淺談高速公路路面裂縫的處理措施
2011-12-09 來源：中國百科網(wǎng)
一、引言
我國高速公路建設(shè)近年來取得了巨大的進(jìn)步，但隨之也出現(xiàn)了許多病害，如破損、裂縫、沉降等，其中裂縫是最常見，也是危害最大的一種。裂縫不僅影響路面美觀、降低平整度，而且會影響整個道路的使用壽命，特別是當(dāng)路面開裂后，雨水就會通過裂縫滲到路面基層、底基層甚至路基，這樣會腐蝕混凝土路基，削弱基層、土基的強度，加速道路的破壞，縮短路面的使用壽命。因此，筆者認(rèn)為很有必要及時對高速公路路面裂縫進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br />
二、常見的裂縫類型及防治措施
1. 常見的裂縫類型
（1）橫向裂縫。橫縫是高速公路瀝青路面最常見的一種裂縫。橫縫大多數(shù)屬于半剛性基層開裂引起的路面反射裂縫，但也包括溫縮裂縫，當(dāng)雨水沿這些裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，會縮短路面使用壽命。
（2）縱向裂縫。分為自上而下的表面裂縫和自下而上的疲勞裂縫。此類裂縫主要是由于路基的不沉降而引起的，當(dāng)路基施工過程中壓實不均勻，就會存在局部壓實不足的現(xiàn)象，通車后，在車輛荷載的長期作用下，路基進(jìn)一步壓實固結(jié)，從而導(dǎo)致縱向裂縫的形成。
（3）網(wǎng)裂。當(dāng)基層局部強度不足，如膠結(jié)料偏少，集料離析，壓實度不足等，還有路基和面層的強度不足，如變形、下沉、孔隙率過大等，一旦受到重車的作用面層就會拉斷成裂縫,變形成為網(wǎng)裂。
2. 高速公路路面裂縫產(chǎn)生的原因
高速公路路面裂縫的產(chǎn)生主要受以下幾個因素的影響：路面材料的性能和路基的填料，施工工藝，氣候條件，車輛載荷等。
（1）路面材料及路基填料。高速公路路面基層通常采用“水泥穩(wěn)定碎石層+二灰碎石+石灰土底基層”結(jié)構(gòu)，這種無機(jī)結(jié)合料是由固相、液相和氣相組成，固液氣三相在降溫過程中相互作用，使無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料產(chǎn)生體積收縮。這其中水是此類材料溫度收縮的主要影響因素，水對無機(jī)結(jié)合料的影響主要通過毛細(xì)管張力、擴(kuò)張作用和冰凍作用實現(xiàn)。當(dāng)毛細(xì)水蒸發(fā)完后，半剛性基層材料的吸附水也會開始蒸發(fā)，顆粒表面水膜就會變薄，使得顆粒間距變小，分子力增大，導(dǎo)致整個路面層體積進(jìn)一步收縮，吸附水引起的收縮量要比毛細(xì)管作用的影響大得多，當(dāng)吸附水膜減薄到一定程度后，就會停止收縮。由于壓實后水泥的密度不足，土質(zhì)不均勻，其中的水分蒸發(fā)使水泥穩(wěn)定基層水分不斷減少，基層發(fā)生體積收縮，形成基層收縮裂縫，并導(dǎo)致裂縫頂端產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂縫向面層擴(kuò)展，最終到達(dá)路表，形成反射裂縫。
（2）氣候溫度條件。高速公路上瀝青面層上的非荷載裂縫主要是溫度裂縫，而裂縫的數(shù)量及分布密度與溫度下降幅度關(guān)系密切，隨著低溫持續(xù)時間增長，裂縫也會不斷增多和加密,同一條裂縫寬度也會逐漸加寬。當(dāng)溫度較高的條件下，瀝青材料的良好的應(yīng)力松弛性能使得溫度升降產(chǎn)生的變形不致產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，但當(dāng)氣溫下降時，瀝青材料就會逐漸發(fā)硬并開始收縮，瀝青面層中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力如果超過了瀝青混合料的抗拉強度，瀝青面層就會開裂。尤其在日夜溫差大的地區(qū)，在瀝青面層中會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，長期的溫度反復(fù)升降會導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞，減小瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變，加上瀝青的老化使瀝青應(yīng)力松弛性能降低，最終達(dá)到極限抗拉強度，使路面產(chǎn)生裂縫。
