以某高速公路為例探討公路瀝青路面裂縫處理

袁金華 王勝

【摘要】本文作者結合工作經驗，根據某高速公路瀝青混凝土路面的建設和養護實踐，分析了高速公路瀝青路面產生裂縫的影響因素及成因，對裂縫病害的處治進行了探討。

【關鍵詞】高速公路 ；瀝青路面；裂縫；探討

中圖分類號：U412.36+6文獻標識碼：A 文章編號：

0引言

某高速公路通車以來，路面出現了一些病害，主要為各種形式的裂縫及變形。由于該高速公路瀝青路面病害主要是裂縫或是因裂縫引起的，因此，分析其路面裂縫成因對于認清該高速公路路面病害，采取針對性的處治措施具有重要意義。

一、路面產生裂縫的影響因素及裂縫成因

1.1 路面產生裂縫的影響因素

(1)交通量增長迅速，路面荷載加大。某高速公路通行后交通量年平均增長率約為12%，特別是重型交通不斷增長。在此期間，路面裂縫增加了近六倍，如圖1所示，交通量的迅速增長使得路面過早過多地承受了軸載作用次數，導致路面疲勞開裂，其中有相當數量的單條裂縫惡化為網裂。

圖1 該高速公路路面裂縫總長度隨時間的變化

(2)行車荷載的重復作用。從裂縫的擴展情況看，裂縫首先出現在行車道，逐漸向超車道擴展，其中一些擴展到了硬路肩。從該高速公路裂縫發生與擴展的規律可以看出，其裂縫主要為反射裂縫。這說明行車荷載的重復作用對裂縫的產生與擴展具有至關重要的影響。

(3)溫度收縮的影響。從裂縫的形態看，裂縫呈上寬下窄，寬度變化在1～3mm之間.因而溫度收縮也是裂縫形成的重要因素。

(4)瀝青面層材料的影響。該高速公路自2010年入冬后開始出現裂縫，且隨著溫度下降裂縫不斷增多和擴展。這說明裂縫的產生與瀝青面層材料在低溫時抗變能力的降低以及瀝青面層本身的收縮變形亦有一定的關系。

1.2 路面出現裂縫的成因

通過上述分析，按照不同裂縫各自發生、發展的變化規律，可將路面裂縫的成因歸結如下:

(1)瀝青混凝土溫縮裂縫。因瀝青是一種對溫度變化比較敏感的粘彈性材料，溫度下降時，瀝青混合料逐漸變硬變脆，并發生收縮變形。當收縮拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時，瀝青路面表面就會被拉裂，并逐步向下發展，形成上寬下窄的裂縫.瀝青路面溫縮裂縫多發生在冬季氣溫較長或溫度驟變的地區。當瀝青面層中的平均溫度低于其斷裂溫度，即在降溫過程中瀝青面層所產生的溫度應力超過其在該溫度時的抗拉強度時，瀝青面層會發生開裂。

(2)基層反射裂縫。從現場取樣看，該種裂縫面層開裂與基層開裂上下貫通，且下寬上窄。其特征為半剛性基層先于路面面層開裂。通常指在荷載應力與溫度應力的共同作用下，在基層開裂處的面層底部產生應力集中導致面層底部開裂，爾后逐步擴張而使裂縫貫穿整個面層。半剛性基層路面的開裂一般由溫縮或干縮引起，多數情況是在基層鋪筑后，由于未按規定及時養生或未及時鋪筑瀝青面層，使基層長期暴露在大氣中，在降溫和水分聯合作用下而開裂；也有可能在鋪筑瀝青面層后，路面在使用過程中由于溫度驟變而使基層的日溫差超過某一范圍，致使其溫度應力超過其抗拉強度而斷裂。后者多發生在瀝青面層較薄且日溫差較大的地區。

