影响高速公路沥青混凝土裂缝产生的因素及防范措施

2021-04-25刘学娇

建材与装饰 2021年11期

刘学娇

（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710000）

社会经济快速发展，道路交通流量日益增加，受施工不合理、荷载、降雨等多重因素的影响，加之超载的普遍性，沥青混凝土路面因超出自身承受能力而形成病害。裂缝为主要的病害形式，轻则影响车辆通行的平顺性，重则诱发安全事故，加强防治的重要性不言而喻[1]。

1 沥青混凝土路面的主要裂缝类型

沥青混凝土路面裂缝主要含两种类型：①荷载型裂缝，顾名思义，其与行车荷载作用有密切的关联，即荷载是导致路面出现裂缝的关键原因；②非荷载裂缝，温度为关键的成因，较为常见的有低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝，此外在施工技术不合理等情况下也容易产生裂缝。两类裂缝的表现形式主要包含横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝等，下文则进行具体的分析。

2 横向裂缝

横向裂缝的分布特点在于与道路中线呈近似垂直的关系，局部可见支缝。

2.1 横向裂缝的成因分析

沥青混凝土对温度较为敏感，随温度的变化其性能随之改变，出现低温收缩现象后显现出裂缝；下卧层存在质量问题时进一步作用于路面，也将形成裂缝，具体形式包含裂缝反射、不均匀沉降等；施工期间未严格控制温度，在温度偏低的施工条件下，沥青混合料的温度明显下降，不利于材料的成型，具有变硬、变脆的变化特点，并且局部有收缩变形现象，从而形成裂缝。较之于混合料的抗拉强度而言，若实际承受的收缩拉应力超过该值，则会出现拉裂现象，由此产生横向裂缝；半刚性基层产生收缩裂缝后，将破坏结构的完整性与稳定性，后续加之车辆荷载的影响，裂缝有反射变化，作用于沥青表层，从而出现裂缝。横向裂缝如图1 所示。

2.2 横向裂缝的防治措施

2.2.1 预防措施

图1 横向裂缝现场

以高速公路建设等级为导向，结合现场气候条件、车流量等多项因素，选择合适类型的沥青材料，通过对原材料质量的层层把关规避收缩裂缝；摊铺前落实准备工作，即详细检查下卧层，若存在裂缝则及时处理，否则不安排摊铺；摊铺期间尽可能遵循连续性原则，减少施工缝的数量，若必须设置施工缝则按规范处理，确保接缝处具有稳定性；对于摊铺带边缘，对该部分做适度的切割处理，清理杂物，均匀刷涂粘层油；摊铺前预热熨平板，从拌和站及时转运适量通过质量检验的沥青混凝土，高效摊铺到位，全程做到随拌随用；予以碾压，适配合适类型、合适规格的压路机，采取先横向、后纵向的顺序，经压实处理后改善沥青混合料的分布状态，减小材料间的空隙量，提高面层的密实度[2]。

2.2.2 治理措施

横向裂缝的治理分两种情况考虑，具体为：

（1）缝宽在3mm 以内，处理难度较小，首先清理聚积在裂缝内的粉尘等杂物，再利用压缩空气吹净，维持洁净状态后用热沥青封堵。

（2）缝宽达到3mm 及以上，前述方法缺乏适用性，此时宜在横缝两侧各10cm 范围内开槽，将该处的沥青上面层清理干净，再沿裂缝铺设玻璃格栅，随后喷洒乳化沥青粘层油，经此操作后使玻璃格栅可稳定粘贴在底层。在前述基础上取适量细粒式热拌沥青混合料，针对局部加以填补，再碾压处理，待填补部位具有平整性与稳定性后用热沥青灌缝封口。

3 纵向裂缝

纵向裂缝的分布特点在于与道路中线呈几乎平行的位置关系，局部有少量的支缝。

3.1 纵向裂缝的成因分析

在重复荷载的作用下逐渐出现路面承载力不足的问题，长此以往，路面轮迹带出现小纵裂现象（其具有类似平行的位置关系），若缺乏及时的处治则容易产生龟裂，造成更大范围的破坏；在基层裂缝的反射作用下，路面完整性受到影响，由此也出现纵缝；半填半挖路基的交接部位属薄弱区域，受两处受力特性等方面的差异化影响，容易出现不均匀沉降现象，导致纵向裂缝的产生[3]；在混合料摊铺施工环节，未对纵向搭接部位进行针对性的处理，致使该处因稳定性不足而形成裂缝。

