灌縫施工技術在公路養(yǎng)護中的運用研究

馬上峰

（甘肅省嘉峪關公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅嘉峪關 735100）

1 項目概況

某公路在建設完成后運行的幾年時間內，不斷出現(xiàn)裂縫問題，調查發(fā)現(xiàn)，裂縫寬度多為1～3mm，且在雨水和車載等因素的影響下越發(fā)嚴重，甚至有龜裂和網(wǎng)裂等現(xiàn)象出現(xiàn)。為了防止病害繼續(xù)擴大、確保公路穩(wěn)定運行，養(yǎng)護單位決定對路面的裂縫問題進行專項養(yǎng)護處理，采用了灌縫施工養(yǎng)護技術，獲得了良好的養(yǎng)護效果。現(xiàn)對灌縫施工在該公路養(yǎng)護中的應用進行分析。

2 公路路面裂縫類型

調查發(fā)現(xiàn)，該公路裂縫類型主要包括縱向裂縫、橫向裂縫及網(wǎng)狀裂縫。

縱向裂縫一般與車輛通行方向一致，其長度和寬度存在差異，主要表現(xiàn)為順著車輛通行方向延展，影響了行駛舒適度。

橫向裂縫垂直于路面中心線分布，周邊伴有少量的分支狀裂縫，縫隙較寬，比較嚴重，貫穿了整個路面。

網(wǎng)狀裂縫呈龜紋狀或網(wǎng)狀，表現(xiàn)為不規(guī)則銳角多邊形小塊[1]。

3 公路路面裂縫病害原因

3.1 載荷

該公路裂縫中的橫向、縱向裂縫主要是載荷造成的。該公路路面由于使用時間較長，在車輛運行過程中，路面受到載荷壓力的影響，加之存在超載運輸現(xiàn)象嚴重，向下壓力超過路面抗拉強度極限值，使路面產生了橫向、縱向載荷裂縫，此類裂縫表現(xiàn)為從路面底部逐漸蔓延到路面表層[2]。

3.2 溫度

溫度變化引發(fā)的路面裂縫現(xiàn)象也比較常見。綜合分析常見的公路裂縫成因發(fā)現(xiàn)，溫度變化導致的裂縫一般為橫向裂縫，有些也呈縱向。原因主要是混凝土材料水化熱，混凝土澆筑完成后，在凝固時會釋放熱量，需要進行灑水養(yǎng)護，確保水化過程中的內外部溫度差處于正常范圍內，并保證含水量符合要求。若是混凝土養(yǎng)護不到位，會導致內外部溫度差過大，進而引發(fā)材料變形，混凝土體積會隨之變大，內部溫度無法有效被釋放出來，進而在內部產生一定的拉應力，而混凝土表層溫度下降會導致其產生收縮應力，內外應力不斷增加，逐漸超出材料的抗拉強度極限值，從而產生裂縫[3]。為了避免混凝土因溫度變化而產生裂縫，需要合理設計混凝土水灰比，使用水化熱影響程度低的原材料，并做好后期養(yǎng)護管理。

3.3 沉陷

公路路基質量對路面質量有直接影響，路基失穩(wěn)會導致路面出現(xiàn)裂縫。公路路基發(fā)生沉降后會影響其內部原有結構，甚至會導致內部結構穩(wěn)定性受到破壞，進而導致沉降、斷裂現(xiàn)象，引發(fā)路面裂縫。路基沉降的原因比較多，如路基回填材料不符合質量標準、回填壓實度控制不到位、軟土地基處理不當、路基位于臨水路段等。此外，地表徑流沖刷、地震等因素也會導致路基內部結構不夠穩(wěn)定，進而導致路基沉降，使路面產生沉降裂縫。

4 公路養(yǎng)護中灌縫施工技術的應用

該公路路面裂縫現(xiàn)象比較嚴重，不同類型的裂縫處理方式不同，其中灌縫施工技術經(jīng)濟性強，操作方便，且適用于多種裂縫問題，因此主要探究灌縫技術在公路養(yǎng)護中的應用。在該養(yǎng)護工程施工中，有些小裂縫無需開槽，先用鋼刷將裂縫處理干凈，若路面溫度在4℃以下則使用加熱設備加熱路面，使用灌縫機將熱熔灌封膠灌入裂縫。若是裂縫內部有積水，需先進行烘干處理。有些裂縫需要開槽處理，先用開槽機進行開槽，之后用吸塵器等工具將槽內清理干凈，并用加熱設備加熱路面，最后用灌縫機澆灌灌封膠[4]。灌封膠一次用不完可反復加熱使用。灌縫施工技術應用主要環(huán)節(jié)如下：

4.1 施工準備

4.1.1 原材料選擇

（1）瀝青

該公路采用70#道路石油瀝青組作為基質瀝青，該材料技術指標如表1 所示。

表1 瀝青材料技術指標試驗結果

（2）橡膠粉

橡膠粉采用常溫機械粉碎橡膠粉，其性能指標符合施工要求。為了確定最佳的橡膠粉摻量，該研究將基質瀝青分別與不同摻量的橡膠粉混合，最終將橡膠粉摻量確定在15%[5-6]。

（3）添加劑

要使橡膠粉在瀝青中有效分散，需要在其中加入一些相溶劑及SBS 聚合物改性劑，提高橡膠粉與瀝青的相容性，增強穩(wěn)定性。另外，需要使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑，增強灌封膠的熱穩(wěn)定性、耐寒性及抗老性能。

