公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護技術(shù)分析研究

浙江省溫州路橋工程設(shè)計所 / 黃曉帥

引言

裂縫是瀝青路面的主要早期病害。對裂縫快速有效地進行處治，能抑制并延緩裂縫的發(fā)展，延長路面壽命，改善服務(wù)水平，降低長期養(yǎng)護投入。然而，由于裂縫成因多樣，處治所用的材料、工藝和時機也應(yīng)有所區(qū)別。目前上海地區(qū)裂縫處治水平參差不齊，隨意性較強，缺乏統(tǒng)一、系統(tǒng)的處治措施，不利于工程驗收和養(yǎng)護成本控制。因此，有必要對常用措施的處治效果進行分析，規(guī)范裂縫養(yǎng)護。

一、公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護必要性分析

要想得知公路瀝青路面養(yǎng)護必要性，就必須對公路瀝青路面裂縫的原因進行有效分析。在瀝青混凝土公路使用當(dāng)中，其基本設(shè)計壽命理想狀態(tài)約為10～15年，但在實際使用當(dāng)中，受各種因素影響，瀝青路面在工程竣工3年內(nèi)均會出現(xiàn)不同程度的病害問題。降低了瀝青路面的生命周期，影響車輛正常通行，埋下安全隱患。最常見的早期破壞可詳見路面的明顯裂縫，裂縫條數(shù)增多，且不斷分散，影響極為嚴(yán)重。瀝青混凝土路面的裂縫分為“縱縫”以及“橫縫”?！翱v縫”形成與路徑的密實度不良具有一定聯(lián)系。在早期使用當(dāng)中，車輛自身自帶負載性，在壓力施加下，路面會出現(xiàn)受力不均勻現(xiàn)象，出現(xiàn)沉降危害。在路基半填半洼處出現(xiàn)裂縫。此外，瀝青混凝土在攪拌、鋪筑過程當(dāng)中，未能進行良好處理，導(dǎo)致其連接性不良。在車輛運行當(dāng)中，荷載力加重，出現(xiàn)裂縫。而“橫縫”主要分為“荷載性裂縫”以及“非荷載型裂縫”。在路面設(shè)計當(dāng)中，路面設(shè)計不合理或施工設(shè)計不達標(biāo)，均可以導(dǎo)致發(fā)生荷載性裂縫。由于超負荷載，對于路面的碾壓使瀝青層出現(xiàn)內(nèi)力集中，引發(fā)裂縫。非荷載性裂縫是橫縫的主要病害，其主要由于瀝青表面受溫度影響，呈現(xiàn)“熱脹冷縮”，誘發(fā)裂縫。多發(fā)生在北方寒冷月份，如11月～次年2月期間。瀝青路面出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫后，如相關(guān)部門未采取有效的治理措施，將會導(dǎo)致水分（如雨水，雪水等）滲透至路面裂縫，由裂縫延伸至基層，導(dǎo)致整體出現(xiàn)翻漿、不均勻沉降等危害。使瀝青公路的承載能力受到嚴(yán)重影響，降低瀝青路面的荷載能力。同時，也會增加路面維修養(yǎng)護成本，使人力、物力、財力等出現(xiàn)比較嚴(yán)重浪費。因此，通過分析裂縫形成的原因，便可以對裂縫的不同類型以及形成方式產(chǎn)生詳細認(rèn)知，并在后續(xù)養(yǎng)護當(dāng)中，選擇合理有效的養(yǎng)護方式，完成路面裂縫的有效修復(fù)。提升公路的整體使用效率，增加其生命使用周期，降低安全隱患，為公路的后續(xù)良好運作奠定堅實基礎(chǔ)。

二、路面裂縫產(chǎn)生的原因

（一）車輛荷載長期重復(fù)作用

通過分析發(fā)現(xiàn)，該段高速公路的路面裂縫主要分布在主車道上，且裂縫縱橫交錯，甚至出現(xiàn)了網(wǎng)狀裂紋，這間接表明車輛荷載長期重復(fù)作用是引發(fā)路面裂縫的原因之一。一般情況下，裂縫病害多發(fā)生在春季、秋季，這是由于春秋季節(jié)多雨，雨水易淤積在低洼路面，在排泄不通的情況下會逐漸滲透到瀝青混凝土路面縫隙中，進而滲入瀝青結(jié)構(gòu)，降低路面的承載力。此時，若高速公路承受較大的行駛荷載，就會導(dǎo)致已經(jīng)滲入瀝青結(jié)構(gòu)中的水分流向底層，從而引發(fā)路面裂縫，造成嚴(yán)重的網(wǎng)狀、龜裂裂縫等。