(3)路基差異沉降所引起的橫縫.在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化或構造物臺背與路段交接處，因地基或路基與構造物之間的差異沉降導致基層的開裂，并反射到瀝青面層，會形成橫向裂縫.這種橫向裂縫類似于基層反射裂縫，但往往為路面橫向全幅貫通，在軟基分布比較廣泛及構造物眾多的水網地區公路上有一定比例，在該高速連云港段表現尤為明顯。

二、路面裂縫的危害

路面出現裂縫應及時治理，否則灌進雨雪水凍融后，對道路的破壞將非常嚴重，進水后道路病害破壞的發展一般可分為三個階段。

第一階段，初期表現為裂縫部位鼓脹，沿裂縫逐漸形成微量凍融松散灰土粉化，材料密度降低，將面層材料拱起，出現驢脊背現象;

第二階段，沿裂縫灌入雨雪水存于水泥碎石與瀝青路面的結合層之間，由于行車碾壓推擠摩擦作用，會將水泥和微粒材料同雨雪水一同唧!出(即在連陰雨天氣下，水泥碎石層以上灌入的雨雪水使路面出現嚴重推擠，將瀝青粒料和水泥碎石粒料磨成漿狀物唧出，形成通常所說唧漿病害，經過兩到三年的裂縫開閉，縫口瀝青混凝土在凍融和行車的作用下密度降低；

第三階段，形成病害后，由于一年四季在雨雪水作用下長期發生唧漿，路面出現坑凹，甚至出現搓板路，隨時間推移，將導致龜裂病害的發生，嚴重時路面粒料被行車推擠帶走，產生路表面開裂性坑槽這些病害，如得不到及時治理，不但對車輛形成潛在危害，也將大大縮短道路的服務壽命，設計服務15a的高速公路，可能使用幾年就需要大修，給國家造成極大的經濟損失。

三、路面裂縫的處治

3.1 修補方法的確定

在對瀝青路面裂縫的處治中，由于每條裂縫的成因難以界定，一般并非按照裂縫的成因來確定修補工藝，在確定修補方法時，多根據裂縫的寬度來制定養護對策。按照裂縫寬度可將裂縫分為2種，即不需要進行修補的裂縫和需要進行修補的裂縫。

(1)不需要進行修補的裂縫.此類裂縫縫寬小于2mm，又稱發裂，在高溫季節全部或大部分可愈合，一般不需要進行灌縫處理，如果在單位面積內發裂特別多，則可做表面封層處理.

(2)需要進行修補的裂縫(可分4類).1)微裂縫:此類裂縫縫寬一般為2～6mm，雖尚未發生結構性損壞，但仍需要進行處理，目的是防止由于雨水、冰雪通過裂縫向下滲入，因而屬于預防性養護范疇；2)小裂縫:此類裂縫縫寬為6～12.7mm，裂縫邊緣有輕微碎裂，并有少量支縫，裂縫兩側有微量錯臺，會引起車輛輕微跳動；3)中裂縫:此類裂縫縫寬為12.7～25mm，裂縫邊緣有中等碎裂，并有少量支縫，裂縫兩側有少量錯臺，會引起車輛明顯跳動；4)大裂縫:此類裂縫縫寬大于25mm，裂縫邊緣有嚴重碎裂，并有較多支縫，裂縫兩側有較大錯臺，將引起車輛劇烈跳動。

目前在該高速中、大裂縫尚未出現，只針對微、小裂縫進行處理.采取正確的裂縫填封工藝對填封后的壽命有很大影響.影響壽命的工藝因素主要有施工氣溫、裂縫是否作清潔干燥處理以及裂縫封填的方式。

3.2 路面裂縫的修補

3.2.1修補工藝的選擇

一般根據裂縫的寬度和深度確定修補工藝.經常采用的是熱瀝青修補裂縫，工藝簡單，操作方便，養護費用較低，但是按照這種傳統方法，無論采用熱瀝青還是乳化瀝青灌縫，隨著表層和基層的溫度收縮，經過一段時間后，維修后的裂縫又在原灌縫位置重新開裂，需經常維修，不僅增加了養護費用，頻繁的養護作業會也造成行車的諸多不便和不安全因素。而采用壓力灌縫機具和專用的瀝青灌縫材料，能極大地提高裂縫修補的質量.該高速公路采用了開槽灌縫的修補工藝。開槽灌縫修補路面主要有4種方式(如圖2所示)。

