馬上峰

（甘肅省嘉峪關(guān)公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

1 項目概況

某公路在建設(shè)完成后運(yùn)行的幾年時間內(nèi)，不斷出現(xiàn)裂縫問題，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，裂縫寬度多為1～3mm，且在雨水和車載等因素的影響下越發(fā)嚴(yán)重，甚至有龜裂和網(wǎng)裂等現(xiàn)象出現(xiàn)。為了防止病害繼續(xù)擴(kuò)大、確保公路穩(wěn)定運(yùn)行，養(yǎng)護(hù)單位決定對路面的裂縫問題進(jìn)行專項養(yǎng)護(hù)處理，采用了灌縫施工養(yǎng)護(hù)技術(shù)，獲得了良好的養(yǎng)護(hù)效果?，F(xiàn)對灌縫施工在該公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2 公路路面裂縫類型

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該公路裂縫類型主要包括縱向裂縫、橫向裂縫及網(wǎng)狀裂縫。

縱向裂縫一般與車輛通行方向一致，其長度和寬度存在差異，主要表現(xiàn)為順著車輛通行方向延展，影響了行駛舒適度。

橫向裂縫垂直于路面中心線分布，周邊伴有少量的分支狀裂縫，縫隙較寬，比較嚴(yán)重，貫穿了整個路面。

網(wǎng)狀裂縫呈龜紋狀或網(wǎng)狀，表現(xiàn)為不規(guī)則銳角多邊形小塊[1]。

3 公路路面裂縫病害原因

3.1 載荷

該公路裂縫中的橫向、縱向裂縫主要是載荷造成的。該公路路面由于使用時間較長，在車輛運(yùn)行過程中，路面受到載荷壓力的影響，加之存在超載運(yùn)輸現(xiàn)象嚴(yán)重，向下壓力超過路面抗拉強(qiáng)度極限值，使路面產(chǎn)生了橫向、縱向載荷裂縫，此類裂縫表現(xiàn)為從路面底部逐漸蔓延到路面表層[2]。

3.2 溫度

溫度變化引發(fā)的路面裂縫現(xiàn)象也比較常見。綜合分析常見的公路裂縫成因發(fā)現(xiàn)，溫度變化導(dǎo)致的裂縫一般為橫向裂縫，有些也呈縱向。原因主要是混凝土材料水化熱，混凝土澆筑完成后，在凝固時會釋放熱量，需要進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，確保水化過程中的內(nèi)外部溫度差處于正常范圍內(nèi)，并保證含水量符合要求。若是混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，會導(dǎo)致內(nèi)外部溫度差過大，進(jìn)而引發(fā)材料變形，混凝土體積會隨之變大，內(nèi)部溫度無法有效被釋放出來，進(jìn)而在內(nèi)部產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，而混凝土表層溫度下降會導(dǎo)致其產(chǎn)生收縮應(yīng)力，內(nèi)外應(yīng)力不斷增加，逐漸超出材料的抗拉強(qiáng)度極限值，從而產(chǎn)生裂縫[3]。為了避免混凝土因溫度變化而產(chǎn)生裂縫，需要合理設(shè)計混凝土水灰比，使用水化熱影響程度低的原材料，并做好后期養(yǎng)護(hù)管理。

3.3 沉陷

公路路基質(zhì)量對路面質(zhì)量有直接影響，路基失穩(wěn)會導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。公路路基發(fā)生沉降后會影響其內(nèi)部原有結(jié)構(gòu)，甚至?xí)?dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致沉降、斷裂現(xiàn)象，引發(fā)路面裂縫。路基沉降的原因比較多，如路基回填材料不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、回填壓實(shí)度控制不到位、軟土地基處理不當(dāng)、路基位于臨水路段等。此外，地表徑流沖刷、地震等因素也會導(dǎo)致路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致路基沉降，使路面產(chǎn)生沉降裂縫。

