灌缝设备在沥青路面灌缝施工中的应用与工艺探讨

许 蓓，邢 兵

（1.淄博市公路管理局，山东 淄博 255038；2.青兰高速公路沂源管理处，山东 淄博 256100）

灌缝设备在沥青路面灌缝施工中的应用与工艺探讨

许 蓓1，邢 兵2

（1.淄博市公路管理局，山东 淄博 255038；2.青兰高速公路沂源管理处，山东 淄博 256100）

针对沥青路面的灌缝施工，分析和探讨了开槽和不开槽灌缝两种施工工艺，详细介绍了灌缝机、开槽机以及高压热风枪等灌缝设备的工作原理、功能结构、施工流程、施工方案等，并对两种工艺的作业效果进行了跟踪观测和评定。通过实践得出，投入使用5年以内的公路路面裂缝，不用使用开槽灌缝的方式，不开槽灌缝的处治效果即可取得满意的效果。

沥青路面裂缝；灌缝设备；施工流程；施工工艺

0 引 言

裂缝是沥青路面的各类损坏中最常见、最易发生的早期病害之一，往往伴随着沥青路面的整个使用期，并随着路龄的增长而加重。在雨季，雨水会通过裂缝进入基层，在行车载荷的作用下形成动力水，对基层结构进行冲刷，裂缝会因此逐渐加宽、加深，产生唧浆或基层脱空，造成水损害，致使沥青路面产生龟裂、坑槽等严重病害。这些病害不但影响路容和行车的舒适性，而且降低了沥青路面的服务水平，缩短了沥青路面的使用寿命，甚至危及行车安全。淄博市公路管理局全力倡导及时性、全季节灌缝理念，分别采取开槽和不开槽两种灌缝工艺，合理选择应用灌缝设备，解决了灌缝作业中的一些难题，取得了很好的养护效果。

1 开槽灌缝的设备应用与施工工艺

开槽灌缝工艺是当今解决裂缝病害的主要方法，笔者单位经过多年的实践和改进，配合使用拖挂式灌缝机、开槽机，探索出了一套符合本单位路况实际的开槽灌缝作业方法，不但提高了设备的作业效率，而且提高了养护作业效果。

1.1 灌缝设备

开槽灌缝工艺中用到的核心设备是拖挂式灌缝机。拖挂式灌缝机集清吹裂缝、密封材料加热、裂缝灌注密封功能于一机，由拖式底盘及动力源、液压系统、清吹系统、加热保温系统及喷灌系统等五部分组成，如图1所示［1］。

图1 拖式灌缝机结构

（1）底盘和动力源。灌缝机采用二轴四轮专用拖挂式底盘，作业施工和行驶用机动车牵引，牵引钩为可调节式，适用于不同的牵引车；以水冷柴油机为动力源，通过输出轴驱动液压泵、材料泵、空压机、发电机等完成各项施工作业。

（2）液压系统。液压系统主要由液压油箱、液压泵、分配阀、液压马达、滤油器和管路组成。两级液压泵输出的一部分动力经分配阀驱动搅拌马达和材料泵，实现罐内密封材料的搅拌和输出，另一部分动力用于驱动空压机，如图2所示。

图2 液压系统

（3）裂缝清吹系统。该系统由空气压缩机、管路和空气喷枪组成。空气压缩机为滑片式液压马达驱动。该系统的主要功能是用高压热空气将开槽后的裂缝（或原裂缝）中的杂物吹净，以利于沥青更好地灌入。

（4）加热保温系统。该系统即热熔釜，主要由燃烧器、柴油箱、导热油泵、内置材料泵、搅拌机构、温度传感器、材料罐及管路等组成，如图3所示。

图3 热熔釜

燃烧器安装在两个油箱间的下方，位于材料罐底部，通过燃烧柴油使导热油升温；材料罐壁带有储存导热油的夹层，夹层及管路内的导热油对罐内密封材料进行间接加热和保温。导热油和密封材料中均有温度传感器，随时将检测信号反馈到控制面板，最终由液晶显示屏显示出它们的温度，以保证温度达到使用要求。材料泵安装在材料罐内的底部中心，由液压马达驱动。

（5）喷灌系统。喷灌系统由材料泵、电加热输料软管（图4）和喷枪组成。在材料泵的作用下，材料罐内的密封材料经电加热输料软管和喷枪注入裂缝中。电加热输料软管和喷枪由发动机驱动的三相交流发电机供电加热。电加热输料软管的内管有不锈钢内衬和金属加强网，管上装有电加热元件。该软管外层有耐高温绝热层，喷枪上的不锈钢钢管用以保护喷枪和操作者。喷枪手柄上装有操作开关，用于沥青泵的启闭。

