黃允江，汪　婧，劉　平，劉　松

（1.湖北省高速公路管理局，武漢　430000；2.大廣北高速公路有限責(zé)任公司，湖北黃岡　438000；3.湖北公路智能養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，武漢　430000）

半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治新方法探討

黃允江1，汪婧2，劉平2，劉松3

（1.湖北省高速公路管理局，武漢430000；2.大廣北高速公路有限責(zé)任公司，湖北黃岡438000；3.湖北公路智能養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，武漢430000）

高速公路半剛性基層瀝青路面反射裂縫分為輕度反射裂縫和重度反射裂縫。提出2種方法對(duì)2類裂縫進(jìn)行處治。對(duì)輕度反射裂縫基層采用高聚物注漿，面層采用高強(qiáng)抗裂貼封縫；對(duì)重度反射裂縫基層采用地聚物注漿，面層切槽開挖并回填高聚物瀝青混合料進(jìn)行綜合處治。實(shí)際工程應(yīng)用表明，對(duì)反射裂縫進(jìn)行分類處治能提高裂縫處治效率，延長(zhǎng)路面使用壽命，降低處治成本，減少交通影響。

半剛性基層瀝青路面；反射裂縫；養(yǎng)護(hù)

反射裂縫是半剛性基層瀝青路面質(zhì)量通病之一。瀝青路面一旦發(fā)生反射裂縫，雨水會(huì)迅速滲入基層，在車輛荷載作用下形成動(dòng)水壓力反復(fù)沖刷基層，引起基層損壞、路面唧漿、路面網(wǎng)裂沉陷等病害，路面狀況迅速惡化。反射裂縫屬于動(dòng)態(tài)裂縫，受氣溫、荷載等因素作用，裂縫寬度會(huì)不斷變化，且在車輛荷載作用下路面剪應(yīng)力增加，縫邊強(qiáng)度降低，導(dǎo)致基層及瀝青面層逐步碎裂、掉粒。按照J(rèn)TJ 073.2—2001《瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的裂縫處治方法對(duì)半剛性基層瀝青路面反射裂縫進(jìn)行處治只是短期有效，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，裂縫會(huì)再次反射到路面上，發(fā)生唧漿、網(wǎng)裂等病害。因此，為了對(duì)反射裂縫進(jìn)行徹底處治，本文嘗試將半剛性基層瀝青路面反射裂縫按照嚴(yán)重程度的不同，分別采用不同的處治方法，探尋處治半剛性基層瀝青路面反射裂縫長(zhǎng)期有效的方法。

1　半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治失效原因

半剛性基層瀝青路面的特點(diǎn)是基層強(qiáng)度和剛度較大，變形能力較差，在溫度或濕度變化時(shí)易產(chǎn)生開裂。由于面層與基層相互聯(lián)結(jié)，基層開裂到一定程度時(shí)，瀝青面層會(huì)在基層裂縫對(duì)應(yīng)位置發(fā)生底部開裂，在車輪荷載的不斷作用下，進(jìn)而不斷向上發(fā)展就形成反射裂縫。反射裂縫一旦形成，雨水就會(huì)沿裂縫滲至基層和路基。因荷載反復(fù)作用形成動(dòng)水壓力對(duì)基層層間及內(nèi)部產(chǎn)生切割和抽唧作用，致使基層逐步松散、路基軟化，從而降低基層和路基的承載能力，引起瀝青面層出現(xiàn)網(wǎng)裂沉陷和唧泥等病害。JTJ073.2—2001規(guī)定采取封縫的方法處治瀝青路面裂縫，但其不能根本解決反射裂縫問(wèn)題，原因主要有以下幾方面：1）封縫雖然能在短期內(nèi)防止路表雨水下滲，但不能排除已經(jīng)滲入基層及其層間和路基中的自由水，病害隱患依然存在；2）在車輛荷載作用下半剛性基層瀝青路面反射裂縫縫壁處豎向剪應(yīng)變大幅增加，同時(shí)溫度變化引起其水平方向產(chǎn)生拉應(yīng)變，結(jié)果將導(dǎo)致已經(jīng)灌縫的裂縫再度拉開，并導(dǎo)致路表雨水再度下滲；3）灌縫材料大多數(shù)是柔性材料，由于剛度差異縫壁仍為自由邊，在車輛荷載作用下自由邊會(huì)掉?；蜷_裂，引起裂縫繼續(xù)發(fā)展。