（a）標準槽非貼封式 （b）標準槽貼封式

（c）淺槽貼封式（d）簡單無槽貼封

圖2裂縫開槽處理方式

實踐證明，開槽式貼封處理與簡單無槽式相比，雖然施工費用要高一些，但使用壽命大為延長，密封裂縫的有效率也大為提高。據美國SHRP道路研究計劃調查研究，灌縫處理使用4.5a后，標準槽貼封式處理路面的有效率為86.2%，淺槽貼封式有效率為82.2%，標準槽非貼封式有效率為64.5%，簡單無槽貼封有效率為38.3%。因此，在養護經費有保證的情況下，該高速盡量選用了標準槽貼封式來修補路面裂縫。一般開槽的幾何尺寸可根據實際情況進行調整，但槽口尺寸至少為1cm寬，1.3cm深，槽口的深度、寬度比不應超過2:1。

3.2.2 灌縫材料的選擇

灌縫材料主要為改性高分子聚合物瀝青及高品質的乳化瀝青產品，并可摻加一定量的玻璃纖維。選擇灌縫材料時，宜根據不同路面、不同氣候條件、不同裂縫狀態綜合確定，其關鍵在于能適應各種不同溫度環境的變化，使其能長久地與路面結合而起到密封作用。由于灌縫材料產品的性能和價格不一，在實際施工過程中，選用的灌縫材料應盡量符合以下要求:

(1)要考慮路面的交通量大小。(2)要考慮原路面的裂縫分布情況，裂縫嚴重的路面所選用的密封膠應具有高粘性以及對路面的低敏感性；裂縫較少的路面所選用的灌縫材料應具有高延伸性和粘結性；大面積出現裂縫的路面，如龜裂，則不宜使用密封膠處理，因路面摩擦系數會受到影響，若進行罩層處理，則可使用密封膠對裂縫進行密封。(3)在本地最低氣溫下，仍能保持一定的彈性和延伸性;在本地最高氣溫下不發軟，車輛通過修補裂縫部位時，修補材料不被輪胎卷走。

3.2.3 施工工藝

該高速公路在近幾年的裂縫修補時采用了美國科來福的路面裂縫處理系列產品，包括開槽機、灌縫機和密封膠.主要施工工藝如下:

(1)對裂縫進行開槽處理，將裂縫跟蹤指示裝置對準裂縫，向后拉動開槽機對裂縫進行開槽即可.開槽是最關鍵的一步，槽口要求精確和規則，盡量避免槽口周邊材料的輕度剝落。(2)使用空壓機清理開槽后的裂縫，將切割后的碎硝和裂縫中的雜物清理干凈，一定要保證槽口干燥和干凈。(3)采用熱施工，在路面溫度不低于4?時即可進行灌縫施工，將密封膠預熱30～45min，加熱至設定溫度后即可進行，出料速度由灌縫機調節。(4)灌縫后的密封膠使之自然冷卻，一般施工后15min左右即可通車。

3.2.4 修補裂縫后的外觀質量要求

灌縫材料要高于路面表面約3mm，其貼封層邊緣應整齊，表面平整、光滑，無顆粒狀膠粒，裂縫材料經車輛碾壓后不變形，并保持有足夠的彈性。

四、結語

對高速公路的養護要堅持高標準嚴要求，在養護工藝上要盡量采用新技術.新技術實質上是新材料、新設備、新理念的綜合運用，要不斷創新理念，探究路面病害的實質，提出科學的養護結構形式，運用新材料、新設備、新工藝對病害路面采取有效的防治措施。

參考文獻:

[1]吳傳海，楊若沖.廣東高速公路瀝青路面裂縫病害分布規律及特點的調查與分析[J].廣東公路交通，2006，(1):29-34.