摘要 隨著交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，公路瀝青路面裂縫問(wèn)題引起業(yè)內(nèi)關(guān)注，路面裂縫不僅影響交通運(yùn)輸，更降低了道路的使用年限。當(dāng)前針對(duì)裂縫類道路損傷有大量的研究經(jīng)驗(yàn)，但由于我國(guó)氣候和地質(zhì)情況差異較大，公路質(zhì)量又與建設(shè)地點(diǎn)、施工工藝等諸多因素有關(guān)，因而文章以新疆某公路作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行研究。為深入分析瀝青路面裂縫的原因，對(duì)實(shí)驗(yàn)路段進(jìn)行勘察研究，對(duì)路面裂縫進(jìn)行分類，并針對(duì)性分析各類裂縫影響因素，再通過(guò)PQI指標(biāo)評(píng)價(jià)路面損傷對(duì)路面性能的影響。針對(duì)實(shí)驗(yàn)路段存在的路面損傷問(wèn)題，提出養(yǎng)護(hù)措施，并對(duì)養(yǎng)護(hù)后的道路進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)路面裂縫處理措施可以解決路面損傷問(wèn)題，增加道路的使用年限。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；裂縫；養(yǎng)護(hù)工藝；PQI

中圖分類號(hào) U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）07-0161-03

0 引言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，公路交通網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來(lái)越廣泛。瀝青路面是我國(guó)公路主要的路面形式之一，隨著道路使用年限的增加，路面的各類損傷逐漸凸顯，瀝青路面裂縫是最常見(jiàn)的道路損傷類型。瀝青路面出現(xiàn)裂縫損傷，首先會(huì)影響路面摩擦系數(shù)，致使路面的光滑程度大幅提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致交通事故。路面出現(xiàn)裂縫后，會(huì)在基層向縱深延展，破壞路面結(jié)構(gòu)，降低路面荷載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響道路的正常使用[1-3]。此外，路面出現(xiàn)裂縫會(huì)導(dǎo)致基層形成存水區(qū)域，不僅不利于路面排水還會(huì)擴(kuò)大道路病害，影響路基的穩(wěn)定性和耐久性，因此對(duì)瀝青路面裂縫展開(kāi)研究十分必要。然而，公路建設(shè)情況受建設(shè)地點(diǎn)、氣候條件等諸多因素影響，路面裂縫產(chǎn)生原因和危害不可一概而論，因此應(yīng)根據(jù)道路建設(shè)的實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性研究。

1 典型公路瀝青路面裂縫成因分析

1.1 公路建設(shè)概況

新疆位于我國(guó)西北，海拔較高且跨度大。就氣候條件而言，全年日照時(shí)間充足，晝夜溫差較大，屬于夏熱冬冷地區(qū)，年平均降雨量較少且具有明顯的地方性差異；就地形特點(diǎn)而言，新疆具有干旱荒漠的特征，地理環(huán)境較為特殊。獨(dú)特的氣候和地理?xiàng)l件決定了新疆公路建設(shè)工程面臨諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

典型公路的選取應(yīng)結(jié)合新疆地區(qū)的氣候條件，該文選取某國(guó)道克拉瑪依至塔城路段作為主要勘察實(shí)驗(yàn)路段。G3015國(guó)道全長(zhǎng)368 km，于2014年11月正式通車，其路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。土基主要為粉質(zhì)黏土，其上層覆蓋20 cm的天然砂礫；設(shè)置32 cm的水穩(wěn)層保證路基的排水性能和穩(wěn)定性；瀝青混凝土層采用AC-25C、AC-20C以及AC-13C三種級(jí)配類型的材料鋪設(shè)，形成穩(wěn)定的公路面層。

1.2 瀝青路面裂縫類型及成因

公路裂縫的形成受當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、交通荷載、道路使用年限以及工程質(zhì)量等多種因素影響。該文通過(guò)對(duì)G3015公路的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)該路段主要的道路損傷類型為裂縫型，路面橫向裂縫和縱向裂縫均存在。其中橫向裂縫主要與行車道垂直，縫寬大小不一，總體處于3～7 mm范圍內(nèi)，裂縫的彎曲度較大，且末端多有分岔，裂縫的周邊伴隨著路面塌陷、破碎以及局部剝落等問(wèn)題。根據(jù)橫向裂縫的分布情況，可以判斷其形成主要是荷載作用和低溫縮裂作用，在車輛荷載作用下，路面的拉應(yīng)力超過(guò)其疲勞應(yīng)力范圍，從而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)受損，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。除卻車輛荷載的作用，受新疆冬夏溫差大的影響，導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)較大的膨脹和收縮，形成收縮裂縫。由于道路使用年限逐漸增加、收縮裂縫逐漸擴(kuò)展，形成基層的反射裂縫，進(jìn)一步擴(kuò)大了路面的損傷程度[4]。