4 公路養(yǎng)護(hù)中灌縫施工技術(shù)的應(yīng)用

該公路路面裂縫現(xiàn)象比較嚴(yán)重，不同類型的裂縫處理方式不同，其中灌縫施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，操作方便，且適用于多種裂縫問題，因此主要探究灌縫技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用。在該養(yǎng)護(hù)工程施工中，有些小裂縫無需開槽，先用鋼刷將裂縫處理干凈，若路面溫度在4℃以下則使用加熱設(shè)備加熱路面，使用灌縫機(jī)將熱熔灌封膠灌入裂縫。若是裂縫內(nèi)部有積水，需先進(jìn)行烘干處理。有些裂縫需要開槽處理，先用開槽機(jī)進(jìn)行開槽，之后用吸塵器等工具將槽內(nèi)清理干凈，并用加熱設(shè)備加熱路面，最后用灌縫機(jī)澆灌灌封膠[4]。灌封膠一次用不完可反復(fù)加熱使用。灌縫施工技術(shù)應(yīng)用主要環(huán)節(jié)如下：

4.1 施工準(zhǔn)備

4.1.1 原材料選擇

（1）瀝青

該公路采用70#道路石油瀝青組作為基質(zhì)瀝青，該材料技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 瀝青材料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

（2）橡膠粉

橡膠粉采用常溫機(jī)械粉碎橡膠粉，其性能指標(biāo)符合施工要求。為了確定最佳的橡膠粉摻量，該研究將基質(zhì)瀝青分別與不同摻量的橡膠粉混合，最終將橡膠粉摻量確定在15%[5-6]。

（3）添加劑

要使橡膠粉在瀝青中有效分散，需要在其中加入一些相溶劑及SBS 聚合物改性劑，提高橡膠粉與瀝青的相容性，增強(qiáng)穩(wěn)定性。另外，需要使用鄰苯二甲酸酯類增塑劑，增強(qiáng)灌封膠的熱穩(wěn)定性、耐寒性及抗老性能。

（4）灌封膠制備

首先，將基質(zhì)瀝青加熱到熔融狀態(tài)；其次，在其中加入SBS 聚合物改性劑，均勻攪拌溶脹大約30min，之后用高速剪切機(jī)進(jìn)行30min 的剪切處理；最后，在其中添加橡膠粉、增塑劑和相溶劑等，使用高速剪切機(jī)在180℃環(huán)境下進(jìn)行1h 的剪切處理，從而完成灌縫膠制備[7]。

4.1.2 路面調(diào)查分析

首先，該公路路面在灌縫養(yǎng)護(hù)前，需要先做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，確保灌縫施工順利進(jìn)行，保證路面質(zhì)量。正式施工前，施工人員應(yīng)對路面裂縫進(jìn)行全面的勘察分析，同時排除質(zhì)量影響因素，確定裂縫類型和成因，進(jìn)而采取針對性的施工方案。同時，需要對道路進(jìn)行封閉處理，根據(jù)路面寬度和通車量確定封閉范圍和方式，保證施工人員安全。

其次，檢查施工所用機(jī)械設(shè)備性能，尤其是開槽機(jī)和灌縫機(jī)的性能，確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行正常。同時，需要全面檢查路面專用灌封膠材料性質(zhì)，防止灌封膠材料失效，保證后續(xù)灌縫施工質(zhì)量。

最后，灌縫施工正式開始時，對灌封膠進(jìn)行預(yù)熱，使灌封膠溫度與灌縫要求相符，可以順利進(jìn)入路面縫隙。實(shí)際處理時，灌封膠溫度一般在180～200℃之間，以起到最佳應(yīng)用效果，溫度過高或過低都會影響灌縫施工質(zhì)量[8-10]。灌縫施工后不可立即開放交通，需為灌封膠凝固提供充足的時間，提高裂縫處理效果。

4.2 開槽

在路面灌縫施工中，開槽施工十分重要，施工人員需要根據(jù)施工方案確定開槽尺寸和深度[11]。進(jìn)行開槽施工時，負(fù)責(zé)人需要根據(jù)路面裂縫分布情況確定開槽中線位置，并利用開槽機(jī)械設(shè)備直接順著裂縫分布方向切割一條豎直的長方形灌縫槽口，槽口寬度一般在1.5～2cm 之間，開槽口深度在2～2.5cm 之間，之后進(jìn)行路面灌縫養(yǎng)護(hù)。具體的開槽尺寸需要根據(jù)路面裂縫程度確定，若是路面裂縫形狀和分布特殊，可適當(dāng)延伸或進(jìn)行二次切割。開槽施工如圖1 所示。

