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        半剛性基層瀝青路面裂縫形成機(jī)理及處治措施

        2020-11-16 01:53:34張彩敏
        關(guān)鍵詞:瀝青路面

        張彩敏

        摘 ?要:在行車荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用下,瀝青路面會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的病害問(wèn)題,其中裂縫最為常見(jiàn),且危害最大,如果不及時(shí)處治,將嚴(yán)重影響路面平整性,甚至?xí)l(fā)交通安全事故。該文結(jié)合具體工程案例,在闡述了裂縫形成機(jī)理的前提下,為有效解決基層反射裂縫的問(wèn)題提出了一種裂縫全深度處治方案,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)可得該處治方法裂縫修補(bǔ)效果良好,滿足施工要求。

        關(guān)鍵詞:半剛性基層;瀝青路面;裂縫形成機(jī)理;處治措施

        中圖分類號(hào):TU74 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 工程概況

        某公路工程全長(zhǎng)34.5 km,為雙向六車道,地處溫帶季風(fēng)氣候,年均氣溫在14.2 ℃,年極端最高氣溫、最低氣溫在42.2 ℃、-19.2 ℃,年平均降水量超過(guò)500 mm。該工程建成通車多年,隨著沿線經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升,交通量越來(lái)越大,通行壓力日益加大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),路面已出現(xiàn)大量病害問(wèn)題,如縱向裂縫、橫向裂縫、塊狀裂縫、坑槽、松散、車轍等,其中裂縫最為嚴(yán)重,為此決定進(jìn)行路面維修養(yǎng)護(hù)施工。

        2 裂縫形成機(jī)理

        2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層開裂機(jī)理

        無(wú)機(jī)結(jié)合料、骨料、細(xì)集料和水均勻混合后,經(jīng)碾壓形成的板體結(jié)構(gòu)被稱為半剛性基層。因混合料自身材料問(wèn)題,內(nèi)部材料極易不均勻分布,在外界荷載和溫度變化等條件影響下,很容易出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)疲勞應(yīng)力,微裂縫最早產(chǎn)生于應(yīng)力集中位置,在行車荷載和自然因素作用下,路面混合料內(nèi)部將會(huì)不斷出現(xiàn)新裂紋,隨著裂縫的持續(xù)發(fā)展,裂縫將貫穿整個(gè)基層厚度,最終形成基層裂縫。

        2.2 反射裂縫的產(chǎn)生機(jī)理

        在對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層施工完畢后,在行車荷載和自然因素等條件的影響下,水泥穩(wěn)定碎石基層受力不均,從而形成裂縫。一般來(lái)講,半剛性基層內(nèi)部裂縫主要包括2種類型的裂縫,一種為宏觀裂縫,一種為微觀裂縫。在鋪筑瀝青面層前期,宏觀裂縫已大量存在于半剛性基層,在行車荷載長(zhǎng)期作用下,基層裂縫頂端和瀝青面層底部相連接處將會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中或應(yīng)力消除現(xiàn)象,從而產(chǎn)生疲勞應(yīng)力,在應(yīng)力作用下,瀝青面層內(nèi)部微裂縫不斷發(fā)展,最終將整個(gè)瀝青面層貫穿,形成反射裂縫。

        3 半剛性基層瀝青路面裂縫處治措施

        為了達(dá)到良好的修補(bǔ)裂縫效果,不僅要合理選擇修補(bǔ)材料,還要規(guī)范施工工藝,保證施工工藝能夠滿足施工要求。針對(duì)半剛性基層瀝青路面的反射裂縫情況,如果僅采用常規(guī)工藝,很難直接灌到裂縫底部,為解決此難題,該文提出了一種裂縫全深度處治方案,具體處治措施如下。

        3.1 路面清掃和裂縫清理

        結(jié)合工程實(shí)際情況,該文決定采用高壓路面裂縫全深度處治機(jī)進(jìn)行反射裂縫全深度處治,該設(shè)備輸出壓力為7 MPa,4 km/min為全深度處治料輸出量。施工前,要清理干凈路面,針對(duì)路面隱性裂縫存在的浮塵,可采用高壓氣槍吹干凈,同時(shí)將反射裂縫內(nèi)的雜物清除。

        3.2 打全深度處治料輸送孔

        布設(shè)全深度處治料輸送孔。按照雷達(dá)檢測(cè)報(bào)告,在路面上合理布設(shè)全深度處治輸送孔,沿路面反射裂縫延伸方向布設(shè)即可,1.2 m~1.5 m為孔間距范圍。確定全深度處治料輸送孔直徑和深度。采用2 cm全深度處治料輸送孔直徑,鉆孔深度要達(dá)到裂縫底部[1]。根據(jù)鉆孔深度設(shè)計(jì)要求,在裂縫虛擬線上通過(guò)沖擊鉆進(jìn)行全深度處治料輸送孔的確定,并按照設(shè)計(jì)深度打孔。

        3.3 下全深度處治輸送管

        按照既定長(zhǎng)度,通過(guò)切割工具按要求進(jìn)行PVC全深度處治料輸送管切割,并向全深度處治料輸送孔內(nèi)下放輸送管,直至設(shè)計(jì)深度。

        3.4 安裝注射帽

        采用專用工具清理干凈全深度處治料輸送注射帽凹型邊緣,通過(guò)鐵錘向輸送管內(nèi)敲入已清理干凈的注射帽。確保注漿帽緊密結(jié)合輸送管,避免松動(dòng),一旦出現(xiàn)松動(dòng)情況,則需更換輸送管,保證施工質(zhì)量,圖1為注射帽安裝圖。