2　半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治新方法

2.1半剛性基層瀝青路面反射裂縫的分類

半剛性基層瀝青路面反射裂縫按照嚴(yán)重程度分為輕度反射裂縫和重度反射裂縫，分別采用不同處治方法。反射裂縫分類標(biāo)準(zhǔn)如下［2］：

輕度反射裂縫指縫寬小于5 mm，縫邊未發(fā)生碎裂、掉粒或支縫，瀝青面層和基層具有一定強(qiáng)度的裂縫。

重度反射裂縫指縫寬5 mm及以上，縫邊發(fā)生碎裂、掉?；蛑Эp，但裂縫周邊未出現(xiàn)局部網(wǎng)裂或嚴(yán)重翻漿的裂縫。

2.2半剛性基層瀝青路面輕度反射裂縫處治方法

當(dāng)半剛性基層瀝青路面出現(xiàn)輕度反射裂縫損壞時(shí)，必須對(duì)半剛性基層進(jìn)行注漿處理以阻止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。輕度反射裂縫面層開裂對(duì)行車安全性和舒適性影響較小，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，可不對(duì)面層進(jìn)行開槽翻挖修補(bǔ)，但必須對(duì)裂縫采取封水處理。

高聚物注漿采用的注漿料為新型非水反應(yīng)類不敏感型閉孔高分子聚合物［3］。相對(duì)于傳統(tǒng)水泥注漿，高聚物注漿處理受損半剛性基層優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）采用高聚物注漿施工快捷，注漿部位不需要長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)生，漿液注入15 min后強(qiáng)度可達(dá)到90%［4］，可快速開放交通，極大地減少對(duì)交通的干擾；2）高聚物材料膨脹性好，可自行填充脫空、開裂和松散區(qū)域，并對(duì)松散材料有擠密和壓實(shí)作用；3）高聚物注漿材料抗拉和抗壓強(qiáng)度較好，韌性強(qiáng)，防水性能優(yōu)良，耐久性好［5。高聚物注漿材料技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1　高聚物注漿材料技術(shù)指標(biāo)

半剛性基層瀝青路面輕度反射裂縫采用自粘貼縫帶封水，自粘貼縫帶粘結(jié)強(qiáng)度高、伸縮性好，粘貼時(shí)不需加熱，揭下保護(hù)面層可直接粘貼，施工簡(jiǎn)便。配合高聚物注漿處治輕度反射裂縫，具有施工速度快、處治效果好、交通影響小、節(jié)省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。自粘貼縫帶技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2　自粘貼縫帶技術(shù)指標(biāo)

采用高聚物注漿和自粘貼縫帶處治半剛性基層瀝青路面輕度反射裂縫主要施工步驟如下：

1）沿縫左右兩側(cè)與縫相距50 cm布設(shè)3排孔，橫向孔間距100 cm，鉆孔穿透底基層，孔深一般不小于80 cm。

2）按照路表標(biāo)高自低向高的順序逐孔注入高聚物（其技術(shù)指標(biāo)見表1），排除基層和瀝青面層中的自由水，填補(bǔ)基層空隙，封閉滲水通道和積水空間。

3）清理排出的污水、殘?jiān)?，及原灌縫料及松散顆粒后，用高壓風(fēng)吹凈縫壁。

4）待縫壁干燥后，灌入高彈改性瀝青。

5）沿縫粘貼4 cm寬、3 mm厚的自粘貼縫帶。

2.3半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫處治方法

半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫基層破壞較為嚴(yán)重，部分伴隨唧漿、沉陷等病害，對(duì)松散的半剛性基層采用地聚物注漿料注漿固結(jié)，填補(bǔ)原有的空隙和裂隙，排除自由水，控制裂縫發(fā)展。

地聚物注漿處治半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫比其他注漿方法具有明顯優(yōu)勢(shì)。地聚物最早由法國(guó)科學(xué)家Joseph Davidovits于1985年提出并應(yīng)用。地聚物注漿料主要是利用工業(yè)廢渣礦物活性成分等材料，通過(guò)堿激發(fā)劑形成膠凝體結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)高性能高分子膠結(jié)材料［6］。地聚物注漿料技術(shù)指標(biāo)如表3所示。地聚物注漿材料具有如下特點(diǎn)：

1）超高流動(dòng)性與滲透性。通過(guò)填充、滲透和擠密可使地聚物注漿材料進(jìn)入微細(xì)空隙中，排除自由水，修復(fù)半剛性基層和路面病害，補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。

