1 引言

高速公路瀝青路面具有良好的行車緩沖性、舒適性，作為典型的柔性路面體系，瀝青路面施工效率高，且后續(xù)維修養(yǎng)護(hù)較為方便，瀝青路面被廣泛應(yīng)用于不同等級(jí)公路路面建設(shè)中。瀝青路面在行車荷載及復(fù)雜外界環(huán)境影響下，容易出現(xiàn)車轍、裂縫、坑槽等病害。 裂縫病害如果在前期不加以及時(shí)處治，則會(huì)在溫度變化、雨水沖蝕下擴(kuò)大其病害范圍，最終導(dǎo)致病害區(qū)域的行車安全性喪失，影響使用壽命降低。 開展瀝青路面裂縫病害處治具備重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概述

山東菏澤市某高速公路是該區(qū)域公路路網(wǎng)規(guī)劃中的重要組成部分，雙向4 車道，設(shè)計(jì)速度120 km/h，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土。 該項(xiàng)目于正式運(yùn)營后， 隨著車輛運(yùn)行數(shù)量的不斷增多，同時(shí)受外界復(fù)雜環(huán)境的影響，瀝青路面出現(xiàn)了不同程度破壞的裂縫，局部超車道存在嚴(yán)重的車轍及沉陷病害。 現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組在2021 年2 月—2021 年6 月對(duì)該高速公路車流量密集段進(jìn)行了交通量的調(diào)查，其中，車輛類型主要分為中小客車、大客車、集裝箱車，日平均交通量43 369 輛，中小客車占據(jù)比例達(dá)到了75%，大客車比例15%，集裝箱車比例10%。

3 路面裂縫檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，該高速公路K30+000~K96+500段局部行車道經(jīng)過1 年的運(yùn)行， 靠近標(biāo)線處存在較為輕微的縱向裂縫，寬度3~5 mm，路面變形程度較淺；該裂縫經(jīng)過半年的發(fā)展，成為行車道中間寬度1 cm 左右的支縫，且在車輛的長周期運(yùn)行下，該支縫沿著輪跡形成了較多的縱縫，縱縫之間由橫斜縫構(gòu)成，形成網(wǎng)裂、沉陷病害。 項(xiàng)目組裂縫檢測(cè)工作的開展主要包括對(duì)公路路面設(shè)計(jì)資料進(jìn)行收集、 路面養(yǎng)護(hù)維修情況調(diào)查、路面破損及強(qiáng)度的檢測(cè)，本文采取鉆孔取芯、挖驗(yàn)方式進(jìn)行路面病害情況的深度檢測(cè)。

3.1 鉆孔取芯

路面鉆孔取芯主要在路面結(jié)構(gòu)良好處、縱向裂縫處、沉陷處開展。 其中，行車道沉陷病害處中下面層、底基層取芯樣較為松散；路面沉陷處局部取芯樣較為完整，但是部分位置貫通裂縫存在于基層，病害下面層松散，上面層存在雜質(zhì)泥團(tuán)；路表無病害處的芯樣完整性較高，且芯樣外壁較為光滑，少數(shù)存在表面松散及細(xì)微貫通裂縫，如圖1 所示。

圖1 芯樣病害檢測(cè)

3.2 挖驗(yàn)

路面探坑挖驗(yàn)則主要是對(duì)裂縫在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的發(fā)展進(jìn)行檢查。 項(xiàng)目組在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩個(gè)探坑挖驗(yàn)：1 號(hào)探坑位于行車道沉陷較為嚴(yán)重處，其中裂縫寬度達(dá)到了2 cm，深6 cm，現(xiàn)場(chǎng)探坑發(fā)現(xiàn)：裂縫普遍存在于各個(gè)不同路面結(jié)構(gòu)層，且各結(jié)構(gòu)層的裂縫寬度變化幅度較小， 裂縫骨料松散較為明顯。裂縫幾乎不出現(xiàn)在路基填土頂面，基層之間充填豐富的泥質(zhì)物。 2 號(hào)探坑則處在沒有沉陷的位置，挖驗(yàn)結(jié)果表明，路面底基層至面層具有裂縫，底基層處的裂縫處骨料松散，能夠較為容易地去除，碎石層位置處，裂縫呈往周圍擴(kuò)展的趨勢(shì)，且與上部裂縫具有10 cm 的錯(cuò)開。 灰土層位置處，裂縫具備較大的分散和偏移，路基邊坡不鼓出、滑移傾向，路面結(jié)構(gòu)層裂縫上下貫通[1]。