圖1 開槽施工

4.3 槽口處理

開槽時，可能會有灰塵或碎石等雜物出現(xiàn)，這些雜物會影響灌縫施工效果，若是雜物清理不徹底，這些雜物可能會隨著灌封膠一同注入裂縫中，進(jìn)而影響灌封膠材料和路面的融合度，影響施工質(zhì)量。對此，開槽作業(yè)完成后需要徹底清理干凈槽內(nèi)雜物，槽口內(nèi)部能夠露出路面新材料[12]。施工時一般需要通過人工將碎石、木屑等雜物清除掉，之后用風(fēng)機(jī)二次清理灰塵、碎末等雜物，保證槽內(nèi)干凈，必要時可重復(fù)清理，確保內(nèi)部無雜物[13]。注入灌封膠前，需要預(yù)熱處理槽口位置，進(jìn)而提高灌封膠和路面的黏結(jié)質(zhì)量，尤其是在低溫環(huán)境（溫度在4℃以下）下，必須提高槽口內(nèi)部溫度，加熱溫度不低于60℃，之后清理干凈槽口中的水蒸氣等。

4.4 灌縫

為了保障路面修復(fù)質(zhì)量，需要在正式灌縫前全面、仔細(xì)地檢查路面情況，尤其是槽口清潔度、干燥度及灌封膠預(yù)熱溫度，確保灌封膠材料預(yù)熱溫度不低于190℃。灌封膠灌注過程中，需要控制材料流進(jìn)速度和用量，保證灌縫連續(xù)、均勻，確保灌縫澆水后的飽和度，避免灌縫施工時槽內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡或氣孔。為了提高路面灌縫施工質(zhì)量，一般會進(jìn)行兩次灌縫處理，第二次灌縫時，到灌封膠溢出為止。灌注完成后，需順中心線部位的同一方向刮平表層溢出的灌封膠，檢查灌縫效果，確保路面裂縫得到全面修復(fù)。

4.5 后期養(yǎng)護(hù)

在公路裂縫灌縫施工完成后，應(yīng)做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)處理，在養(yǎng)護(hù)過程中需控制好養(yǎng)護(hù)細(xì)節(jié)，確保養(yǎng)護(hù)工作落實(shí)到位。在養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)盡量減少外界環(huán)境對施工效果的影響，尤其是外界溫濕度的變化[14]。

4.6 經(jīng)濟(jì)效益

計算該工程的施工成本，根據(jù)市場價格確定每延米灌封膠價格為7.8 元，設(shè)備折舊費(fèi)用計算以10 年為使用期限，每年折購價10%，每年設(shè)備折舊費(fèi)用為55000元，每天183元，每延米0.305 元，每天消耗柴油和汽油的每延米費(fèi)用為0.336 元，開槽機(jī)刀片等正常損耗件按15000m 計算，每延米損耗費(fèi)用為0.4 元，其他配件為每延米0.6 元，卡車和人工費(fèi)用平均每延米消耗分別為0.5 元。通過統(tǒng)計上述費(fèi)用可以得到每延米造價10.041 元左右，計入5 年返工費(fèi)用后，每延米工程造價為11 元左右。該修補(bǔ)成本較傳統(tǒng)修補(bǔ)成本（每延米造價15 元左右）低，因此經(jīng)濟(jì)效益更好。

5 結(jié)語

綜上所述，在公路養(yǎng)護(hù)施工過程中，需要注重路面裂縫病害處理，根據(jù)路面裂縫類型、程度和產(chǎn)生原因選擇合適的處理方式。采用灌縫施工技術(shù)需保證將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)全面貫徹落實(shí)，并注意后期養(yǎng)護(hù)管理，保證裂縫填充完成后路面的平整度及穩(wěn)定性，防止公路后續(xù)運(yùn)行出現(xiàn)安全隱患，提高公路工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。