2）激活半剛性基層或路基填土中的惰性材料。地聚物注漿料中的堿激發(fā)劑可激活半剛性基層或路基填土中惰性的硅、鋁氧化物，通過(guò)與路基、半剛性基層中的礦物活性成分進(jìn)行聚合反應(yīng)，使地聚物注漿材料與半剛性基層或土壤形成結(jié)石體，提高道路的承載能力。

3）抗水沖刷能力強(qiáng)。地聚物注漿材料反應(yīng)后結(jié)構(gòu)致密，抗水沖刷能力強(qiáng)［7］。

4）強(qiáng)度高，不泌水，水穩(wěn)定性好。

表3　地聚物注漿材料技術(shù)指標(biāo)

半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫多出現(xiàn)碎邊，裂縫開展較寬，影響行車安全性和舒適性，故必須對(duì)面層切槽開挖，修補(bǔ)破損路面。常規(guī)坑槽翻挖修補(bǔ)重度反射裂縫效果不佳，使用一段時(shí)間后會(huì)再次出現(xiàn)反射或修補(bǔ)面破損。為提高處治效果，延長(zhǎng)修補(bǔ)面使用壽命，嘗試采取如下措施綜合處治重度反射裂縫：1）面層底部粘貼高強(qiáng)抗裂貼，該材料具有較高的模量和強(qiáng)度，可有效消減開裂應(yīng)變，獲得應(yīng)力吸收效果；2）在瀝青面層中摻入高聚物瀝青混合料其可提高瀝青面層開裂應(yīng)變以及新舊料粘結(jié)力，使新舊瀝青面層結(jié)合為一體；3）在開挖坑槽四周及底面新老材料結(jié)合部位涂刷粘結(jié)膠，面層灑布抗滑密封劑，以有效提高瀝青面層防水性能。

地聚物注漿和高聚物瀝青混合料相結(jié)合修補(bǔ)半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫主要步驟如下：

1）沿裂縫左右兩側(cè)且距縫125 cm布孔。視基層狀態(tài)可分4排布孔，梅花型布置，橫向孔間距150 cm。鉆孔穿透底基層，孔深一般不小于80 cm。

2）按照路表標(biāo)高自低向高的順序逐孔注入地聚物（其技術(shù)指標(biāo)見表3），排除半剛性基層和瀝青面層中的自由水，固化半剛性基層松散顆粒，封閉滲水通道和積水空間，提高承載力。

3）以裂縫為中心線沿縫切除60～200 cm寬上面層或中上面層，切除寬度根據(jù)裂縫走向，以完全切除損壞面積并保證矩形塊狀為宜；如最大裂縫寬度大于1 cm，則宜切除中上面層，重載交通路段宜切除下面層，并將松散顆粒及雜物清理干凈，灑布改性乳化瀝青粘層油。

4）清理中面層或下面層縫中雜物，灌入高彈改性瀝青封縫。

5）根據(jù)切除面積滿鋪2 mm厚高強(qiáng)抗裂貼，確保與下承層密貼，無(wú)皺褶。高強(qiáng)自粘抗裂貼技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

6）按高聚物瀝青混合修補(bǔ)料與熱拌瀝青混合料4∶6的比例均勻拌和混合料，并分層均勻攤鋪，然后用小型壓路機(jī)碾壓密實(shí)，恢復(fù)瀝青面層。高聚物瀝青混合修補(bǔ)料技術(shù)指標(biāo)如表5所示。

7）沿裂縫粘貼4 cm寬、3 mm厚的自粘貼縫帶。

表4　高強(qiáng)自粘抗裂貼技術(shù)指標(biāo)

表5　高聚物瀝青混合修補(bǔ)料技術(shù)指標(biāo)

3　半剛性基層瀝青路面反射裂縫處治施工注意事項(xiàng)

3.1高聚物和地聚物注漿工藝流程

高聚物和地聚物注漿工藝基本相似，2種材料注漿施工流程為：交通控制→注漿路段定位→標(biāo)記注漿孔位置→注漿前檢測(cè)→鉆孔→注漿→封孔→注漿后檢測(cè)→路面清掃→開放交通。

