴(kuò)散到下的，裂縫形狀為“上寬下窄”，由此可見(jiàn)，此裂縫屬于溫度裂縫。

為了有效處治路面裂縫病害，經(jīng)商議，決定采用鉆孔壓力注漿修補(bǔ)工藝進(jìn)行路面裂縫病害處治。

3 鉆孔壓力注漿修補(bǔ)機(jī)理

鉆孔壓力注漿修補(bǔ)屬于開(kāi)槽修補(bǔ)法的補(bǔ)充，常用于開(kāi)裂程度較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性裂縫，或因路基沉降產(chǎn)生的反射裂縫等。此方式是基于裂縫開(kāi)槽修補(bǔ)的前提下，選擇控制點(diǎn)鉆孔，隨后將注漿針嘴打入鉆孔位置，利用壓力注漿法向路面或路基深處的細(xì)微裂縫內(nèi)灌注修補(bǔ)材料，通過(guò)注漿壓力、修補(bǔ)材料的作用，實(shí)現(xiàn)裂縫修補(bǔ)的目的。

在壓力注漿前期，需先封閉修補(bǔ)縫槽表面，當(dāng)其完全固化之后即可進(jìn)行壓力注漿，當(dāng)灌漿漿液灌滿(mǎn)至裂縫部位，即可有效修補(bǔ)路面下層裂縫，從而增強(qiáng)路面整體承載力，延緩裂縫發(fā)展。

4 鉆孔壓力注漿修補(bǔ)工藝流程

1）開(kāi)槽。當(dāng)裂縫寬度在3mm以上時(shí)，即可選用開(kāi)槽處理，據(jù)相關(guān)研究表明，開(kāi)槽修補(bǔ)具有良好施工效果，當(dāng)開(kāi)槽寬深比為1：1時(shí)，裂縫修補(bǔ)效果最佳。為此，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，選用1：1開(kāi)槽寬深比，寬度在10～15mm之間控制，根據(jù)裂縫開(kāi)裂情況做適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)開(kāi)槽處理，可將裂縫壁面上的雜質(zhì)清理干凈，減少對(duì)粘結(jié)效果的影響，增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)度。

2）清縫處理。在整個(gè)養(yǎng)護(hù)施工中，如何清理裂縫、如何做到裂縫干燥極為重要。只有保證縫槽干凈、干燥，才能保證在裂縫修補(bǔ)中充分發(fā)揮材料的粘結(jié)作用，為此必須清理好原有裂縫。清縫一般分為2次，第一次為初步清理，通過(guò)吹風(fēng)機(jī)等設(shè)備清理干凈槽縫內(nèi)的雜料;第二次為清理需在鉆孔后完成，先通過(guò)大功率壓縮熱空氣機(jī)清理干凈縫槽或鉆孔內(nèi)的雜物，隨后做干燥處理。待完成裂縫清理工作后，需及時(shí)檢查清理情況，保證徹底清理干凈。

3）鉆孔。按照50cm等間距鉆孔，在裂縫破損程度嚴(yán)重部位，則可視情況降低孔間距，隨后在裂縫上選點(diǎn)鉆孔，孔直徑應(yīng)和灌漿針嘴直徑具有統(tǒng)一性。相比瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)厚度，鉆孔深度需達(dá)到1/2以上，確保所有孔都能貫穿裂縫，保證灌縫材料能夠充分灌入。

4）安裝注漿針嘴。為提高裂縫注漿效果，必須保證注漿針嘴安裝合理。完成上述施工工序后，選取T型扳手將注漿針嘴套住，通過(guò)橡皮錘向鉆孔內(nèi)打入針嘴，待針嘴橡膠部位全部打入孔中時(shí)，即可擊打針嘴，避免針嘴損壞。

5）修補(bǔ)材料配制。按照施工進(jìn)度要求，適時(shí)配制修補(bǔ)灌縫材料。作為一種常溫固化型材料，修補(bǔ)灌縫材料具有強(qiáng)烈的溫度敏感性，如溫度較高，極易加快其固化速度，為此，必須嚴(yán)格按照施工氣溫情況，進(jìn)行修補(bǔ)材料各種用量的調(diào)整，特別是促進(jìn)劑與引發(fā)劑，從而達(dá)到修補(bǔ)材料凝固時(shí)間的調(diào)節(jié)。

6）封縫。完成上述工序之后，要及時(shí)灌縫與封縫。本工程以槽貼縫式作為封縫方法，將灌縫材料沿干凈的縫槽逐步灌入，如灌注至針嘴附近，應(yīng)避免向針嘴口灌注，出現(xiàn)堵塞情況。完成第一遍灌注施工后，需對(duì)修補(bǔ)材料的下滲程度進(jìn)行詳細(xì)觀測(cè)，保證灌注質(zhì)量無(wú)誤后，即可實(shí)施二次灌注，直至封縫飽滿(mǎn)。

7）壓力注漿。（1）注漿管閥門(mén)需在注漿前關(guān)閉，待注漿壓力為2mpa，可對(duì)接牛油頭和注漿針嘴。注漿前期，極易出現(xiàn)針嘴被彈出現(xiàn)象，但隨著注漿時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，因高壓作用針嘴會(huì)自我固定。（2）注漿過(guò)程中，需合理控制注漿速度。先選小壓力試灌，隨后逐步增加壓力，直至密封，同時(shí)，按照由下到上的順序?qū)⒖諝鈴氐着懦?，從而提高灌注效果。?）待完成注漿作業(yè)后，需及時(shí)將牛油頭和注漿針嘴分開(kāi)，避免牛油頭被損壞。隨后用錘子將針嘴外露部位鑿除。

8）養(yǎng)生處理。完成壓力注漿作業(yè)之后，為避免車(chē)輪將灌縫材料帶走，需及時(shí)做好養(yǎng)生施工。本工程以貼封式作為裂縫填縫形式，通過(guò)U型刮平器刮平裂縫表面。裂縫表面修補(bǔ)之后及時(shí)鋪灑細(xì)砂等材料進(jìn)行覆蓋，從而提高路面抗滑性能。

9）修補(bǔ)效果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。為檢測(cè)修補(bǔ)效果，需鉆芯取樣，檢驗(yàn)壓力注漿效果。經(jīng)檢測(cè)可見(jiàn)，鉆取的芯樣上可見(jiàn)一條彎彎曲曲的裂縫，經(jīng)壓力注漿修補(bǔ)之后，灌縫材料填滿(mǎn)了裂縫，且向次裂縫衍生的細(xì)微裂縫擴(kuò)滲，灌縫材料和瀝青混合料壁面之間具有良好粘結(jié)性，未見(jiàn)脫膠情況。由此說(shuō)明，選用壓力注漿修補(bǔ)裂縫效果顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在行車(chē)荷載反復(fù)作用下，極易產(chǎn)生各類(lèi)早期病害，如裂縫等，將破壞路面結(jié)構(gòu)，影響行車(chē)舒適性和安全。為此，必須分析瀝青路面裂縫產(chǎn)生的具體原因，采取有針對(duì)性、指導(dǎo)性的處治措施，這對(duì)增強(qiáng)路面使用性能、降低公路養(yǎng)護(hù)成本，增加路面使用年限具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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