高速公路路面裂縫分析及解決措施

張瑋 安徽省交通控股集團(tuán)有限公司黃山高速公路管理中心

目前，就我國高速公路建設(shè)當(dāng)中——以高速公路為例，其逐漸采用了瀝青混凝土路面。瀝青混凝土路面舒適性足且耐腐蝕、耐疲勞、便于施工，可以滿足后續(xù)各種類型車輛的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)作。但我國就瀝青工藝路面施工體系而言，其與發(fā)達(dá)國家相比，整體較不成熟。在鋪建高等級高速公路時(shí)，此方面積累的經(jīng)驗(yàn)較少，這就導(dǎo)致在瀝青路面使用當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)路面開裂、泛油、車轍等，影響了高速公路的后續(xù)正常使用。因此，必須就高速公路瀝青路面技術(shù)展開有效討論，以保障后續(xù)有效運(yùn)行，減少瀝青路面病害。

一、高速公路路面裂縫分析

（一）溫度裂縫

在城市瀝青道路的結(jié)構(gòu)組成中，瀝青材料具有一定的導(dǎo)熱性，各個(gè)結(jié)構(gòu)層材料的導(dǎo)熱性不盡相同，因此會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。在瀝青結(jié)構(gòu)的路面中，溫度的傳遞往往需要一段時(shí)間，導(dǎo)致各結(jié)構(gòu)層溫度變化大，梯度效益比較明顯，尤其是在環(huán)境溫度產(chǎn)生反復(fù)性變化時(shí)。由于存在溫度梯度，結(jié)構(gòu)溫度層有應(yīng)力現(xiàn)象產(chǎn)生，發(fā)生諸如低溫收縮裂縫的現(xiàn)象，由于高溫環(huán)境的炙烤，導(dǎo)致瀝青產(chǎn)生軟化變形，路面就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問題，溫度較高條件下的應(yīng)力較小。但是，在低溫的環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致瀝青材料慢慢變硬，產(chǎn)生顯著的收縮現(xiàn)象。

（二）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(cuò)，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(huì)逐漸滲透到瀝青混凝土路面縫隙中，進(jìn)而滲入瀝青結(jié)構(gòu)，降低路面的承載力。此時(shí)，若高速公路承受較大的行駛荷載，就會(huì)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。

（三）高速公路路面養(yǎng)護(hù)方案影響

當(dāng)前，某些地方的高速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(xiàng)目所屬的高速公路管理部門即是如此。具體表現(xiàn)為：在高速公路工程建設(shè)環(huán)節(jié)投入較多，在建成之后的養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)投入較少；高速公路養(yǎng)護(hù)資金投入不足，沒有及時(shí)引進(jìn)新技術(shù)、新材料，養(yǎng)護(hù)管理水平較低；沒有樹立預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，導(dǎo)致高速公路在通車運(yùn)營初期出現(xiàn)了不同程度的裂縫病害。

二、高速公路路面裂縫分析及解決措施

（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(qiáng)的特點(diǎn)。在裂縫修補(bǔ)當(dāng)中，其可以達(dá)到有效滲透，填補(bǔ)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(jìn)行放樣處理，利用石筆進(jìn)行標(biāo)注，隨后通過相關(guān)的噴機(jī)對裂縫進(jìn)行烘干處。當(dāng)裂縫壁的溫度能夠達(dá)到灌裝要求時(shí)，使用灌裝機(jī)進(jìn)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(jìn)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(hù)劑進(jìn)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(hù)劑進(jìn)入到裂縫后，會(huì)使裂縫滲水率降低3%，有效延長整個(gè)瀝青路面的使用壽命。在使用該技術(shù)時(shí)，可以利用吹風(fēng)機(jī)對裂縫進(jìn)行噴氣清理。隨后，利用水壺或注射器，將養(yǎng)護(hù)劑灌入裂縫之中，在表面撒許少許的沙礫養(yǎng)護(hù)，2h 后即可開放使用。同時(shí)，對整體的使用狀態(tài)進(jìn)行測量，以確保瀝青高速公路路面裂縫的荷載能力?？茖W(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(jìn)行優(yōu)化，可以將后續(xù)伸縮裂縫的出現(xiàn)降至最低。粗骨料的含量增加，降低施工含水量，可全面提升整體的壓實(shí)度，以保障瀝青路面的使用性，提升荷載能力。需要注意的是，在工程使用時(shí)，盡量避免使用水泥或石灰等干縮性較強(qiáng)的基石材料，可以選用頂級碎石或工業(yè)礦渣等，改良瀝青的性能。

（二）水穩(wěn)施工，起步要穩(wěn)

