張春榮 高兆東

1 概況

我國(guó)公路與城市交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的騰飛,建養(yǎng)并重的格局已經(jīng)形成。目前我國(guó)公路與市政道路基層基本設(shè)計(jì)成半剛性(或剛性)基層的形式。半剛性基層有其強(qiáng)度高、承載能力大等優(yōu)點(diǎn),但也有易形成溫、干縮裂縫的缺點(diǎn),而瀝青路面由于半剛性基層裂縫的反射造成路面開裂,進(jìn)而造成雨水下滲,給路面帶來(lái)了唧漿、網(wǎng)裂、沉陷等較大的危害,也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。我們結(jié)合京滬高速公路沂淮江段,在銑刨治理中對(duì)基層裂縫處理效果進(jìn)行了總結(jié),對(duì)處理半剛性基層病害作了一點(diǎn)嘗試與實(shí)踐,并取得了一定的效果。

2 路面結(jié)構(gòu)及病害形成機(jī)理與特點(diǎn)

縱觀我國(guó)已建的高速公路路面基層結(jié)構(gòu),基本上是采用半剛性基層,如二灰穩(wěn)定碎石和水泥穩(wěn)定碎石等等,其在建成后,會(huì)因?yàn)楦鞣N原因產(chǎn)生各種形式的裂縫。

在裂縫形成初期,其對(duì)瀝青路面的使用性能無(wú)明顯影響,但隨著裂縫處的應(yīng)力集中,往往造成在路表形成反射裂縫,表面雨水或雪水侵入基層裂縫后,導(dǎo)致裂縫兩側(cè)的基層含水量加大,造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯降低,在大量行車荷載反復(fù)作用下,產(chǎn)生沖刷和唧漿現(xiàn)象,進(jìn)而形成網(wǎng)裂、沉陷、坑槽等結(jié)構(gòu)性破壞。

3 瀝青路面基層裂縫的現(xiàn)狀

京滬高速沂淮江段全長(zhǎng)261.5 km,地處平原區(qū)。于2000年年底建成通車,全線雖有部分軟基,但從路表面裂縫看,因路基沉降而引起的裂縫極少。平均路面裂縫(單幅)長(zhǎng)228 m/km,裂縫寬度一般在0.2 mm～1 mm以內(nèi),平均間距為16.8 m,SMA路段平均間距為34 m。

4 基層裂縫成因分析

4.1 縱向裂縫

京滬高速路面基層縱向裂縫往往是由于基層強(qiáng)度下降,在重車荷載作用下基層受行車荷載車輪集中作用產(chǎn)生的剪切作用而引起的,此種裂縫主要是受力裂縫,這也與縱向裂縫基本出現(xiàn)在輪跡附近比較吻合。出現(xiàn)縱向裂縫,基層板體性不好,容易進(jìn)一步形成松散、網(wǎng)裂,主要表現(xiàn)在行車帶附近,且往往在路表伴隨有車轍,因此,針對(duì)這種情況,我們一般對(duì)這類裂縫不采用灌封處理,而進(jìn)行銑刨處理。

4.2 橫向裂縫

橫向裂縫是半剛性基層常見病害之一。橫向裂縫的產(chǎn)生有多種因素,如:基層裂縫反射、溫度變化、行車荷載、地基變形、疲勞裂縫等。其主要分為:干、溫縮裂縫,因施工時(shí)含水量過(guò)大,二灰碎石在強(qiáng)度形成過(guò)程中失水收縮而開裂,此外二灰碎石是一種熱脹冷縮型材料,其溫度收縮系數(shù)為25×10-6～40×10-6,在高溫時(shí)具有較好的應(yīng)力吸收功能,而在冬季,一次較大幅度的降溫可能產(chǎn)生的拉應(yīng)變?cè)?00×10-6～500×10-6之間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出瀝青混合料的極限拉應(yīng)變,瀝青面層薄弱處就會(huì)產(chǎn)生裂縫;受力裂縫是基層在行車重載作用下,基層底部產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力而開裂形成的裂縫。

5 以往修補(bǔ)方法

1)采用灌注瀝青膠的方法對(duì)裂縫進(jìn)行處理。2)采用在基層上鋪土工格柵的方法進(jìn)行處理。3)挖補(bǔ)法修補(bǔ)裂縫。

6 目前處理方法

通過(guò)多次實(shí)踐及有關(guān)資料的介紹,為切實(shí)提高路面基層裂縫的處理效果,節(jié)省養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi),2003年年底,我們選用了高分子橡膠瀝青材料抗裂貼對(duì)銑刨路段基層裂縫進(jìn)行了貼封處理。在裂縫選取方面,我們遵循如下原則:選取無(wú)沉陷、無(wú)嚴(yán)重松散、無(wú)嚴(yán)重網(wǎng)裂及支縫較少的橫、縱向裂縫?？沽奄N材料性能及施工工藝流程如下。

