以某高速公路为例探讨公路沥青路面裂缝处理

袁金华 王胜

【摘要】本文作者结合工作经验，根据某高速公路沥青混凝土路面的建设和养护实践，分析了高速公路沥青路面产生裂缝的影响因素及成因，对裂缝病害的处治进行了探讨。

【关键词】高速公路 ；沥青路面；裂缝；探讨

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

0引言

某高速公路通车以来，路面出现了一些病害，主要为各种形式的裂缝及变形。由于该高速公路沥青路面病害主要是裂缝或是因裂缝引起的，因此，分析其路面裂缝成因对于认清该高速公路路面病害，采取针对性的处治措施具有重要意义。

一、路面产生裂缝的影响因素及裂缝成因

1.1 路面产生裂缝的影响因素

(1)交通量增长迅速，路面荷载加大。某高速公路通行后交通量年平均增长率约为12%，特别是重型交通不断增长。在此期间，路面裂缝增加了近六倍，如图1所示，交通量的迅速增长使得路面过早过多地承受了轴载作用次数，导致路面疲劳开裂，其中有相当数量的单条裂缝恶化为网裂。

图1 该高速公路路面裂缝总长度随时间的变化

(2)行车荷载的重复作用。从裂缝的扩展情况看，裂缝首先出现在行车道，逐渐向超车道扩展，其中一些扩展到了硬路肩。从该高速公路裂缝发生与扩展的规律可以看出，其裂缝主要为反射裂缝。这说明行车荷载的重复作用对裂缝的产生与扩展具有至关重要的影响。

(3)温度收缩的影响。从裂缝的形态看，裂缝呈上宽下窄，宽度变化在1～3mm之间.因而温度收缩也是裂缝形成的重要因素。

(4)沥青面层材料的影响。该高速公路自2010年入冬后开始出现裂缝，且随着温度下降裂缝不断增多和扩展。这说明裂缝的产生与沥青面层材料在低温时抗变能力的降低以及沥青面层本身的收缩变形亦有一定的关系。

1.2 路面出现裂缝的成因

通过上述分析，按照不同裂缝各自发生、发展的变化规律，可将路面裂缝的成因归结如下:

(1)沥青混凝土温缩裂缝。因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形。当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的裂缝.沥青路面温缩裂缝多发生在冬季气温较长或温度骤变的地区。当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度，即在降温过程中沥青面层所产生的温度应力超过其在该温度时的抗拉强度时，沥青面层会发生开裂。

(2)基层反射裂缝。从现场取样看，该种裂缝面层开裂与基层开裂上下贯通，且下宽上窄。其特征为半刚性基层先于路面面层开裂。通常指在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中导致面层底部开裂，尔后逐步扩张而使裂缝贯穿整个面层。半刚性基层路面的开裂一般由温缩或干缩引起，多数情况是在基层铺筑后，由于未按规定及时养生或未及时铺筑沥青面层，使基层长期暴露在大气中，在降温和水分联合作用下而开裂；也有可能在铺筑沥青面层后，路面在使用过程中由于温度骤变而使基层的日温差超过某一范围，致使其温度应力超过其抗拉强度而断裂。后者多发生在沥青面层较薄且日温差较大的地区。

(3)路基差异沉降所引起的横缝.在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物之间的差异沉降导致基层的开裂，并反射到沥青面层，会形成横向裂缝.这种横向裂缝类似于基层反射裂缝，但往往为路面横向全幅贯通，在软基分布比较广泛及构造物众多的水网地区公路上有一定比例，在该高速连云港段表现尤为明显。

二、路面裂缝的危害

路面出现裂缝应及时治理，否则灌进雨雪水冻融后，对道路的破坏将非常严重，进水后道路病害破坏的发展一般可分为三个阶段。

第一阶段，初期表现为裂缝部位鼓胀，沿裂缝逐渐形成微量冻融松散灰土粉化，材料密度降低，将面层材料拱起，出现驴脊背现象;

第二阶段，沿裂缝灌入雨雪水存于水泥碎石与沥青路面的结合层之间，由于行车碾压推挤摩擦作用，会将水泥和微粒材料同雨雪水一同唧!出(即在连阴雨天气下，水泥碎石层以上灌入的雨雪水使路面出现严重推挤，将沥青粒料和水泥碎石粒料磨成浆状物唧出，形成通常所说唧浆病害，经过两到三年的裂缝开闭，缝口沥青混凝土在冻融和行车的作用下密度降低；

第三阶段，形成病害后，由于一年四季在雨雪水作用下长期发生唧浆，路面出现坑凹，甚至出现搓板路，随时间推移，将导致龟裂病害的发生，严重时路面粒料被行车推挤带走，产生路表面开裂性坑槽这些病害，如得不到及时治理，不但对车辆形成潜在危害，也将大大缩短道路的服务寿命，设计服务15a的高速公路，可能使用几年就需要大修，给国家造成极大的经济损失。

三、路面裂缝的处治

3.1 修补方法的确定

在对沥青路面裂缝的处治中，由于每条裂缝的成因难以界定，一般并非按照裂缝的成因来确定修补工艺，在确定修补方法时，多根据裂缝的宽度来制定养护对策。按照裂缝宽度可将裂缝分为2种，即不需要进行修补的裂缝和需要进行修补的裂缝。

(1)不需要进行修补的裂缝.此类裂缝缝宽小于2mm，又称发裂，在高温季节全部或大部分可愈合，一般不需要进行灌缝处理，如果在单位面积内发裂特别多，则可做表面封层处理.