（3）車輛載荷作用。在高速公路路面裂縫的各分車道的分布規(guī)律調(diào)查中，唧漿、裂縫的分布主要以行車道為主，路面橫縱裂縫交錯，甚至產(chǎn)生網(wǎng)裂，這充分說明重載車輛對路面裂縫的影響非常大，甚至使道路發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。調(diào)查表明，瀝青路面破壞往往集中在春秋多雨季節(jié)，當(dāng)瀝青路面透水嚴(yán)重或排水不暢時，雨水通過瀝青面層空隙或縫隙，浸濕各結(jié)構(gòu)層材料甚至路基土，使其變形增加，強度下降，承載力降低，使用壽命縮短。尤其是在行車荷載的作用下，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層之間的空隙中的水分，會成為高孔隙水壓力和高流速的水流，沖刷層面材料，促使瀝青面層出現(xiàn)剝落、松散等病害，進(jìn)而破壞整個路面結(jié)構(gòu)的使用性能。
3. 常見的裂縫防治措施。
（1）貼縫帶貼縫處置法。首先清除裂縫污物，再根據(jù)裂縫大小，裁割好貼縫帶尺寸，一般為2cm寬，還要注意避免貼縫帶貼面受污染。用噴火槍烘烤貼縫帶，當(dāng)縫面出現(xiàn)油點而貼縫帶粘貼面變油滑時，貼縫帶便可粘貼在縫面上。在貼縫縫帶收尾部分，烘烤時間應(yīng)稍長一些。
（2）機(jī)械灌縫。主要采用開槽機(jī)，灌縫機(jī)，空壓機(jī)等進(jìn)行灌縫處理。包括開槽，清縫，灌縫，冷卻等工藝流程。是目前使用較多的一種灌縫處理方法。
（3）普通灌縫法。即采用人工在現(xiàn)場對瀝青進(jìn)行加熱，用鐵壺或?qū)Ｓ闷骶哌M(jìn)行灌縫，一般需澆灌2-3遍，待瀝青冷卻即可。此法簡便易行，費用較低，但處理效果較差，需每年重復(fù)施工，不提倡使用。
三、京津塘高速公路裂縫處理措施
京津塘高速公路是連接北京、天津和塘沽的高速公路，全長142.69公里,其中北京段35公里。京津塘高速公路北京段自1990年亞運會開通以來，已連續(xù)運營超過18年，路面老化、破損嚴(yán)重，而瀝青路面產(chǎn)生裂縫就是其中最主要的集中破壞之一。京津塘高速公路北京段路面裂縫較多，而且有的裂縫較寬較深，工作量大，因此采用機(jī)械灌縫。
1.材料和設(shè)備的選用。
（1）灌縫材料。灌縫材料采用從新加坡引進(jìn)的的一種新型灌縫材料－高彈密封膏，此材料粘附性和抗老化能力強。
（2）灌縫設(shè)備。美國科來福公司是世界上最大的一家生產(chǎn)公路養(yǎng)護(hù)設(shè)備的公司，本工程均引進(jìn)該公司的設(shè)備。開槽機(jī)采用美國科來福公司的Model-200開槽機(jī)；清理機(jī)采用該公司生產(chǎn)的熱空氣槍進(jìn)行清縫處理；灌縫機(jī)采用該公司的SS-125DC進(jìn)行灌縫。
2.灌縫工藝過程。
（1）開槽。首先啟動開槽機(jī)，將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整至最大，然后抬起T型離合器手柄，搬動刀頭升降開關(guān)將裂縫跟蹤指示器對準(zhǔn)裂縫，向后拉動開槽機(jī)，便可自動沿裂縫軌跡進(jìn)行開槽作業(yè)。對于細(xì)縫可畫線作標(biāo)記。
（2）清縫。利用熱空氣槍產(chǎn)生的高壓空氣對開槽的裂縫進(jìn)行清理，尤其是積水潮濕的裂縫，使用熱空氣槍既能清除塵土和殘渣，又能對裂縫進(jìn)行烘干和一定程度的加熱，這樣能加強填縫材料與裂縫的粘合作業(yè)。
（3）灌縫。啟動灌縫機(jī)，向加料倉中加入高彈密封膏，然后在控制箱上設(shè)定灌縫材料溫度，打開控制箱上燃燒器開關(guān)，加熱45分鐘左右，材料即可達(dá)到設(shè)定溫度，再將加熱軟管卸下，扣動噴槍上的扳機(jī)，就可以向裂縫中進(jìn)行灌料，出料速度可以根據(jù)實際情況來調(diào)整。最后用密封膠在槽口左右各貼出30mm左右。
（4）冷卻。灌縫后，讓密封膠冷卻20分鐘即可放行通車。
3.應(yīng)用效果。
對裂縫灌縫處理半年之后，對該路段進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果如下。
（1） 對灌縫處進(jìn)行滲水試驗，發(fā)現(xiàn)封水效果良好，路面的積水很難滲到地基層。
（2）從抽芯和開挖情況看，漿液只進(jìn)入了裂縫空隙，并沒有進(jìn)入完好的瀝青層，說明取得了預(yù)期效果。
（3）從彎沉檢測看，注漿后彎沉值明顯比注漿前減小，且與完好路段的彎沉值較接近，說明灌漿補縫確實起到了補強作用，且基層頂面反應(yīng)模量也得到了提高。
四、結(jié)束語
從本工程的測試效果來看，說明機(jī)械灌縫不僅施工方便，而且對裂縫修復(fù)效果良好，今后的道路養(yǎng)護(hù)中應(yīng)該更多的采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，努力提高我國高速公路養(yǎng)護(hù)水平。