3.2注漿孔布置及注漿方法

注漿孔位布置：如經(jīng)探地雷達(dá)檢測(cè)和挖探發(fā)現(xiàn)基層酥松或有高含水現(xiàn)象，則應(yīng)根據(jù)路面檢測(cè)情況沿行車方向，裂縫左右兩側(cè)按縱向間距1.5 m、橫向間距1.25 m，橫向布孔3～4排，如圖1（a）所示［8］。

如遇路面裂縫，則需在裂縫兩邊增加注漿孔，注漿孔距裂縫0.25 m，沿縫按間距1.25 m交叉布置，如圖1（b）所示。

如遇到唧漿點(diǎn)時(shí)，則應(yīng)將注漿孔沿唧漿點(diǎn)等距梅花型布置，如圖1（c）所示。

注漿順序應(yīng)從低向高，利用地聚物或高聚物漿液排除半剛性基層中的自由水，直到泥漿中出現(xiàn)濃度不變的注漿液為止；注漿時(shí)應(yīng)注意觀察瀝青路面狀況，控制注漿壓力不超過(guò)0.7 MPa，若發(fā)現(xiàn)瀝青面層抬起時(shí)則應(yīng)立即停止注漿。如果實(shí)際注漿量大于預(yù)估值，應(yīng)分析原因并增加注漿孔，擴(kuò)大注漿范圍。

3.3半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫開挖修補(bǔ)開槽方法

半剛性基層瀝青路面重度反射裂縫采用地聚物注漿并養(yǎng)生達(dá)到規(guī)定時(shí)間后沿裂縫切槽開挖破損面，首先檢查裂縫走向及已發(fā)生病害位置，確定開槽位置及面積，并畫出開槽輪廓線；然后用手動(dòng)鋸切機(jī)沿輪廓線鋸切，深度不小于4 cm；再用風(fēng)鎬鑿除輪廓線內(nèi)瀝青混凝土，將其破碎后收入料斗內(nèi)，施工時(shí)盡量減少對(duì)邊界處瀝青面層及下面層的擾動(dòng)；最后將槽底雜物清理干凈，并保持底面平整。

3.4高聚物瀝青混合料施工方法

高聚物瀝青混合料由高分子聚合物浸覆石、砂、短切纖維等骨料制成，其具有粘結(jié)力強(qiáng)、貯存穩(wěn)定、使用方便、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)。

圖1　注漿孔布置方式

重度反射裂縫切槽開挖后，留下未污染的塊狀舊瀝青混凝土，將其與高聚物瀝青混合料在一定溫度下拌和制成回填料。按照高聚物瀝青混合料∶舊瀝青混凝土=4∶6的比例將2種材料投入到瀝青熱再生加熱爐內(nèi)，加熱到約100℃時(shí)強(qiáng)制拌和，且應(yīng)邊加溫邊拌和。拌和均勻且溫度達(dá)到130℃后，將其倒入儲(chǔ)存料斗內(nèi)，根據(jù)挖補(bǔ)量人工將其攤鋪到已經(jīng)開挖好的槽內(nèi)。若用小型壓路機(jī)必須分層攤鋪壓實(shí)，如用大型壓路機(jī)可一次攤鋪壓實(shí)。待高聚物瀝青混合料冷卻到80℃以下時(shí)，開放交通。

4　工程應(yīng)用實(shí)例

4.1高聚物注漿及高強(qiáng)自粘抗裂貼修補(bǔ)半剛性基層瀝青路面輕度反射裂縫

湖北某高速公路為半剛性基層瀝青路面，其承重層結(jié)構(gòu)為17 cm厚5%水泥穩(wěn)定砂礫底基層、17 cm厚6%水泥穩(wěn)定砂礫下基層和18 cm厚二灰碎石上基層。在K778+400～K778+200（下行方向）段密集出現(xiàn)多條裂縫，絕大多數(shù)裂縫寬度小于5 mm，縫邊未發(fā)生碎裂、掉?；蛑Эp，屬于輕度反射裂縫。修補(bǔ)時(shí)先對(duì)基層及路基采用高聚物注漿，面層采用高強(qiáng)自粘抗裂貼封縫修補(bǔ)；在注漿完成半小時(shí)后檢測(cè)彎沉值。某高速公路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注漿前后彎沉值對(duì)比如表6和圖2所示。

1年后對(duì)該路段修補(bǔ)裂縫進(jìn)行跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫寬度和長(zhǎng)度未出現(xiàn)明顯發(fā)展，縫邊無(wú)碎邊、松散掉粒，高強(qiáng)自粘抗裂貼未出現(xiàn)開裂、脫落現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期效果。