4 路面裂縫原因分析

該高速公路路面裂縫種類較多，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料分析表明，裂縫病害和路面行車流量、環(huán)境溫度、瀝青混合料性能密切相關(guān)，裂縫主要是瀝青混合料性能不佳所造成的。

4.1 橫向裂縫

橫向裂縫則主要表現(xiàn)為溫度收縮裂縫。 溫度變化極容易造成瀝青混合料性能產(chǎn)生變化， 瀝青作為溫度敏感性黏彈性材料，隨著溫度的下降，瀝青混合料硬度提升，收縮變形增大，當(dāng)瀝青混合料的收縮變形應(yīng)力大于自身具備的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)造成瀝青路面的開裂，上部裂縫不斷往周圍、下部擴(kuò)展，則會(huì)形成上寬下窄的橫向裂縫帶。 伴隨著車輛不斷沖擊，既有裂縫則會(huì)變得越來越寬。

4.2 縱向裂縫

縱向裂縫的產(chǎn)生則主要是路面結(jié)構(gòu)施工時(shí)， 路基施工質(zhì)量欠佳，壓實(shí)度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且路面荷載大于路基承載能力，導(dǎo)致路基不均勻沉降，縱向裂縫由此產(chǎn)生；新舊瀝青路面銜接施工接縫不合理，則會(huì)造成地表徑流的下滲，瀝青混合料則在水流作用下產(chǎn)生黏聚力衰減、表面脫落，也會(huì)形成路表縱向裂縫；項(xiàng)目排水設(shè)施施工不合理，會(huì)造成路基水毀病害，路面結(jié)構(gòu)層之間的壓實(shí)度存在較大差異性， 不同位置的接縫存在明顯空隙，在外界復(fù)雜環(huán)境影響下，路面會(huì)形成輕微的縱向裂縫，一旦承受循環(huán)行車荷載作用，輕微裂縫則會(huì)發(fā)展為寬度較大的剪切破壞縱向裂縫。

4.3 龜裂

路面龜裂破壞在前期則主要表現(xiàn)為網(wǎng)狀交錯(cuò)裂縫， 繼而不斷發(fā)展為多邊形大范圍裂縫。 龜裂病害產(chǎn)生的原因主要是車輛荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)點(diǎn)范圍的疲勞破壞，多類型環(huán)境因素侵蝕下，裂縫則會(huì)擴(kuò)展至路面，表現(xiàn)出網(wǎng)狀錯(cuò)綜復(fù)雜的病害。 龜裂多產(chǎn)生于瀝青路面結(jié)構(gòu)不完整區(qū)域，且在行車情況復(fù)雜位置，龜裂病害極其嚴(yán)重[2]。

5 裂縫修補(bǔ)處治分析

針對(duì)上述存在的路面裂縫病害， 本文結(jié)合項(xiàng)目所處環(huán)境及裂縫成因開展灌縫膠瀝青路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)用分析。