縱向裂縫主要沿道路的中心線分布，集中分布在車道的中間，裂縫寬度整體在4～6 mm范圍內(nèi)。縱向裂縫的形成主要與施工過(guò)程和道路結(jié)構(gòu)有關(guān)，在路面瀝青混合料攤鋪過(guò)程中若分幅銜接不完整，在道路使用過(guò)程中會(huì)在車輛荷載的作用下逐漸出現(xiàn)銜接性裂縫，這種裂縫通常延伸范圍較長(zhǎng)，且寬度較大，對(duì)道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響相對(duì)較大；其次，在瀝青混凝土路面進(jìn)行壓實(shí)處理過(guò)程中，因壓實(shí)程度不夠或者壓實(shí)均勻性較差等會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差異較大，在路基邊緣等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低的位置容易形成存水區(qū)域，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)局部沉陷，損傷進(jìn)一步擴(kuò)大后形成縱向裂縫。

研究表明，初始裂縫形成后在荷載和溫度的作用下會(huì)進(jìn)行擴(kuò)展延伸，當(dāng)橫向裂縫和縱向裂縫共同出現(xiàn)時(shí)會(huì)在一定程度上阻斷其延伸趨勢(shì)，甚至?xí)纬删W(wǎng)狀裂縫。為深入研究橫、縱向裂縫的相互作用關(guān)系，對(duì)橫向裂縫的平均間距和縱向裂縫的長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比，得到結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，橫向裂縫的間距對(duì)縱向裂縫的發(fā)展有明顯的相關(guān)性，當(dāng)橫向裂縫間距整體較小時(shí)，隨著橫向裂縫間距增大，縱向裂縫的長(zhǎng)度變化較小，并展示出一定的不連續(xù)性，這可能是因?yàn)樵跍囟扔绊懴拢瑸r青材料發(fā)生收縮，從而形成橫向裂縫。由于溫度作用時(shí)間短，橫向裂縫快速延展，此時(shí)縱向裂縫對(duì)溫度響應(yīng)較慢。隨著橫向裂縫的進(jìn)一步積累，路面受到車輛荷載作用次數(shù)逐漸增加，損傷程度進(jìn)一步擴(kuò)大；當(dāng)縱向裂縫與橫向裂縫交匯時(shí)，車輛荷載作用對(duì)縱向裂縫的擠壓作用被橫向裂縫抵消一部分，降低疲勞損傷，使得縱向裂縫在橫縫處不連續(xù)。隨著橫向裂縫間距增大，縱向裂縫逐漸增大，就實(shí)驗(yàn)路段而言，橫向裂縫的平均間距從16 m增加到28 m的過(guò)程中，縱向裂縫的長(zhǎng)度增加了70 m，增幅達(dá)到233%。這主要是因?yàn)闄M向裂縫間距較大，表明當(dāng)前路段抗裂性能較好，此時(shí)路面的剪切疲勞發(fā)育更大，因而縱向裂縫的連續(xù)性更強(qiáng)，長(zhǎng)度更大。

1.3 裂縫損傷對(duì)路面使用性能影響

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20—2007）規(guī)定，選取PQI作為評(píng)價(jià)路面使用性能的主要指標(biāo)。其中，PCI可反映路面的損壞狀況，實(shí)驗(yàn)路段的路面主要為裂縫損傷；RQI表示的是路面的行駛質(zhì)量，綜合評(píng)價(jià)車輛行駛的舒適度，反映出實(shí)驗(yàn)路段在裂縫損傷作用下的行車質(zhì)量；RDI表示的是路面的車轍深度，反映了路面的安全性能；SRI是指路面的抗滑性能指數(shù)，反映出在裂縫損傷的情況下，路面的安全性能；PSSI是指路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，是反映路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性的重要指標(biāo)。對(duì)實(shí)驗(yàn)路段進(jìn)行連續(xù)4年的路面使用性能分析，得到結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯?，隨著道路使用年限的增加，PCI逐漸降低，在2014年至2015年之間最高下降了9.73%，其余的RQI、RDI、SRI、PSSI等指標(biāo)分別下降了7.8%、1.4%、3.9%和0.8%，各項(xiàng)指標(biāo)均呈緩慢下降趨勢(shì)，道路使用性能PQI整體下降了11.7%。這主要是因?yàn)殡S著道路使用年限的增加，路面出現(xiàn)裂縫等損傷，這些損傷在逐漸擴(kuò)大過(guò)程中降低了道路的抗滑性能以及行駛質(zhì)量，降低了道路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而使道路整體的使用性能逐漸下降。