（二）公路路基工程質(zhì)量影響

在公路項目建設(shè)過程中，若路基填土環(huán)節(jié)的壓實作業(yè)不規(guī)范，會導(dǎo)致壓實度不足以及路基填筑不均勻。通車運營后，一旦路表有水分滲透，路面極易出現(xiàn)明顯的沉陷，進而引發(fā)縱向裂縫。

（三）公路路面養(yǎng)護方案影響

當(dāng)前，某些地方的公路管理部門仍存在明顯的“重建輕養(yǎng)”觀念，該高速公路項目所屬的公路管理部門即是如此。具體表現(xiàn)為：在公路工程建設(shè)環(huán)節(jié)投入較多，在建成之后的養(yǎng)護環(huán)節(jié)投入較少；公路養(yǎng)護資金投入不足，沒有及時引進新技術(shù)、新材料，養(yǎng)護管理水平較低；沒有樹立預(yù)防性養(yǎng)護理念，導(dǎo)致公路在通車運營初期出現(xiàn)了不同程度的裂縫病害。

三、公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護技術(shù)分析

（一）使用路面貼縫的技術(shù)

路面貼縫技術(shù)采用“PRC-WIII型復(fù)合劑”，此材料具有流通性較強的特點。在裂縫修補當(dāng)中，其可以達到有效滲透，填補效果極為理想。此外，作為高分子聚合物，其對瀝青路面的裂縫具有一定的再生還原效果，可以有效增加整體路面的粘合性。該技術(shù)可以對裂縫進行放樣處理，利用石筆進行標(biāo)注，隨后通過相關(guān)的噴機對裂縫進行烘干處。當(dāng)裂縫壁的溫度能夠達到灌裝要求時，使用灌裝機進行材料灌注。隨后，通過人工方式結(jié)合纖維布利用橡膠錘，對產(chǎn)生氣泡的地方進行錘打，釋放空氣，以保證裂縫的密封性。

此外，也可利用改性瀝青養(yǎng)護劑進行灌縫，可以對裂縫小于3mm左右的病害較為適用，當(dāng)養(yǎng)護劑進入到裂縫后，會使裂縫滲水率降低3%，有效延長整個瀝青路面的使用壽命。在使用該技術(shù)時，可以利用吹風(fēng)機對裂縫進行噴氣清理。隨后，利用水壺或注射器，將養(yǎng)護劑灌入裂縫之中，在表面撒許少許的沙礫養(yǎng)護，2h后即可開放使用。同時，對整體的使用狀態(tài)進行測量，以確保瀝青公路路面裂縫的荷載能力。科學(xué)選取防裂材料，可以有效保證基層質(zhì)量。選取抗裂性能優(yōu)良的原材料，對瀝青基層進行優(yōu)化，可以將后續(xù)伸縮裂縫的出現(xiàn)降至最低。

（二）灌縫材料

目前普遍使用的填縫材料有3種：其一是熱灌式橡膠瀝青，因其價格低廉、對施工要求相對較低而被廣泛采用；其二是有機硅樹脂，由于其黏度大，不易充分滲入裂縫，且對施工條件要求高，相對費時、昂貴而使用較少，一般用于新路的裂縫填封；其三是冷灌式填縫料，一般以乳化瀝青為基本物質(zhì)，適用環(huán)境廣泛，可用在潮濕、有灰塵的路面，因此應(yīng)用也較多。

（三）實施開槽灌縫的技術(shù)

開槽灌封技術(shù)可以使用專業(yè)的開槽設(shè)備，對瀝青公路設(shè)置寬度不小于1cm，深度1～3cm的人工槽，使用開槽機對裂縫進行有效修補。使用補膠槍加熱至適宜溫度后，將修補劑灌入準(zhǔn)備好的人工槽中，實現(xiàn)對瀝青路面裂縫的有效修補實施。開槽灌縫技術(shù)在前期雖然需要投入一定的資金，但修復(fù)工作極佳且，可以極大的延長瀝青路面使用年限，值得推廣使用。在進行灌縫時，材料與周邊存在一定溫差，因此，必須選擇合理的開槽截面尺寸，且二者比例（如深寬比）不應(yīng)超過2:1。在進行開槽灌縫技術(shù)時，必須滿足以下幾點要求：