图4 电加热输料软管

1.2 开槽灌缝施工工艺

淄博市地处鲁中枢纽地段，特殊的地理位置和产业结构导致过境的重载车辆多。如果对道路早期裂缝病害处理不当，在大交通量、重载荷的作用下公路使用寿命将大大降低。笔者单位坚持分类、分型处治的原则，针对使用5年以上的路面，探索出了一套成熟且符合路况实际的施工作业方法。具体工艺流程如下。

（1）施工作业区布设。封闭交通，摆放各种交通标志，设专人指挥交通，并根据施工进展情况及时移动施工标志。

（2）准备灌封材料，检查开槽机与灌缝机，确保设备的技术状况良好；根据路面裂缝的具体情况，确定补缝设计方案；添加灌封胶，并将灌封胶搅拌、加热至193℃，不超过204℃。

（3）粉笔标注。施工前根据计划要求找到裂缝，对各种裂缝的位置、走向进行放样，并用粉笔标注，标注宽度为裂缝外侧15mm，方便灌缝时沿标注施工。

（4）调试设备。按照设计的槽口尺寸，预先调节好开槽机开槽的宽度和深度，然后再进行开槽作业。作业时要根据裂缝宽度变化情况，及时调节槽口尺寸，并满足最低设计要求。

（5）清除杂物。将槽内的碎渣及裂缝两侧至少5cm范围内的碎渣与灰尘彻底清扫干净。

（6）如在气温低于4℃时补缝，需用预热喷枪边清除灰尘，边加热裂缝。若不预热就进行补缝，会由于裂缝内含有冰而降低灌封胶与原路面的粘结力。如果在气温高于4℃时补缝，可不进行预热，但一般来说，预热后的补缝效果要好于不预热。

（7）在灌封胶加热温度达到193℃时，用刮平器的压力喷头将灌封胶均匀灌入槽内，并在裂缝两侧拖成一定宽度与厚度的贴封层。

（8）进行正常养护。用灌封胶灌缝后，必须在灌封胶充分冷却并保证不会被车辆带走时，才能开放交通。一般冷却时间为15min左右，具体开放交通时间可根据气温灵活把握［2］。

用灌封胶修补裂缝，其外观质量验收标准为：灌封胶高出路表面的厚度应不大于0.3cm；灌封胶帖封层边缘整齐，表面平整；灌封胶帖封层表面光滑，无颗粒状胶粒；灌封胶经车辆碾压后不变形。

2 不开槽灌缝的设备应用与施工工艺

采用加热式密封胶开槽处治沥青路面裂缝是一种有效预防性养护技术。密封胶能有效地阻断表面水渗入裂缝，遏制因裂缝渗水造成的沥青路面病害和早期破坏，提高沥青路面好路率，延长路面的使用寿命，降低养护成本；但从使用效果来看，开槽及加热式密封胶处治路面裂缝也存在一些问题。比如，开槽本身就是对路面的二次损坏，在对原有路面裂缝进行密封胶灌注后，凹槽边沿在持续载荷的作用下会出现啃边现象，主裂缝周边还会产生新的不规则裂缝，造成表面水渗入；而且这种方法在晚秋及其他低温季节的修补效果差，难以实现全季节、及时性灌缝。

在开槽灌缝的基础上，引入一款新型、实用的小型设备——高压热风枪，配合灌缝机，对使用5年以下的路面实施不开槽灌缝，既丰富了灌缝手段，简化了工艺流程，降低了作业成本，又能实现全季节灌缝。

2.1 高压热风枪

目前大多数灌缝机自带的用于清吹、预热的喷枪由于设计上的限制，无论是工作压力、明火控制还是作业效果，都与整体式高压热风枪有较大差距。笔者参与改型的手推式高压热风枪主要由动力系统、空气压缩机、润滑系统、冷却系统、喷枪、自动控制和保护机构及行走系统等组成，整机重量不足80kg。喷枪可与车架分开，通过10m长的气管联接，加大了施工范围，使施工更轻便、安全、高效，如图5所示。

图5 高压热风枪结构

（1）动力系统。采用嘉陵本田GX270 5.5kW汽油发动机，排气量为270mL，为空气压缩机提供了强劲、稳定的动力来源，保障热风枪出风均匀、压力大、无明火。

（2）离心式离合器。发动机与空压机之间通过离心式离合器与V型传动带实现动力传递，产生高压空气；在作业过程中将发动机油门置于怠速位置即可实现热吹风机不停车、无负载转场，转场后置于高速位置即可恢复正常作业。