4.2地聚物注漿及高聚物瀝青混合料綜合處治重度反射裂縫

湖北大廣北高速公路是我國(guó)南北交通大通道G45的重要組成部分，該高速公路自2009年4月6日建成通車以來(lái)，交通量迅速增長(zhǎng)，重載車輛占比較大，路面病害較為嚴(yán)重。選取K2440+140～K2426+ 020段（浠水至麻城方向）作為試驗(yàn)段，該段采用半剛性基層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為20 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層、18 cm水泥穩(wěn)定碎石下基層和18 cm水泥、粉煤灰穩(wěn)定碎石上基層。采用地聚物注漿和高聚物瀝青混合料對(duì)該區(qū)間內(nèi)42條病害比較嚴(yán)重的反射裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。此42條裂縫原已全部經(jīng)過(guò)瀝青灌縫處治過(guò)，但在本次處治施工前均重新開裂，裂縫寬度5 mm以上，部分裂縫出現(xiàn)唧漿、沉陷、破碎等嚴(yán)重病害，屬于重度反射裂縫。

對(duì)上述42條重度反射裂縫采取如下措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)：地聚物注漿完成養(yǎng)護(hù)4 h后，對(duì)裂縫進(jìn)行切槽開挖，并采用高聚物瀝青混合料進(jìn)行填補(bǔ)。施工于2015年9月29日完成，2016年3月17日對(duì)裂縫進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)雖然在此期間內(nèi)該地區(qū)降雨頻繁，但除1條裂縫因距離較遠(yuǎn)，施工控制不到位產(chǎn)生集料離析、剝落外，其余裂縫均未出現(xiàn)反射和唧漿等病害，檢測(cè)結(jié)果表明該方法達(dá)到預(yù)期處治效果。

注漿前后分別檢測(cè)裂縫相同位置的彎沉值，注漿后彎沉值較注漿前有較大幅度增長(zhǎng)，路面承載力有較大幅度提高。大廣北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注漿前后彎沉值對(duì)比如表7和圖3所示。

表6　某高速路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注漿前后彎沉值檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2　某高速公路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注漿前后路面彎沉值對(duì)比

表7　大廣北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注漿前后彎沉值檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖3　大廣北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注漿前后路面彎沉值對(duì)比

5　結(jié)論

本文根據(jù)半剛性基層瀝青路面反射裂縫嚴(yán)重程度不同提出2種處治新方法，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用得出如下結(jié)論：

1）采用高聚物注漿和高強(qiáng)自粘抗裂貼封水處理輕度反射裂縫，不僅具有固基封水作用，而且還能實(shí)現(xiàn)輕度裂縫的快速處治，阻止裂縫發(fā)展，且對(duì)交通影響小、費(fèi)用低、綜合效果好。

2）采用地聚物注漿處治重度反射裂縫能有效排除自由水，降低基層水損壞風(fēng)險(xiǎn)，彌補(bǔ)基層缺陷、提高基層板體性和承載力。面層采用高聚物瀝青混合料回填處治方法可以消減開裂應(yīng)變，減少和阻止雨水進(jìn)入，防止再次出現(xiàn)反射裂縫。

［1］上海市公路管理處.JTJ 073.2—2001瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.西安：陜西旅游出版社，2002.

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［3］王瑋岳，張寶祥.高聚物注漿技術(shù)分析［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，11（9）：161-164.

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Exploring New Method to Treat Reflection Crack on Semi Rigid Base Asphalt Pavement

HUANG Yunjiang1，WANG Jing2，LIU Ping2，LIU Song3

Reflection crack on semi rigid base asphalt pavement includes mild reflection crack and severe reflection crack.This paper suggests 2 methods to treat these 2 kinds of cracks.For mild reflection crack，we use high polymer grouting for base and high strength anti-crack paste to seal the crack on pavement；For severe reflection crack，we use earth polymer grouting for base and for pavement，we cut groove，excavate and backfill high polymer for comprehensive treatment.The practical project application shows，different treatment to reflection crack may improve crack treatment efficiency，extend pavement service life，lower down treatment cost and reduce influence to traffic.

semi rigid base asphalt pavement；reflection crack；curing

1009-6477（2016）04-0043-06

U416.217

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.010

2016-03-24

黃允江（1976-），男，湖北省武漢市人，碩士，高工。