5.1 原材料

灌縫膠原材料采取90 號(hào)基質(zhì)瀝青，相對(duì)于70 號(hào)瀝青，90號(hào)瀝青具備良好的應(yīng)用性能。 依據(jù)公路工程相關(guān)規(guī)范進(jìn)行性能測(cè)試，90 號(hào)瀝青各項(xiàng)指標(biāo)如表1 所示。瀝青混合料摻合料選取煤矸石，其表面呈棱角狀、光滑，煤矸石需要進(jìn)行粉狀壓碎，形成灰黑色固體，細(xì)度60 目；水泥則選取冀東32.5 硅酸鹽水泥。 煤矸石、 水泥技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。 瀝青混合料級(jí)配為AC-13C，目標(biāo)配比合成曲線圖如圖2 所示。

表1 90 號(hào)瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 煤矸石、水泥技術(shù)指標(biāo)

圖2 目標(biāo)配比合成曲線圖

5.2 施工步驟

5.2.1 裂縫開槽

路面裂縫病害開槽處理需要依據(jù)裂縫形成方式的不同而采取相適應(yīng)的開槽方式， 開槽方式?jīng)Q定了路面開槽結(jié)構(gòu)的尺寸、類型。 現(xiàn)場(chǎng)裂縫多為長大裂縫，采取開槽機(jī)進(jìn)行路面裂縫開槽時(shí)，則需要對(duì)開槽設(shè)備進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且依據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開槽寬度、深度的控制。

5.2.2 開槽清理

為了有效確保路面裂縫開槽界面和灌縫膠填料之間的接觸性及良好的密封效果，現(xiàn)場(chǎng)需要采取空氣高壓噴槍進(jìn)行開槽底部清理工作，對(duì)開槽中的灰塵、碎石等雜質(zhì)進(jìn)行及時(shí)清除。 除此之外，為優(yōu)化開槽界面和修補(bǔ)料之間的黏結(jié)性，可以采取鋼絲刷進(jìn)行開槽底部的深度清潔；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度偏低時(shí)，開槽位置處瀝青的黏結(jié)和融合則可借助于熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱干燥[3]。

5.2.3 填補(bǔ)料灌縫

路面開槽處理結(jié)束后， 技術(shù)人員則需要將填補(bǔ)材料進(jìn)行灌縫處理， 灌縫機(jī)需要對(duì)準(zhǔn)開槽部位， 并且合理調(diào)整其出料量，避免出現(xiàn)填料過多或缺失。 技術(shù)人員需要控制填筑截面略高于開槽界面，以便后續(xù)整平處理。

5.2.4 貼縫整平

當(dāng)灌縫填補(bǔ)處理一定距離之后， 現(xiàn)場(chǎng)可以開動(dòng)平地機(jī)進(jìn)行填料壓實(shí)，平地機(jī)速度要保持緩慢勻速，以便達(dá)到最優(yōu)壓實(shí)效果。 原路面需要和開槽壓實(shí)表面保持齊平，壓實(shí)處理后則需要采取鏟刀對(duì)壓出填料進(jìn)行整平。 貼縫整平完成之后，需要讓修補(bǔ)位置溫度下降至45 ℃，即可恢復(fù)交通。

5.3 處治效果分析

灌縫膠進(jìn)行瀝青路面裂縫處治之后， 原路面和修補(bǔ)料結(jié)合區(qū)域性能趨于穩(wěn)定， 現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)技術(shù)人員則需要開展該路段的病害檢測(cè)評(píng)估，路段養(yǎng)護(hù)修復(fù)前后的路面狀況指數(shù)PCI評(píng)價(jià)結(jié)果如表3 所示。 結(jié)果表明，采取上述材料及級(jí)配的灌縫膠材料進(jìn)行病害處治， 路面破損狀況評(píng)價(jià)系數(shù)PCI 都達(dá)到了優(yōu)良級(jí)別。 路段上車道的路面破損情況較下車道較為嚴(yán)重，養(yǎng)護(hù)后的PCI 能夠滿足路面使用性能， 灌縫膠裂縫處治技術(shù)具備高效快速的效果，能夠?yàn)楹罄m(xù)交通運(yùn)行提供極大便利[4]。

表3 路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)前后PCI 評(píng)價(jià)

6 結(jié)語