沥青路面同步碎石封层中反射裂缝处治研究

卢 利 花

(山西省阳曲公路管理段，山西 阳曲 030100)

近年来随着经济的不断发展，国省干线公路承担着重要的运输任务，随之而来的是极大的交通负荷，为保障干线公路的运营安全和畅通，各类预防性养护手段也越来越多的应用到干线公路养护中，同步碎石封层作为一种简单有效的预防性养护手段在近年来的养护施工中也运用的比较广泛。同步碎石封层，就是用专用设备将碎石及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层。同步碎石封层技术的最大优点是同步铺洒粘结材料和石料，实现喷洒到路面上的高温粘结料在不降温的条件下即时与碎石结合的效果，从而确保粘结料和石料之间的牢固结合。同步碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂等病害。

但由于同步碎石封层一般只是在路面形成1 cm左右的保护磨耗层，且施工时多采用单一粒径的石料，抗弯拉强度极低，所以在后期使用过程中经常会有反射裂缝的产生，而降低同步碎石封层的防水效果，本文以国省干线二级公路为模型，通过实例分析同步碎石封层反射裂缝的产生对路面的影响，并试验玻纤格栅在同步碎石封层中防止反射裂缝的产生。

1 同步碎石封层中反射裂缝产生原因分析以及对路面的影响

在旧路面上加铺一层新面层后，由于温度、荷载、板块位移等因素导致原路面结构裂缝、施工接缝、病害裂缝等沿着原有裂缝的位置向上传递至新加铺的面层后所产生的裂缝，就是反射裂缝。当反射裂缝产生后，新面层的结构随之破坏，防水性能随之下降，在车辆荷载和温度的影响下，逐渐产生在反射裂缝位置，路面缝隙逐渐扩大，甚至出现新面层局部剥落的现象。

为验证同步碎石封层反射裂缝产生原因，以及对后期路面使用效果的影响，2018年8月选取108国道太原市阳曲县境内K570～K572段为试验段，该路段为沥青混凝土路面二级公路，实施前路段平均PQI(路面技术状况指数)为82，属良等级路，路面主要病害为轻度纵横裂缝、轻度龟裂和块裂，以及小面积的坑槽和中度龟裂。在同步碎石封层实施前对坑槽和中度龟裂进行了挖补处治，其余病害未进行处治，直接以同步碎石封层覆盖。

施工结束后2018年10月通过自动路况检测设备检测得路段PQI为90.2，路况技术等级提升到优。2018年11月气温降至0 ℃以下后，路面开始产生温缩反射裂缝，2019年1月温缩反射裂缝数量达到最大，根据JTG 5210—2018公路技术状况评定标准,规定裂缝按照0.2 m的影响范围计算，反射裂缝路段面积占比0.3%。其他原因产生的反射裂缝也逐渐产生，由于该路段交通量极大，年平均日交通当量达40 000余辆，且车辆组成多以载重货车为主，2019年4月春融期过后，路段受最不利季节影响，病害达到最大值，反射裂缝路段面积占比0.5%，通过同一检测设备测得路段PQI下降到81.7。仅8个月的时间路况水平由优降为良，基本退回到原有状态。

通过现场病害采集发现，主要存在病害为反射裂缝和局部同步碎石封层剥落。通过试验段病害数据采集和分析得出以下结果。

反射裂缝产生的原因主要分为:

1)原路面存在轻度裂缝(裂缝宽度不大于3 mm)。在进行同步碎石封层前未对裂缝进行清理，裂缝中存在泥沙等杂物导致同步碎石封层乳化沥青不能有效封闭裂缝，后期产生反射裂缝；

2)原路面存在重度裂缝(裂缝宽度大于3 mm)。在实施同步碎石封层前未对裂缝进行预先封闭产生反射裂缝；

3)原路面存在轻度龟裂、块裂。由于失去路面局部整体连接性所产生的反射裂缝；

4)原路面水稳层在车辆荷载作用下，板体断裂产生的直达面层的反射裂缝，同时在反射裂缝周围伴有白色泥浆出现。

产生剥落的主要原因为:

1)原路面未彻底清理干净，导致同步碎石封层与原路面无法良好粘结，在行车碾压的作用下，逐渐产生局部剥落；

2)反射裂缝产生后水携带泥沙通过反射裂缝渗入后，横向毛细作用进入路面新旧粘结层中间，使新旧路面层粘结力变弱，在车辆荷载的作用下，逐渐产生剥落现象。由此可见同步碎石封层实施前路面脏污的处理可以通过仔细清理而避免发生，而预防反射裂缝的产生一定程度上也就抑制了局部剥落的产生。

通过试验段证明反射裂缝对同步碎石封层后期运营的影响极大，要保证同步碎石封层的使用效果，就必须最大程度的降低反射裂缝的产生。所以同步碎石封层路段的选取和反射裂缝的抑制是决定同步碎石封层后期运营效果的关键所在，在同步碎石封层段落的选取上要综合考虑原路面病害程度和病害占比，做到原路面病害处理不能过多，以免影响经济效益，另外对原路面必须做到预处理，以最大程度减少反射裂缝的产生，避免对后期运营效果造成影响。