        3.5 表面封堵

        在高壓作用下,為了避免裂縫處治料冒出裂縫表面,可采用專門設(shè)計(jì)加工的封堵板將路面表面裂縫口封閉,確保在高壓作用下裂縫處治料不會(huì)出現(xiàn)上冒等情況。

        3.6 全深度處治

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)確定的輸送量情況,合理確定全深度處治料注射量。施工中,注射槍采用夾具和注射帽之間固定,根據(jù)配合比設(shè)計(jì)向注射槍口輸送注射料,在注射槍口處材料混合,并通過(guò)輸送管向裂縫位置輸送,通過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng),混合料體積迅速膨脹固化,將裂縫空隙填滿,以此有效解決裂縫局部松散問(wèn)題,填充裂縫局部基層脫空處,達(dá)到快速治理路面裂縫病害的效果。待輸送完處治料之后,需要及時(shí)將注射槍保險(xiǎn)關(guān)閉,待15 s后,便可將注射槍和注射帽分離,圖2為全深度處治料輸送圖。

        3.7 補(bǔ)焊

        完成上述施工作業(yè)后,需將封堵板拆除。該階段若遇到裂縫處治表面處治料填充量不足現(xiàn)象,需進(jìn)行補(bǔ)焊,采用手持噴槍與路面裂縫緊貼,將處治料向裂縫內(nèi)均勻壓入,此時(shí)要控制好處治速度,不宜過(guò)快,一般為0.8 m/min[2]。

        3.8 裂縫表面修整

        表面修補(bǔ)部位需進(jìn)行簡(jiǎn)單整平,保證表面平整、美觀,裂縫處沒(méi)有明顯凹凸不平的現(xiàn)象。

        3.9 封孔

        施工結(jié)束后,為了避免輸送孔內(nèi)進(jìn)入雨水或油漬等雜物,可及時(shí)通過(guò)密封膠封閉。使用密封膠時(shí)可先進(jìn)行加熱,一般溫度不得超過(guò)210 ℃。此外,密封膠應(yīng)等同于路面高度,或略低于路面高度。為保證路面干凈,施工后還需要清理干凈路面施工存留的雜物,避免污染路面。

        4 半剛性基層瀝青路面裂縫施工檢測(cè)效果

        4.1 施工過(guò)程質(zhì)量控制

        4.1.1 原材料檢測(cè)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)裂縫全深度處治材料的質(zhì)量,保證其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到要求,若材料不合格,則不得用于施工。

        4.1.2 全深度處治料輸送孔檢測(cè)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,合理控制全深度處治料輸送孔間距、鉆孔深度和孔徑,保證鉆孔垂直,孔位誤差小于0.05 m。相比設(shè)計(jì)深度,鉆孔深度應(yīng)滿足其規(guī)定要求,不得過(guò)低。

        4.1.3 全深度處治料輸送壓力控制。

        按照設(shè)計(jì)要求,結(jié)合工程實(shí)際情況,應(yīng)在5 MPa~7 MPa控制全深度處治料輸送壓力。

        4.2 處治效果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

        為了驗(yàn)證裂縫修補(bǔ)效果,該文采用了鉆芯取樣法,圖3為裂縫全深度處治料修補(bǔ)后芯樣。由此可見(jiàn),試樣上存在一條較為明顯的裂縫,從橫斷面也能清晰看到。目前,裂縫間隙已被修補(bǔ)材料填滿,并向微裂隙滲入。表明修補(bǔ)材料和瀝青混合料結(jié)合面粘結(jié)效果不錯(cuò),未見(jiàn)脫落等情況,此修補(bǔ)材料具有極強(qiáng)滲透性,修補(bǔ)效果滿足設(shè)計(jì)要求。

        為了進(jìn)一步檢驗(yàn)修補(bǔ)成效,決定通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)芯樣強(qiáng)度、穩(wěn)定度、流值指標(biāo)。試驗(yàn)中均選擇了6個(gè)試樣,結(jié)果見(jiàn)表1。

        由此可見(jiàn),待裂縫處治后,基層和面層各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均可滿足規(guī)范要求,說(shuō)明該修補(bǔ)方案取得了良好的處治效果,具有可行性。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展,瀝青路面因其優(yōu)越的性能在高等級(jí)公路施工中得到了廣泛應(yīng)用與推廣。然而,隨著路面使用年限的不斷增長(zhǎng),在汽車軸載持續(xù)加大和渠化交通等因素的影響下,路面往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害問(wèn)題,如車轍、裂縫、坑槽等,尤其是基層裂縫問(wèn)題最為嚴(yán)重。為了有效治理半剛性基層裂縫,必須了解裂縫形成機(jī)理,根據(jù)不同的裂縫類型,采取合理、科學(xué)的處治方案,從而全面提升工程質(zhì)量,為推進(jìn)我國(guó)公路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支撐。

        參考文獻(xiàn)

        [1]鄒靜蓉,張治強(qiáng),李濤.普通干線公路半剛性基層瀝青路面破壞機(jī)理及控制措施[J].公路交通科技,2018(5):5-11.

        [2]艾長(zhǎng)發(fā),徐鋮,任東亞,等.移動(dòng)荷載下含縱橫向雙裂紋瀝青路面復(fù)合斷裂特性[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2018,53(1):128-135.

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