（4）灌封膠制備

首先，將基質瀝青加熱到熔融狀態(tài)；其次，在其中加入SBS 聚合物改性劑，均勻攪拌溶脹大約30min，之后用高速剪切機進行30min 的剪切處理；最后，在其中添加橡膠粉、增塑劑和相溶劑等，使用高速剪切機在180℃環(huán)境下進行1h 的剪切處理，從而完成灌縫膠制備[7]。

4.1.2 路面調查分析

首先，該公路路面在灌縫養(yǎng)護前，需要先做好相關的準備工作，確保灌縫施工順利進行，保證路面質量。正式施工前，施工人員應對路面裂縫進行全面的勘察分析，同時排除質量影響因素，確定裂縫類型和成因，進而采取針對性的施工方案。同時，需要對道路進行封閉處理，根據(jù)路面寬度和通車量確定封閉范圍和方式，保證施工人員安全。

其次，檢查施工所用機械設備性能，尤其是開槽機和灌縫機的性能，確保機械設備運行正常。同時，需要全面檢查路面專用灌封膠材料性質，防止灌封膠材料失效，保證后續(xù)灌縫施工質量。

最后，灌縫施工正式開始時，對灌封膠進行預熱，使灌封膠溫度與灌縫要求相符，可以順利進入路面縫隙。實際處理時，灌封膠溫度一般在180～200℃之間，以起到最佳應用效果，溫度過高或過低都會影響灌縫施工質量[8-10]。灌縫施工后不可立即開放交通，需為灌封膠凝固提供充足的時間，提高裂縫處理效果。

4.2 開槽

在路面灌縫施工中，開槽施工十分重要，施工人員需要根據(jù)施工方案確定開槽尺寸和深度[11]。進行開槽施工時，負責人需要根據(jù)路面裂縫分布情況確定開槽中線位置，并利用開槽機械設備直接順著裂縫分布方向切割一條豎直的長方形灌縫槽口，槽口寬度一般在1.5～2cm 之間，開槽口深度在2～2.5cm 之間，之后進行路面灌縫養(yǎng)護。具體的開槽尺寸需要根據(jù)路面裂縫程度確定，若是路面裂縫形狀和分布特殊，可適當延伸或進行二次切割。開槽施工如圖1 所示。

圖1 開槽施工

4.3 槽口處理

開槽時，可能會有灰塵或碎石等雜物出現(xiàn)，這些雜物會影響灌縫施工效果，若是雜物清理不徹底，這些雜物可能會隨著灌封膠一同注入裂縫中，進而影響灌封膠材料和路面的融合度，影響施工質量。對此，開槽作業(yè)完成后需要徹底清理干凈槽內雜物，槽口內部能夠露出路面新材料[12]。施工時一般需要通過人工將碎石、木屑等雜物清除掉，之后用風機二次清理灰塵、碎末等雜物，保證槽內干凈，必要時可重復清理，確保內部無雜物[13]。注入灌封膠前，需要預熱處理槽口位置，進而提高灌封膠和路面的黏結質量，尤其是在低溫環(huán)境（溫度在4℃以下）下，必須提高槽口內部溫度，加熱溫度不低于60℃，之后清理干凈槽口中的水蒸氣等。

4.4 灌縫

為了保障路面修復質量，需要在正式灌縫前全面、仔細地檢查路面情況，尤其是槽口清潔度、干燥度及灌封膠預熱溫度，確保灌封膠材料預熱溫度不低于190℃。灌封膠灌注過程中，需要控制材料流進速度和用量，保證灌縫連續(xù)、均勻，確保灌縫澆水后的飽和度，避免灌縫施工時槽內出現(xiàn)大量氣泡或氣孔。為了提高路面灌縫施工質量，一般會進行兩次灌縫處理，第二次灌縫時，到灌封膠溢出為止。灌注完成后，需順中心線部位的同一方向刮平表層溢出的灌封膠，檢查灌縫效果，確保路面裂縫得到全面修復。

4.5 后期養(yǎng)護

在公路裂縫灌縫施工完成后，應做好相應的養(yǎng)護處理，在養(yǎng)護過程中需控制好養(yǎng)護細節(jié)，確保養(yǎng)護工作落實到位。在養(yǎng)護過程中應盡量減少外界環(huán)境對施工效果的影響，尤其是外界溫濕度的變化[14]。

4.6 經(jīng)濟效益

計算該工程的施工成本，根據(jù)市場價格確定每延米灌封膠價格為7.8 元，設備折舊費用計算以10 年為使用期限，每年折購價10%，每年設備折舊費用為55000元，每天183元，每延米0.305 元，每天消耗柴油和汽油的每延米費用為0.336 元，開槽機刀片等正常損耗件按15000m 計算，每延米損耗費用為0.4 元，其他配件為每延米0.6 元，卡車和人工費用平均每延米消耗分別為0.5 元。通過統(tǒng)計上述費用可以得到每延米造價10.041 元左右，計入5 年返工費用后，每延米工程造價為11 元左右。該修補成本較傳統(tǒng)修補成本（每延米造價15 元左右）低，因此經(jīng)濟效益更好。

5 結語

綜上所述，在公路養(yǎng)護施工過程中，需要注重路面裂縫病害處理，根據(jù)路面裂縫類型、程度和產生原因選擇合適的處理方式。采用灌縫施工技術需保證將技術標準全面貫徹落實，并注意后期養(yǎng)護管理，保證裂縫填充完成后路面的平整度及穩(wěn)定性，防止公路后續(xù)運行出現(xiàn)安全隱患，提高公路工程的經(jīng)濟效益和社會效益。