2 同步碎石施工路段的选取及改进试验段预采取措施

同步碎石封层作为一种路面表层预防性养护手段，只能起到旧路面密封防水、改善抗滑、增加磨耗层的作用，根据其技术特性及所能改善的路面能力，在实施路段的选择上要以良等路为主，即PQI处于(90～80)区间范围内，且路面病害以裂缝为主，不能存在大面积基层结构破坏。若原有路面病害较多，则同步碎石封层前的预处理工程量就会增加，会使同步碎石封层这种预防性养护手段的经济效益大大降低。

为继续验证2018年在108国道K570～K572段同步碎石封层反射裂缝产生原因及施工前应该采取的预处理措施。2019年7月在太原市阳曲县境内省道双阳线选择K92～K93段进行同步碎石封层试验，实施前路段PQI为84。在施工前对原路面进行了仔细清扫保证施工路段无脏污、杂物；对局部坑槽、松散路面进行了挖补，并对挖补接缝进行了热沥青灌缝隙处理；分严重程度对横纵裂缝进行了高压热风机吹缝隙，以及热沥青灌缝封闭，为防止对原路面造成二次破坏，未进行开槽；针对轻度龟裂、块裂进行了普通热沥青路面刷油处理；对水稳层存在破碎的局部位置进行了水稳层挖补，填补C25水泥混凝土后拉毛面层再进行沥青层修补；另外试验了在原路面存在轻度龟裂、块裂位置加铺玻纤格栅的新工艺防止反射裂缝产生。

在双阳线试验段，选取了位置邻近的两段各50 m，进行对比试验。两处对比试验A(K92+500～K92+550),B(K92+600～K92+650)均为道路左侧重载车道，其中A段仅对原有路面病害进行处治，B段在对原有路面病害进行处治的基础上，对原路面存在的龟裂、块裂位置加铺玻纤格栅(见图1)，玻纤格栅网格采用1 cm标准，断裂强度50 kN/m，格栅的大小以超出龟裂、块裂病害边界30 cm选取，并用钢钉固定，最后按照正常施工程序进行同步碎石封层施工(见图2)。

3 施工工艺改进后试验段跟踪观察效果

2019年7月18日省道双阳线K92～K93段同步碎石封层施工完成，2019年10月通过检测，路段PQI达92，技术状况提升到优。2019年11月气温降至0 ℃以下后，与2018年108国道实施路段相比温缩反射裂缝明显减少，同样根据裂缝0.2 m的影响范围计算，反射裂缝路段面积占比0.1%，特别是 B段(K92+600～K92+650)范围内温缩反射裂缝路段面积占比为0。经连续两个月观察，B段加铺玻纤格栅范围内无反射裂缝产生，其余原路面存在横纵裂缝和龟裂块裂位置所产生的病害反射裂缝也较少，反射裂缝路段面积占比0.15%，较同一运营时期108国道实施效果有很大提升。

4 同步碎石封层反射裂缝处治方法

通过两段试验段的施工和后期观测总结，同步碎石封层避免反射裂缝产生的措施主要为：

1)施工前对原路面进行彻底清理，保证洁净无杂物；

2)对原路面轻度裂缝(裂缝宽度不大于3 mm)进行裂缝清理，去除缝内杂物，有条件可使用240 ℃高压热风枪进行吹缝处理，以保证原来裂缝壁沥青融化与新铺面层形成良好整体；

3)对原路面存在重度裂缝(裂缝宽度大于3 mm)要预先进行裂缝封闭，封闭前要进行裂缝清理，并灌入普通热沥青或高粘乳化改性沥青，若裂缝较宽，灌缝后需撒布石屑或砂。尽量避免使用贴缝带，减少对原路面平整度的改变，以防止在行车碾压作用下对同步碎石封层形成推移；

4)原路面存在轻度龟裂、块裂的位置要预先进行裂缝清理，并进行局部刷油处理，并在刷油部位撒布石屑或砂，以提高局部整体粘结性，并对原路面平整度进行改善；

5)原路面存在中、重度龟裂、块裂或坑槽，必须进行挖补，并对挖补接缝进行热沥青封边；

6)原路面存在水稳基层破碎、开裂局部病害时必须对水稳层进行处理，可挖除局部水稳层后填筑低标号水泥混凝土，混凝土表面要进行拉毛，以便与沥青混凝土面层有效粘结；

7)在原路面病害处理时根据养护资金预算可以适当考虑采用新技术或新材料对原有路面进行预先处治。

5 结语

同步碎石封层反射裂缝的产生，是可以通过施工前对原有路面病害的处治进行避免和降低的，施工前原路面存在的坑槽、松散、中重度龟裂块裂必须进行挖补，并在挖补后对新旧路面结合部位进行沥青封灌，轻度龟裂、块裂，必须进行提前刷油处理，以保证裂缝完全封闭，并保证在旧路面和碎石封层间存在一个薄层沥青层以便对温缩和车辆荷载应力进行缓冲。如有充足的养护资金可以考虑在旧路存在轻度龟裂、块裂的位置加铺玻纤格栅或使用其他新技术新材料，以提高同步碎石封层的使用耐久性。