1.根據(jù)路面的實際情況以及施工規(guī)范，對施工路面進行封閉，以防止外來車輛進入。

2.對開槽機以及灌封機等設(shè)備進行檢修，以確保其可以正常運轉(zhuǎn)。

3.按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對裂縫進行開槽作業(yè)，以確保開槽尺寸的合理。

4.用吹風(fēng)機對槽內(nèi)及周圍的雜物進行清理，清理范圍可定為10m，做好準(zhǔn)備。

5.灌縫工作作為最重要的工作流程，需要對膠體進行高溫加熱。等溫度到達一定要求后，將修補膠從加熱槍噴頭噴出，灌入開槽中，以確保膠體可以有效滲透。同時，還應(yīng)在裂縫兩側(cè)鋪設(shè)0.1m左右的密封層，以確保密封效果。

（四）瀝青面層橫縫處理

公路的瀝青混凝土面層設(shè)計分為上面層、中面層、下面層，尤其注意的是3層的施工橫縫不能重合，要有3～5m的錯縫距離，施工縱縫要留在標(biāo)線處。瀝青面層施工最好是不間斷進行，但考慮到天氣、機械和人為等因素影響施工橫縫的產(chǎn)生是在所難免的，那么，如何處理好瀝青混凝土面層的橫縫顯得尤為重要。

（五）灌入改性瀝青。

處理干線公路瀝青路面裂縫病害時，可使用改性瀝青養(yǎng)護劑，其適用于尺寸不超過3mm、滲水率3%以下的路面裂縫。可將改性瀝青養(yǎng)護劑直接灌入路面裂縫中進行路面養(yǎng)護、修補。

注意事項：

1.應(yīng)封閉施工路段，禁止車輛通行，且應(yīng)設(shè)置醒目的安全標(biāo)志，以作警示；

2.應(yīng)徹底清理裂縫，可使用吹風(fēng)機吹出雜物，也可利用鐵鉤等設(shè)施處理雜物；

3.利用注射器將養(yǎng)護劑灌入裂縫中，灌入后應(yīng)在其表面鋪設(shè)少量砂，待2h后再允許車輛通行。

（六）龜裂處治

如果瀝青路面龜裂程度嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積松散脫落，但基層變化不大，重新恢復(fù)油面層即可，否則應(yīng)對基層挖補處治后再重鋪油面層。如果瀝青路面的龜裂未出現(xiàn)松散脫落，可灑油法或刷油法封住裂縫，以防止表面水滲入基層。其中灑油法適用于大面積龜裂，刷油法適用于小面積龜裂。

（七）灌縫設(shè)備

從灌縫設(shè)備來說，我國自動化程度不高，質(zhì)量水平參差不齊。而國外則在這方面獲得了不少研究成果，已開發(fā)了系列化的專業(yè)設(shè)備，包括石屑撒布機、灌縫機、擴縫機、掃縫機、噴吹槍等。此外，美國在SHRP項目中，還開發(fā)了一種能夠自動檢測、繪制、跟蹤和封堵道路裂縫的填路機器人實驗樣機。

四、結(jié)語

綜上所述，就瀝青路面而言，其在使用過程當(dāng)中出現(xiàn)裂縫為正?，F(xiàn)象，此現(xiàn)象不可避免。如何減輕此現(xiàn)象所帶來的危害是當(dāng)務(wù)之急，因此，必須就公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護進行有效管理，以保證路面基層尚未破壞時進行有效處理。采取開槽灌縫、貼縫等技術(shù)，均可以得到優(yōu)異的使用性能。對瀝青路面裂縫的成因養(yǎng)護等進行介紹，可以全面提升相關(guān)部門對瀝青路面裂縫的養(yǎng)護基礎(chǔ)認(rèn)知，從而提升瀝青路面平整度，延長瀝青道路使用年限，降低其后續(xù)的養(yǎng)護成本。