3.2 防治措施

3.2.1 预防措施

加强对沥青、集料等原材料的质量控制，进场时做好质量检验工作，入场后加强防护，例如防雨、防晒等；组织试验，确定合适的配合比，通过验证后将其作为混合料生产的用量控制标准，未经许可不得随意变更材料用量；条件允许时优先采用全幅摊铺的方法，若因空间有限或是其他方面的限制而无法全幅摊铺时，则在现场适配2 台摊铺机，前后紧跟摊铺；分幅摊铺时，加强对上、下面层施工质量的控制，要求各自的施工缝错开量达到15cm 以上；控制沥青混凝土的摊铺量，采取分层摊铺、碾压的方法，尤为关键的是边坡部位，该处易失稳，因此更应得到有效的压实处理，以提高稳定性[4]。

3.2.2 治理措施

具体分如下两种情况考虑：

（1）缝宽在6mm 以内，处理难度较小，工作思路与缝宽在3mm 以内的横向裂缝类似。首先清理聚积在裂缝内的粉尘等杂物，再利用压缩空气吹净，维持洁净状态后用热沥青封堵，此外也可根据实际需求采用乳化沥青灌缝撒料法。

（2）缝宽达到6mm 及以上，在治理前需要确定裂缝的覆盖范围，全面剔除聚集在缝内的杂物，清理干净后填充并捣实，此处材料可选用砂粒式或细料式热拌沥青混合料，此后利用烙铁予以封口处理，最后在处理范围内均匀撒砂。

4 网状裂缝

网状裂缝对路面的危害较为严重，其裂缝数量较多，具有纵横交错的分布特点，导致原本呈完整状态的面层被分为多个小块，路面稳定性大幅下降。大量工程实例表明，网状裂缝的缝宽通常达到1mm 以上，缝距小于40cm，防治难度较大。

4.1 网状裂缝的成因分析

路基施工环节未做好压实处理工作，局部的压实度难以满足要求，其在后续使用中难以承受源自于上方的荷载，随之显现出裂缝；基层强度偏低，在通车时间逐步延长之下产生网状裂缝；施工材料质量不达标，例如沥青混凝土在储料仓内的储存时间偏长，导致其转为相对硬结的状态，抗变形能力明显不足，在车辆荷载作用下容易形成裂缝；未严格控制面层的厚度，在厚度不足时承载力偏低，产生裂缝；分层施工时层间的结合稳定性不足，形成“通道”，路面水分逐步下渗，破坏结构的完整性，形成裂缝，网状裂缝如图2 所示。

图2 网状裂缝现场

4.2 防治措施

4.2.1 预防措施

以施工质量要求为准选择优质的沥青材料，要求其具有耐低温、抗变形等多重特征，再根据设计配合比称量材料、拌制；摊铺施工前详细检查下承层的质量，不可出现局部裂缝、凹陷等问题，若下承层质量达标，可按照0.7～1.1L/m 的用量喷洒透层油，以便给后续面层摊铺创设良好的条件；实际摊铺及碾压阶段，控制各层厚度以及各项工艺参数，通过对先进施工技术的应用达到提质增效的效果。

4.2.2 治理措施

遇稳定性不足的结构层或是软弱层时，考虑到该部分承载能力不足的特点，应当及时清理干净，重新设置具有足够稳定性的结构层；若网裂是由于结构层积水而产生，则需精准界定存在网裂病害的面层，将该部分铲除，清理积水，再铺筑新混合料[5]；若局部路基的稳定性不足，上方路面也易产生网状裂缝，此时较适宜的是利用石灰处理路基，必要时采取注浆加固措施，处理深度无特定的要求，具体根据实际网裂病害程度而定，通常需达到20～40cm，待路基恢复稳定状态后，再按照要求施作基层和面层。