楊英媛

（河北高速公路集團(tuán)有限公司青銀分公司，河北石家莊 050000）

0 引言

瀝青路面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通車運(yùn)行后難免出現(xiàn)一些病害，以裂縫最為常見(jiàn)，裂縫修補(bǔ)也是瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的主要內(nèi)容之一，過(guò)去常采用壓漿等方法來(lái)處理，但該方法操作復(fù)雜，安全性差，相比灌縫法在裂縫修補(bǔ)方面具有更多的優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

某高速公路A 段起點(diǎn)樁號(hào)為K459+461，終點(diǎn)樁號(hào)為K640+373，位于華北平原東南部，以平原區(qū)段為主，全長(zhǎng)180.912km，土質(zhì)主要是黃土及黃土狀土，海拔為26～140m。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上行方向的K460—K490, K567—K586, K609—K630，下行的K460—K490等交通量較為集中的路段，以及各個(gè)收費(fèi)站互通處存在橫向裂縫、縱向裂縫、表面層不規(guī)則裂縫等病害。

2 裂縫成因

導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因及路面開(kāi)裂形式有很多。路面裂縫影響因素主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）路面瀝青及混合料基本性質(zhì)和質(zhì)量；

（2）基層結(jié)構(gòu)施工材料基本性質(zhì)；

（3）公路所在地區(qū)自然氣候條件，如冬季氣溫變化等；

（4）路段交通量與通行主要車輛類型和路面施工質(zhì)量[1]。按照具體開(kāi)裂形式，裂縫可分為橫向裂縫和縱向裂縫兩種。

縱向裂縫主要發(fā)生在行車道的輪跡帶處，規(guī)則地沿行車方向開(kāi)裂。該高速公路段縱向裂縫有明顯的荷載型疲勞開(kāi)裂特征，裂縫由面層開(kāi)裂逐步向基層發(fā)展?？v向裂縫的產(chǎn)生與地基的不均勻沉降和過(guò)大荷載有關(guān)。荷載作用于路面時(shí)，車輛后軸兩個(gè)輪跡之間面層表面會(huì)產(chǎn)生與道路中線垂直的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，在重載車輛的作用下，應(yīng)力值和應(yīng)變值會(huì)大幅增加，當(dāng)拉應(yīng)力值超出容許值時(shí)，就會(huì)使面層表面產(chǎn)生縱向裂縫。除行車荷載外，雨水作用也加速了病害向基層的發(fā)展，為沉陷、唧漿等嚴(yán)重病害的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

橫向裂縫也是瀝青路面最常見(jiàn)的一種病害。路面橫裂縫的影響因素有很多，包括溫度、地基、基層、行車及材料疲勞等。按照具體表現(xiàn)形式，可將橫裂分成以下幾種：

（1）低溫橫向裂縫。因?yàn)r青混合料具有顯著的熱脹冷縮特性，在溫度相對(duì)較高的條件下可較好地吸收應(yīng)力，而在氣溫較低的冬季，因降溫作用產(chǎn)生的拉應(yīng)變可能超出混合料自身極限拉應(yīng)變，進(jìn)而在面層產(chǎn)生薄弱部位，隨著薄弱部位數(shù)量的不斷增多，低溫橫向裂縫也會(huì)增加。

（2）溫度疲勞裂縫。環(huán)境氣溫的頻繁升降會(huì)在面層結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力，這一應(yīng)力的持續(xù)作用將導(dǎo)致路面出現(xiàn)溫度疲勞裂縫。

（3）反射裂縫。因高速公路基層大多選擇半剛性基層，其結(jié)構(gòu)成型后容易產(chǎn)生裂縫，間距一般為15～30m，受行車荷載作用后，尤其是在重載交通條件下，基層結(jié)構(gòu)底部會(huì)出現(xiàn)很大拉應(yīng)力，進(jìn)而使基層產(chǎn)生裂縫。伴隨荷載的不斷作用，基層裂縫將不斷擴(kuò)展至面層，在面層產(chǎn)生反射裂縫。