(2)需要进行修补的裂缝(可分4类).1)微裂缝:此类裂缝缝宽一般为2～6mm，虽尚未发生结构性损坏，但仍需要进行处理，目的是防止由于雨水、冰雪通过裂缝向下渗入，因而属于预防性养护范畴；2)小裂缝:此类裂缝缝宽为6～12.7mm，裂缝边缘有轻微碎裂，并有少量支缝，裂缝两侧有微量错台，会引起车辆轻微跳动；3)中裂缝:此类裂缝缝宽为12.7～25mm，裂缝边缘有中等碎裂，并有少量支缝，裂缝两侧有少量错台，会引起车辆明显跳动；4)大裂缝:此类裂缝缝宽大于25mm，裂缝边缘有严重碎裂，并有较多支缝，裂缝两侧有较大错台，将引起车辆剧烈跳动。

目前在该高速中、大裂缝尚未出现，只针对微、小裂缝进行处理.采取正确的裂缝填封工艺对填封后的寿命有很大影响.影响寿命的工艺因素主要有施工气温、裂缝是否作清洁干燥处理以及裂缝封填的方式。

3.2 路面裂缝的修补

3.2.1修补工艺的选择

一般根据裂缝的宽度和深度确定修补工艺.经常采用的是热沥青修补裂缝，工艺简单，操作方便，养护费用较低，但是按照这种传统方法，无论采用热沥青还是乳化沥青灌缝，随着表层和基层的温度收缩，经过一段时间后，维修后的裂缝又在原灌缝位置重新开裂，需经常维修，不仅增加了养护费用，频繁的养护作业会也造成行车的诸多不便和不安全因素。而采用压力灌缝机具和专用的沥青灌缝材料，能极大地提高裂缝修补的质量.该高速公路采用了开槽灌缝的修补工艺。开槽灌缝修补路面主要有4种方式(如图2所示)。

（a）标准槽非贴封式 （b）标准槽贴封式

（c）浅槽贴封式（d）简单无槽贴封

图2裂缝开槽处理方式

实践证明，开槽式贴封处理与简单无槽式相比，虽然施工费用要高一些，但使用寿命大为延长，密封裂缝的有效率也大为提高。据美国SHRP道路研究计划调查研究，灌缝处理使用4.5a后，标准槽贴封式处理路面的有效率为86.2%，浅槽贴封式有效率为82.2%，标准槽非贴封式有效率为64.5%，简单无槽贴封有效率为38.3%。因此，在养护经费有保证的情况下，该高速尽量选用了标准槽贴封式来修补路面裂缝。一般开槽的几何尺寸可根据实际情况进行调整，但槽口尺寸至少为1cm宽，1.3cm深，槽口的深度、宽度比不应超过2:1。

3.2.2 灌缝材料的选择

灌缝材料主要为改性高分子聚合物沥青及高品质的乳化沥青产品，并可掺加一定量的玻璃纤维。选择灌缝材料时，宜根据不同路面、不同气候条件、不同裂缝状态综合确定，其关键在于能适应各种不同温度环境的变化，使其能长久地与路面结合而起到密封作用。由于灌缝材料产品的性能和价格不一，在实际施工过程中，选用的灌缝材料应尽量符合以下要求:

(1)要考虑路面的交通量大小。(2)要考虑原路面的裂缝分布情况，裂缝严重的路面所选用的密封胶应具有高粘性以及对路面的低敏感性；裂缝较少的路面所选用的灌缝材料应具有高延伸性和粘结性；大面积出现裂缝的路面，如龟裂，则不宜使用密封胶处理，因路面摩擦系数会受到影响，若进行罩层处理，则可使用密封胶对裂缝进行密封。(3)在本地最低气温下，仍能保持一定的弹性和延伸性;在本地最高气温下不发软，车辆通过修补裂缝部位时，修补材料不被轮胎卷走。

3.2.3 施工工艺

该高速公路在近几年的裂缝修补时采用了美国科来福的路面裂缝处理系列产品，包括开槽机、灌缝机和密封胶.主要施工工艺如下:

(1)对裂缝进行开槽处理，将裂缝跟踪指示装置对准裂缝，向后拉动开槽机对裂缝进行开槽即可.开槽是最关键的一步，槽口要求精确和规则，尽量避免槽口周边材料的轻度剥落。(2)使用空压机清理开槽后的裂缝，将切割后的碎硝和裂缝中的杂物清理干净，一定要保证槽口干燥和干净。(3)采用热施工，在路面温度不低于4∀时即可进行灌缝施工，将密封胶预热30～45min，加热至设定温度后即可进行，出料速度由灌缝机调节。(4)灌缝后的密封胶使之自然冷却，一般施工后15min左右即可通车。

3.2.4 修补裂缝后的外观质量要求

灌缝材料要高于路面表面约3mm，其贴封层边缘应整齐，表面平整、光滑，无颗粒状胶粒，裂缝材料经车辆碾压后不变形，并保持有足够的弹性。

四、结语

对高速公路的养护要坚持高标准严要求，在养护工艺上要尽量采用新技术.新技术实质上是新材料、新设备、新理念的综合运用，要不断创新理念，探究路面病害的实质，提出科学的养护结构形式，运用新材料、新设备、新工艺对病害路面采取有效的防治措施。

参考文献:

[1]吴传海，杨若冲.广东高速公路沥青路面裂缝病害分布规律及特点的调查与分析[J].广东公路交通，2006，(1):29-34.