基層采用的混合料為水泥和砂礫混合物，每日攤鋪工作完畢后須將攤鋪機(jī)開出作業(yè)區(qū)以外。攤鋪機(jī)臺(tái)班便產(chǎn)生了施工縫，處理這種施工縫使之不影響整體的平整度的方法如下。（1）攤鋪機(jī)控制。基層攤鋪前，測量人員會(huì)按照圖紙給出的標(biāo)高進(jìn)行放線，攤鋪機(jī)操作手會(huì)按照測量人員所放出的線進(jìn)行攤鋪機(jī)控制。攤鋪機(jī)剛起步時(shí)不要將控制電腦打開，而是采用手動(dòng)控制，車速控制在1m/min 左右，操作手觀察攤鋪厚度的變化，同時(shí)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)控，待測量人員確定好此時(shí)的攤鋪厚度為設(shè)計(jì)厚度時(shí)，方可將傳感器搭在鋼線上開啟電腦。（2）人工處理施工縫。人工處理施工縫是對攤鋪機(jī)處理橫縫不理想時(shí)的一種補(bǔ)充處理，主要的處理方法就是人工將粗骨料清理出來，用細(xì)料來填充，并且要保證施工縫的結(jié)合處充分密實(shí)。（3）碾壓要及時(shí)。由于水泥砂礫混合物固化較快，如碾壓不及時(shí)便會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)后對下一工序的施工也會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。

（三）接縫處理

（1）縱向接縫。2 個(gè)路面安全帶匯合的縱向接縫應(yīng)有重疊的地方，以使該部分的厚度與其他部分的厚度相同。包裹的寬度應(yīng)該是恒定的。纏繞接頭結(jié)構(gòu)有2 種類型：冷接槎和熱接槎。如果無法在半幅施工中使用熱接縫，則需要添加擋板或使用切割器切割。在鋪設(shè)另一半之前，應(yīng)清潔接縫，并施加適量的粘合劑層瀝青。攤鋪時(shí)，在人行道上堆放5～10cm，手動(dòng)鏟開鋪展在寬度的前半部分的混合物，并在攤鋪前用細(xì)料填充非密實(shí)區(qū)域，然后對其進(jìn)行重復(fù)碾壓，新攤鋪帶需與舊攤鋪帶相同的松鋪系數(shù)。當(dāng)使用2 個(gè)或更多攤鋪機(jī)進(jìn)行熱接茬施工操作時(shí)，通常使用熱穩(wěn)定構(gòu)造。此時(shí)，相鄰2 個(gè)路面帶的混合料在壓實(shí)之前仍然處于熱料狀態(tài)，因此垂直連接易于處理，連接強(qiáng)度得到了提高。在施工過程中，鋪砌的混合物應(yīng)保持10～20cm 寬，以作為后鋪砌區(qū)域的高度參考水平。完成后鋪砌的零件后，它將在整個(gè)接縫處一起跨縫碾壓滾動(dòng)。（2）橫向接縫。2 個(gè)相鄰兩幅或上、下2 層之間的水平縫應(yīng)相距3～5m。橫向接縫有2 種類型：對角接縫和平縫。高速公路的中、下層和高速公路的水平縫可以是對角線縫，上層可以是垂直的平縫，而在高速公路路面其他地方可以是對角線縫。鋪砌接縫時(shí)，可以將熱混合物散布在經(jīng)過壓縮路面的頂部上，以進(jìn)行預(yù)熱，更好地達(dá)到軟化的效果，以增強(qiáng)新混合料與舊混合料之間的附著力，但是預(yù)熱的混合物必須在軋制之前保證除去。平縫應(yīng)緊密粘合，可以采用以下3 種辦法進(jìn)行粘合。（1）在施工結(jié)束時(shí)，攤鋪機(jī)將熨平板抬高至末端大約1m，盡快將其刮除，經(jīng)過人工鏟除端部混合料，然后繼續(xù)進(jìn)行碾壓工作。隨后采用3m 標(biāo)尺，查看平整度是否滿足既定的標(biāo)準(zhǔn)。如果混合料未完全冷卻，則在下1 個(gè)施工期間垂直去除端層的厚度不足以進(jìn)行直角連接。（2）在計(jì)劃的人行道部分的邊緣上撒1 層薄薄的砂帶。鋪展混合料后，應(yīng)該在攤鋪層上挖1 個(gè)縫隙?？p隙在砂縫處，用型鋼或鋁合金直梁壓住已經(jīng)壓實(shí)的部分。對于壓縮零件，型鋼或鋁合金直梁的長邊與開挖的間隙齊平。隨后除去鋪砂部分的混合料，在鋪展之前噴涂粘性油層。（3）在計(jì)劃的路面部分的末端鋪1 層牛皮紙，攤鋪碾壓成斜坡，在下次施工期間手動(dòng)除去牛皮紙混合料，最后鋪1 層粘性油，攤鋪開然后鋪下來。對于側(cè)縫，在從縫中鋪砌混合物之前，請使用3m 長的直尺檢查鋪路的邊緣的平整度。如不符合要求，使用切條機(jī)切掉不合格產(chǎn)品。鋪裝新混合料時(shí)，調(diào)節(jié)熨平板的預(yù)留高度。構(gòu)造接縫路面層后，用3m 直尺檢查路面平整度。如混合料不符合要求，則在側(cè)向接頭處冷卻混合料以確保路面的平整度。