（3）往复式空气压缩机。空压机选型的原则是在满足作业需要的前提下，尽量减小体积和重量，达到整机结构紧凑、操作轻便的要求。气源的额定工作压力确定为0.8MPa，额定排气量为0.6m3·min－1。

（4）热气喷枪。热气喷枪如图6所示，主要由安全护罩、燃气系统、高压气体系统与电打火装置4部分构成。热气喷枪固定在机架左侧，可侧向移动，并可根据路面情况调节喷头与裂缝的距离。打火装置通过电子脉冲点火，燃气控制阀安装在扶手上，可避免人工点火存在的烧伤隐患。燃气点燃后调节压缩空气和燃气的压力，使火焰在燃烧室内燃烧并达到白热状态，但不能有火焰超出喷嘴。最终从喷嘴喷出的600℃高温高压气体，可迅速有效地对裂缝进行加热，并保证不会造成路面沥青的焦化。

图6 喷枪结构

2.2 不开槽灌缝施工工艺

为了降低开槽对路面的伤害，通过对路面裂缝病害发展规律的研究，笔者单位对投入使用5年以内的公路产生的裂缝实施不开槽灌缝，处治效果经受住了时间检验。

不开槽灌缝采用的设备为路面灌缝机和高压热风枪，施工作业区布设、粉笔放样标注等前期准备工作与开槽灌缝相同。其他工序为如下。

（1）清缝。用扫帚、钢丝刷将裂缝两侧贴封外2cm范围内的碎渣、尘土清除干净；再用强力空压机清除，确保槽壁和槽口干燥、洁净。

（2）烘缝。使用热风枪可以驱除槽内湿气，使槽体软化，有利于灌封胶与槽壁的粘结，预热温度不得超过140℃，当槽壁温度降至4℃～18℃之间时再灌注胶体。

（3）灌缝。灌封胶的熬制应严格按说明书的要求进行，严禁高于或低于标准温度。灌缝时根据灌入量的大小通过材料泵控制出料速度。笔者单位采用科莱福灌封胶，控制贴封宽度为30mm，厚度为2.5～3mm。

（4）冷却养护。灌缝后的灌封胶必须充分自然冷却后方可开放交通，一般冷却时间为15min左右，具体时间可根据施工期间的气温等条件灵活选择。

其他控制要点如下。

（1）下雨前两天不能进行表面贴封施工。雨后巡查时若发现有搓起、失效的情况，要及时将失效部分切除，采用热沥青修复。

（2）随时检查灌缝机的压力表和温度表，确保灌封胶的熬制温度在标准范围内。

（3）粉笔标注时应确保标注位置为距离裂缝15mm，保证灌缝操作者灌注准确。

（4）灌注时控制速度，灌封胶流入凹槽二分之一时开始移动，并且控制移动速度，减小凹面。

3 结 语

裂缝是沥青路面最常见的早期病害之一，能否及时、科学、有效地处治对公路使用寿命至关重要。根据不同路况对路面裂缝病害进行分型、分类，采用开槽灌缝和不开槽灌缝工艺，并合理选择与施工工艺相适应的设备，丰富了裂缝处治的作业手段，节约了养护成本，保障了作业质量，可大大提升公路的通行状况和使用年限。

［1］王松根，张西斌.公路沥青路面机械化作业［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］袁堂涛，李 辉.灌缝工艺在沥青路面养护中的应用［J］.筑路机械与施工机械化，2007，24（8）：9－12.

Application and Construction Technology of Crack Pouring Machine for Asphalt Pavement

XU Bei1，XING Bing2
（1.Zibo Highway Administration Bureau，Zibo 255038，Shandong，China；2.Yiyuan Branch of Qinglan Highway Management，Zibo 256100，Shandong，China）

Aimed at the crack pouring of asphalt pavement，construction technologies with slotting and no slotting were analyzed，and the working principle，functional structure，construction process and construction scheme of crack pouring equipment such as crack pouring machine，grooving machine and high pressure heat gun were introduced in detail.The working effect of both construction technologies was observed and appraised.The practice suggests that the cracks emerging on a highway which services less than 5years shall be treated in the noslotting way.

asphalt pavement crack；crack pouring equipment；construction process；construction technology

U416.217

B

1000－033X（2015）08－0059－04

2015－02－02

［责任编辑：杜卫华］