2 瀝青路面裂縫處理措施

2.1 瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)措施

通常瀝青路面養(yǎng)護(hù)根據(jù)路面的損傷程度選取適當(dāng)?shù)拇胧壳霸撐难芯柯范卧诠こ躺铣Ｓ玫牧芽p處理措施主要包括灌縫、補(bǔ)強(qiáng)處理、加鋪罩面、路面封層等方式，其中，灌縫包括開(kāi)槽灌縫、貼封等。開(kāi)槽灌縫是指在路面的裂縫處開(kāi)出一條1～1.5 cm寬的溝槽，再通過(guò)灌封機(jī)將密封膠加熱并灌注到裂縫中的方法。此類方法對(duì)裂縫的封閉效果好，可從結(jié)構(gòu)上解決裂縫位置承載力下降等問(wèn)題，有效的作用時(shí)間長(zhǎng)，但其需要對(duì)裂縫進(jìn)行預(yù)處理，前期的施工投入相對(duì)較高[5]。貼封處理時(shí)應(yīng)先將處理好的溝槽用密封膠灌注一半深度，再將其灌注滿整個(gè)溝槽。灌縫處理施工時(shí)，首先是控制好密封膠溫度，施工前應(yīng)先進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度在200 ℃左右時(shí)方可用于灌縫；其次是要對(duì)溝槽進(jìn)行清掃處理，每條裂縫或溝槽應(yīng)至少掃吹2次，保證內(nèi)部的灰塵雜質(zhì)以及水汽在合理范圍內(nèi)；最后要對(duì)處理路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待15 min后密封膠充分冷卻凝固方可通車。

加鋪罩面是利用改性的乳化瀝青進(jìn)行黏層處理后，在路面上加鋪改性瀝青，從而對(duì)路面的裂縫進(jìn)行有效的填充和修復(fù)，這種方法可以有效提升路面的抗老化性能，但在應(yīng)用中要注意對(duì)罩面材料的選擇，保證材料的密集型和較高的填充質(zhì)量。

路面封層是在路面損傷較輕微的基礎(chǔ)上使用的公路養(yǎng)護(hù)方法，常見(jiàn)的路面封層包括碎石封層、霧封層等。碎石封層是在路面上噴灑黏結(jié)劑后鋪撒碎石集料，形成路面封層后還可增加路面的粗糙程度，提升路面的防滑性能；霧封層是利用改性乳化瀝青等材料霧化噴灑在路面上，從而形成封層，該種工藝在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意材料用量，避免用量過(guò)大降低道路的抗滑性能。

2.2 瀝青路面裂縫養(yǎng)護(hù)效果評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)上述瀝青路面裂縫處理措施的效果，對(duì)處理路段進(jìn)行為期兩年的數(shù)據(jù)跟蹤，選取了應(yīng)用范圍較廣的開(kāi)槽灌縫、貼縫以及加鋪罩面三種工藝進(jìn)行研究，得到結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯?，隨著道路使用年限的增加，修補(bǔ)的裂縫長(zhǎng)度逐漸降低，三種工藝的實(shí)施效果有明顯差異。相較之下，開(kāi)槽灌縫工藝應(yīng)用范圍最為廣泛，加鋪罩面的處理工藝應(yīng)用量最少，二者初始處理裂縫長(zhǎng)度分別為57 300 m和43 890 m，兩年后二者裂縫的完好長(zhǎng)度分別為49 048 m和28 350 m，成功率分別為85.6%和64.6%；貼縫工藝處理的裂縫長(zhǎng)度兩年后衰減了3 213 m，成功率為95.3%，相較之下貼縫處理更適合該文研究路段。路面封層主要應(yīng)用在路面裂縫損傷較輕的區(qū)域，整體來(lái)說(shuō)作用范圍較小，但其成功率在81.6%，說(shuō)明在裂縫發(fā)展前期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)可以達(dá)到較好的處理效果。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例進(jìn)行研究分析，得出以下結(jié)論：

（1）公路裂縫的形成受當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、交通荷載、道路使用年限以及工程質(zhì)量等多種因素影響。實(shí)驗(yàn)路段主要的道路損傷類型為裂縫型，路面橫向裂縫和縱向裂縫均存在。其中橫向裂縫主要與行車道垂直分布、縱向裂縫主要沿道路的中心線分布，集中分布在車道的中間。橫向裂縫和縱向裂縫具有明顯的相關(guān)性，橫向裂縫間距較小時(shí)，縱向裂縫長(zhǎng)度較??；橫向裂縫間距增大，縱向裂縫長(zhǎng)度增加。

（2）隨著道路使用年限的增加，PCI最高下降了9.73%，道路使用性能PQI整體下降了11.7%。這主要是因?yàn)殡S著道路使用年限的增加，路面出現(xiàn)裂縫等損傷，這些損傷在逐漸擴(kuò)大過(guò)程中降低了道路的抗滑性能以及行駛質(zhì)量，降低了道路的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而使道路整體的使用性能逐漸下降。

（3）該文研究路段在工程上常用的裂縫處理措施主要包括灌縫、補(bǔ)強(qiáng)處理、加鋪罩面、路面封層，貼縫工藝成功率最高，可達(dá)到95.3%，更適合該文研究路段。

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