（4）其他橫向裂縫。如因橋頭處路基沉降導(dǎo)致橋涵臺(tái)背出現(xiàn)橫向裂縫；施工接縫處產(chǎn)生橫向裂縫；因橋面鋪裝層質(zhì)量不合格產(chǎn)生裂縫等[3]。

3 裂縫危害

裂縫作為瀝青路面最常見(jiàn)的一種病害，若未能得到及時(shí)有效修補(bǔ)，將嚴(yán)重影響路面正常行車與使用壽命。裂縫危害體現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：

（1）縮短路面壽命。裂縫產(chǎn)生初期基本不會(huì)影響路面使用性能，但伴隨裂縫的不斷增大，雨水不斷滲入，使裂縫兩側(cè)路面材料及基礎(chǔ)含水量持續(xù)升高，直至達(dá)到飽和，使承載力大幅降低，受行車荷載作用后，出現(xiàn)唧泥，使路面破壞加劇。

（2）縱向裂縫會(huì)在行車方向產(chǎn)生臺(tái)階，無(wú)論是裂縫凹陷還是采用灌縫技術(shù)進(jìn)行處理后均可能使路面凸出，影響到路面行車舒適性。

（3）橋頭跳車部位的橫向裂縫會(huì)在路面積水持續(xù)作用下導(dǎo)致跳車現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，使橋臺(tái)和路基受到?jīng)_擊破壞。

（4）若路面塊狀裂縫未得到及時(shí)有效的修補(bǔ)，將在短時(shí)間內(nèi)發(fā)展成網(wǎng)裂，使路面產(chǎn)生一系列其他病害，進(jìn)而給路面服務(wù)水平造成影響[4]。

4 灌縫施工

裂縫修補(bǔ)是一項(xiàng)時(shí)限性較強(qiáng)的工作，如果對(duì)修補(bǔ)時(shí)間安排不合理，將給裂縫修補(bǔ)質(zhì)量與效果造成影響。結(jié)合目標(biāo)路段具體情況，建議在每年的3月份進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)方式有很多，通常要根據(jù)縫寬及縫深來(lái)選擇，就目前來(lái)看，以灌縫方法比較常用，這也是一種效果比較顯著的方法。按照灌縫材料的不同，路面灌縫可分成以下幾種：

（1）瀝青灌縫。即采用石油瀝青對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫處理。先在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)熱瀝青，使其溫度達(dá)到150～160℃，然后用專門的容器將其灌入裂縫，通常應(yīng)連續(xù)灌入2～3 遍，待瀝青溫度達(dá)到常溫后方可開(kāi)放路段交通。該方法的最大優(yōu)勢(shì)在于操作比較簡(jiǎn)單，所需設(shè)備及人力均較少，成本低，起效速度快，但缺點(diǎn)也十分顯著，比如：裂縫清掃不干凈可能導(dǎo)致黏結(jié)不牢固，大多在第二年就需要重新灌縫；在夏季氣溫較高的條件下，瀝青發(fā)生軟化和膨脹從路面上溢出導(dǎo)致流失；每年重復(fù)進(jìn)行灌縫施工，總成本增加，且長(zhǎng)期人工作業(yè)存在危險(xiǎn)性[5]。

（2）溶劑型改性瀝青灌縫，即采用溶劑型改性瀝青進(jìn)行灌縫。先用壓縮空氣清掃裂縫，將裂縫中存在的碎屑等雜物清理干凈。然后，將溶劑型改性瀝青存入專用容器中，用氣泵加壓灌入裂縫，連續(xù)灌入2～3遍，到灌縫材料和路面保持平齊為止。溶劑型改性瀝青實(shí)際上是在普通瀝青當(dāng)中適量加入改性劑形成的瀝青，在常溫條件下有良好的流動(dòng)性。灌縫完成后在其表面撒布一層細(xì)砂，并用抹子將其抹平，檢查無(wú)誤后方可開(kāi)放路段交通。該方法使用專門的灌縫材料，有良好的滲透性與低溫穩(wěn)定性，基本不需要加熱，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，灌縫后效果良好，可保持3～5 年的時(shí)間。然而，該灌縫材料的價(jià)格較高，換算下來(lái)每米需要10元左右的費(fèi)用[6]。