6.1 抗裂貼材料性能

抗裂貼是一種橡膠瀝青類高分子聚合物防水卷材,由瀝青基高分子聚合物改性材料、高強(qiáng)抗拉織物、耐高溫、瀝青相容性好的抗拉織物復(fù)合而成,其在高溫下不流動(dòng),低溫下不脆裂,厚度為3 mm,寬度一般為 5 cm～50 cm,其主要性能指標(biāo)見表1。

表1 抗裂貼性能指標(biāo)表

作用機(jī)理:主要是利用抗裂貼的柔韌和延展性,用以減弱基層裂縫處的應(yīng)力集中,降低面層在裂縫處的劈裂作用,同時(shí)消除裂縫處的不平整。

6.2 施工工藝

1)環(huán)境要求與尺寸選擇:應(yīng)在表層溫度不小于21℃的條件下使用。如表層溫度低于21℃,建議使用溫火烤抗裂貼的膠面,注意不得過(guò)烤,膠面熔化即可。寬度選擇結(jié)合裂縫的走向與具體形態(tài),一般為24 cm,32 cm,48 cm,96 cm等。2)基層橫向裂縫表面處理:必須將基層橫向裂縫表面灰塵和水等雜物清除,保持表面干燥清潔;對(duì)于基層表面的凸起物,必須進(jìn)行清理或找平處理至平整。3)鋪設(shè)抗裂貼:將隔離膜(紙)揭開,在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)將成卷材料拉緊,保持抗裂貼應(yīng)平整、不起皺、不翹邊,鋪設(shè)抗裂貼后用膠輪滾筒進(jìn)行滾壓至少3遍。4)其他要求與說(shuō)明:a.抗裂貼被正確鋪設(shè)后,應(yīng)緊密結(jié)合上面層的施工,避免受潮和雨淋。鋪設(shè)完成后,即可進(jìn)行上面層鋪設(shè),間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)24 h。b.鋪設(shè)抗裂貼后,可以按熱瀝青混合料的施工規(guī)范,灑布乳化瀝青等粘層油,為防止車輛或攤鋪機(jī)粘結(jié)抗裂貼,可在抗裂貼上撒些細(xì)粒碎石或混合料等。c.在抗裂貼上鋪設(shè)熱瀝青混合料的厚度應(yīng)大于40 mm。d.在壓實(shí)過(guò)程中,應(yīng)將壓路機(jī)調(diào)整到最低振幅和最高頻率的位置,如果壓路機(jī)振幅過(guò)大,可能會(huì)在抗裂貼位置出現(xiàn)少量剝落。e.針對(duì)路面基層有縱向裂縫的情況,以往因縱向裂縫難以處理,日常維修也比較麻煩且質(zhì)量不容易控制,都采取銑刨挖除的方法?，F(xiàn)在針對(duì)基層承載能力狀況總體較好的基層縱向裂縫,對(duì)銑刨段全長(zhǎng)基層表面滿鋪抗裂貼進(jìn)行處理,一方面防止了水的滲入,另一方面又節(jié)省了養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)。

7 效果分析

我們選取2004年～2006年專項(xiàng)治理中采用抗裂貼處理行車道基層裂縫路段進(jìn)行了跟蹤調(diào)查,此次跟蹤主要選取了不同路段以及不同環(huán)境氣候條件下的路段,結(jié)果見表2。

表2 不同路段及不同環(huán)境氣候條件下路段調(diào)查結(jié)果

從表2統(tǒng)計(jì)中可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)抗裂貼處理后的基層裂縫再次反射至路面的為4條,占調(diào)查總數(shù)的3.3%,良好率達(dá)96.7%,顯示了抗裂貼優(yōu)良的使用性能。

超車道滿鋪段因是2007年5月施工,從目前看效果良好,長(zhǎng)期效果有待進(jìn)一步觀察。

8 經(jīng)濟(jì)效益分析

1)基層橫向裂縫貼抗裂貼經(jīng)濟(jì)分析見表3。

表3 一道3.7 m橫縫

2)基層滿鋪抗裂貼經(jīng)濟(jì)分析見表4。

表4 100m單車道

9 結(jié)語(yǔ)

從上述分析可以看出,用抗裂貼處理基層裂縫是有良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的,且其有效性基本上已經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn),對(duì)基于養(yǎng)護(hù)角度的從根本上解決基層裂縫問題是一個(gè)有益的嘗試,在一定范圍內(nèi)具有推廣價(jià)值,目前我們已將其應(yīng)用在路面日常養(yǎng)護(hù)維修時(shí)對(duì)基層裂縫的處理上,此外,對(duì)高速公路在建設(shè)時(shí)期先行處理基層裂縫具有重要的參考價(jià)值,將大大減少后期養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用,而且對(duì)于市政道路普遍存在的反射裂縫問題也有較好的借鑒作用,經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值巨大。

[1] 沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2] 沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京:人民交通出版社,1998.

[3] 黨魁和,高 群.公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4] 高偉章,鄭海龍,翟朝勇.半剛性基層裂縫成因及處理方法探討[J].山西建筑,2007,33(27):280-281.