（四）瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

經(jīng)過很長時(shí)間的發(fā)展，瀝青路面技術(shù)已經(jīng)很成熟了，在各類型高速公路當(dāng)中，瀝青路面的性價(jià)比是很高的。但是，在實(shí)際中，瀝青路面還是會(huì)存在一些常見出的問題，其中裂縫問題較為突出。其裂縫形式有：縱裂、橫裂、龜裂等。一些裂縫較寬，一些裂縫較深，分布范圍廣且不規(guī)則，嚴(yán)重影響瀝青路面的質(zhì)量。養(yǎng)護(hù)管理人員需對裂縫產(chǎn)生的成因進(jìn)行總結(jié)分析，針對性制定出預(yù)防性養(yǎng)護(hù)策略，大體上可以按照以下方法：①瀝青路面裂縫病害是質(zhì)量通病，很難避免，但如果裂縫長期存在，就可能會(huì)有很多雜物掉進(jìn)裂縫中，因此，使用高黏性密封膠，對裂縫進(jìn)行填補(bǔ)處理；②針對裂縫區(qū)域，可以進(jìn)行澆筑處理，及時(shí)修補(bǔ)裂縫處，避免裂縫對正常行車產(chǎn)生的干擾和影響。目前，在城市道路的維護(hù)管理工作中，乳化瀝青稀漿封層技術(shù)得到了推廣和普及使用。此時(shí)，如若城市道路瀝青路面發(fā)生了輕微的裂縫或車轍，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)和保養(yǎng)，使用乳化瀝青稀漿封層技術(shù)及時(shí)進(jìn)行處理，既確保行車安全，又不因?yàn)榇蠓秶┕び绊懶熊囍刃颉?/p>

（五）實(shí)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，對瀝青高速公路設(shè)置寬度不小于1cm，深度1～3cm 的人工槽，使用開槽機(jī)對裂縫進(jìn)行有效修補(bǔ)。使用補(bǔ)膠槍加熱至適宜溫度后，將修補(bǔ)劑灌入準(zhǔn)備好的人工槽中，實(shí)現(xiàn)對瀝青路面裂縫的有效修補(bǔ)實(shí)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，可以極大的延長瀝青路面使用年限，值得推廣使用。在進(jìn)行灌縫時(shí)，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(jìn)行開槽灌縫技術(shù)時(shí)，必須滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）根據(jù)路面的實(shí)際情況以及施工規(guī)范，對施工路面進(jìn)行封閉，以防止外來車輛進(jìn)入。（2）對開槽機(jī)以及灌封機(jī)等設(shè)備進(jìn)行檢修，以確保其可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對裂縫進(jìn)行開槽作業(yè)，以確保開槽尺寸的合理。（4）用吹風(fēng)機(jī)對槽內(nèi)及周圍的雜物進(jìn)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(jìn)行高溫加熱。等溫度到達(dá)一定要求后，將修補(bǔ)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(shí)，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。（6）養(yǎng)護(hù)工作。在設(shè)置完畢后，其必須對修補(bǔ)范圍進(jìn)行有效冷卻，以確保與路面原有的痕跡保持持平，完成后續(xù)清理。密封膠的冷卻時(shí)間為15min，如特殊地段，需要盡快恢復(fù)交通，可在開槽表面鋪撒細(xì)沙或薄膜，以確保交通可以有效恢復(fù)。

三、結(jié)語

總而言之，養(yǎng)護(hù)人員要高度重視現(xiàn)階段出現(xiàn)的高速公路路面裂縫問題，一旦發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)裂縫病害，及時(shí)制定修補(bǔ)方案，靈活運(yùn)用灌縫技術(shù)、壓漿技術(shù)、挖補(bǔ)與攤鋪技術(shù)等，全面修補(bǔ)裂縫，避免出現(xiàn)因裂縫問題導(dǎo)致的高速公路交通安全事故。此外，養(yǎng)護(hù)人員還要定期開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，全面提升高速公路交通的通暢性、安全性與穩(wěn)定性。