（3）灌縫膠灌縫。為探究裂縫修補(bǔ)的新技術(shù)，在該路段選取試驗(yàn)段采用灌縫膠進(jìn)行灌縫處理。灌縫材料采用進(jìn)口路面專門裂縫密封膠，屬高分子聚合物橡膠改性材料，常溫下為固體，經(jīng)加熱使溫度達(dá)到188℃后變?yōu)橐后w，黏結(jié)力與流動(dòng)性均較好，可以和混合料之間充分融合。在密封膠冷卻后，無(wú)論是在常溫還是低溫條件下都有很好的彈性，有效延伸長(zhǎng)度可以達(dá)到10～15 倍，同時(shí)彈性恢復(fù)可達(dá)99%。在-20～120℃的溫度條件下，伴隨裂縫不斷膨脹和收縮，密封膠產(chǎn)生彈性變形，始終發(fā)揮應(yīng)有的密封作用。灌縫材料主要技術(shù)指標(biāo)包括：25℃條件下的針入度為65（0.1mm）、軟化點(diǎn)不低于63℃、5℃條件下的延度不低于22cm、黏著張力不低于500%、施工時(shí)加熱溫度需按188℃控制。灌縫設(shè)備采用開(kāi)槽機(jī)與灌縫機(jī)，本次采用MODEL200 型開(kāi)槽機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)為雙缸25 馬力汽油機(jī)；開(kāi)槽寬度在12.7～51mm 范圍內(nèi)；最大開(kāi)槽深度為40mm；開(kāi)槽深度控制方式為電動(dòng)控制；安全控制方式為電動(dòng)離合器控制；開(kāi)槽刀具為鏈輪，共6個(gè)；最小轉(zhuǎn)彎半徑為10cm；工作速度為3m/min。灌縫機(jī)型號(hào)為MODEL125D 型，其主要技術(shù)參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)為三缸25.4 馬力柴油機(jī)；加熱罐容積為420L；加熱器類型為12V DC 柴油；加熱量為245000BTO；發(fā)電機(jī)為21V/2kW。

結(jié)合國(guó)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，灌縫膠灌縫主要有以下4種方式：①開(kāi)槽深度按20～50mm 控制，開(kāi)槽寬度按20mm控制，將灌縫膠灌注至與縫槽平齊即可，不鋪設(shè)帖封層；②開(kāi)槽深度按20～50mm 控制，開(kāi)槽寬度按20mm控制，將灌縫膠灌滿之后，在路面加鋪一層厚度為2～3mm、寬度為80～100mm 的帖封層；③開(kāi)槽深度、寬度分別按5mm, 40mm 來(lái)控制，在灌縫的基礎(chǔ)上鋪設(shè)帖封層；④對(duì)于寬度在3mm 以內(nèi)的裂縫，可省略開(kāi)槽步驟直接進(jìn)行灌縫。該路段采用第一種方式，開(kāi)槽的深度與寬度均按20mm控制，帖封寬度為60mm，厚度為2～4mm[7]。

基于該方式的具體施工工藝流程及要點(diǎn)為：①提前做好交通封閉和管制，放置好各類安全標(biāo)志，并安排專人指揮交通，同時(shí)結(jié)合工程進(jìn)度隨時(shí)調(diào)整標(biāo)志牌；②根據(jù)設(shè)計(jì)要求的尺寸在裂縫走向上實(shí)施開(kāi)槽，期間做好開(kāi)槽深度及寬度控制；③利用高壓氣體將縫槽吹掃干凈，本次清槽采用BE6200 鼓風(fēng)機(jī)，該鼓風(fēng)機(jī)額定工況下的壓力為6.33kg/cm，氣流為4.2m3/mm，為了將縫槽中的雜物清理干凈，需連續(xù)吹掃至少2遍；④連接噴火裝置和普通液化氣罐，在灌縫開(kāi)始前對(duì)縫槽進(jìn)行預(yù)熱，使縫槽表面的溫度達(dá)到80℃左右，注意一般不能超過(guò)100℃，以確保灌縫膠和縫槽之間良好黏結(jié)；⑤將灌縫膠預(yù)熱至要求的溫度后，停止加熱，爐盤進(jìn)入保溫狀態(tài)，此時(shí)用灌縫機(jī)自帶壓力噴頭向縫槽內(nèi)均勻噴射灌縫膠，一般灌縫需分成兩次進(jìn)行，其中第一次灌縫達(dá)到槽深4/5，第二次則灌入到槽口，然后在槽口兩側(cè)拉成寬度為60mm、厚度為3mm 的帖封層；⑥灌縫完成后在其表面均勻撒布一層細(xì)砂，在灌縫膠自然冷卻到常溫條件后，方可開(kāi)放路段交通，通常需要15min左右的時(shí)間；⑦灌縫膠灌縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)為：灌縫膠的高度比路面高出2～3mm；灌縫帖封層表面與邊緣均保持蒸汽，且灌縫達(dá)到飽滿；沒(méi)有顆粒狀膠粒存在；受行車碾壓作用后沒(méi)有脫落變形現(xiàn)象，始終保持良好的彈性[8]。

上述幾種灌縫方法和傳統(tǒng)壓漿方法的對(duì)比如表1所示。

表1 灌縫方法和傳統(tǒng)壓漿方法對(duì)比

5 技術(shù)發(fā)展

因受基層結(jié)構(gòu)、路面材料及自然氣候等一系列因素的影響，瀝青路面開(kāi)裂難以避免，是路面養(yǎng)護(hù)工作的主要任務(wù)，如何對(duì)裂縫修補(bǔ)工藝進(jìn)行改進(jìn)，保證修補(bǔ)質(zhì)量與效果，延長(zhǎng)路面壽命是相關(guān)人員需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。要想從本質(zhì)上提高灌縫質(zhì)量與壽命，需注意以下3個(gè)方面：

（1）灌縫材料要有良好的黏結(jié)力；

（2）灌縫材料要在低溫條件下有良好的彈性與延伸性；

（3）灌縫材料要有良好的抗疲勞能力與抗老化能力。

普通瀝青難以同時(shí)滿足以上要求，雖然進(jìn)口灌縫材料能同時(shí)滿足以上要求，但價(jià)格高昂，對(duì)其推廣使用有很大難度，因此我國(guó)應(yīng)加大力度研發(fā)國(guó)產(chǎn)高分子聚合物路面灌縫材料。

6 結(jié)論

本文基于路面裂縫產(chǎn)生原因及其危害，分析了路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)裂縫處理過(guò)程中灌縫施工工藝的具體應(yīng)用，提出具體的灌縫方法和施工要點(diǎn)，最終得出如下結(jié)論：

（1）對(duì)瀝青路面進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)要對(duì)包含壽命、安全和成本在內(nèi)的多方面因素進(jìn)行綜合考慮。

（2）公路養(yǎng)護(hù)中要最大限度發(fā)揮機(jī)械化施工具有的優(yōu)勢(shì)。

（3）優(yōu)先考慮有良好黏結(jié)性、彈性和抗老化性能的灌縫材料。

（4）進(jìn)一步加強(qiáng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，避免路面病害進(jìn)一步發(fā)展，延長(zhǎng)路面使用壽命。