半刚性基层沥青路面裂缝防治措施

周叶飞

摘 要：当前，我国沥青路面90%以上均为半刚性基层，此类路面设计使用年限多为15年，但在行车荷载和自然因素的反复作用下，很多公路通车2、3年便会产生不同程度的病害，其中半刚性基层沥青路面裂缝最为普遍。本文依托某具体工程，在充分了解裂缝形成机理的基础上，提出了具体的防治措施。

关键词：半刚性基层;沥青路面;裂缝防治

1 工程概况

某公路工程为双向六车道，为半刚性基层沥青路面。本工程建成通车多年，在大交通量和环境因素的作用下，虽仍具有较好的整体性，但路面裂缝问题较为严重，通过现场调研发现，本路段裂缝类型包括：纵向裂缝、横向裂缝、龟裂、网裂等。局部路段需进行结构性修复，对行车舒适性和安全影响较大。

2 裂缝形成机理

2.1 水泥稳定碎石基层裂缝形成机理

半刚性基层的主要组成材料包括：细集料、骨料、无机结合料等，半刚性基层是指通过各类原材料均匀拌和后碾压成型的一种板体结构。因为混合料材料存有一定缺陷，内部材料分布不均，在外界荷载和温度等因素影响下很容易出现受力不均现象，甚至会形成疲劳应力。这种情况下，在应力集中位置极易产生微裂纹。随着路面使用时间的不断增加，路面病害将进一步加重，甚至逐步扩展为宏观裂缝，贯穿整个路面基层，最终出现基层裂缝。

2.2 反射裂缝形成机理

基于材料自身缺陷，加上行车荷载和自然因素的影响，水泥稳定碎石基层施工后极易产生受力不均情况，进而形成裂缝。一般来说，当半刚性基层内部已产生裂缝的情况下，铺筑沥青面层后，基层裂缝顶端将直接接触沥青面层底部，在汽车碾压作用下，不仅会产生应力集中现象，还会出现应力消除情况，此时沥青路面在疲劳应力的作用下，微裂缝将进一步扩展，反射到沥青面层，产生反射裂缝。

2.3 沥青面层裂缝形成机理

由于混合料拌和不均匀，沥青混凝土内部将会形成大量微裂缝，在行车荷载和自然因素影响，沥青路面内部裂缝部位将形成应力集中。待外部荷载卸除或温度改变，应力集中则会消除。反复循环作用下，极易产生路面疲劳应力，进而产生疲劳裂缝，并向沥青面层扩展。

3 半刚性基层沥青路面裂缝防治措施

综合分析本路段裂缝病害情况，病害产生原因主要在于材料本身老化、设计和施工不合理，加上重载超载问题严重，在自然因素的长期作用，导致半刚性基层沥青路面病害加剧。为了有效遏制病害发展，常用的养护维修方法比如裂缝填封、沥青路面再生、稀浆封层、薄层罩面等等。但此类维修养护方法治标不治本，无法根治基层和土基病害。基于此，本文决定采用高聚物注浆法进行半刚性基层沥青路面裂缝防治。高聚物注浆技术是指采用多组分高聚物树脂材料，向路面病害处注入，材料在路面结构内将产生化学反应，迅速膨胀，形成强度较大的高弹性模量固体，从而起到填充、加固的作用，最终达到提高路面强度和路面整体性的目的。相比其他材料，高聚物材料密度低，仅有150 kg/m3～800 kg/m3，不到水泥或沥青的10%。基于这一特点，在养护维修后附加应力极小。同时，高聚物材料在发生化学反应后，其体积将迅速增大，可以将基层内松散、脱空部位充分填充。此外，高聚物材料防水能力强，即便在潮湿环境下，影响也不会太大。一旦材料固化，即可防止水体渗透，能够及时封闭路面裂缝。施工中，具体施工工艺流程如下：

3.1 施工准备

施工前，还应按照施工设计要求和质量标准，验收底基层的质量，要求将平整度、压实度、强度、高程等作为验收的重点。若在验收过程中发现不符合规定的地方，需及时进行处理，保证底基层施工质量。同时，还要指派专人巡查摊铺区域前后路段，清理干净施工作业区域内的杂物、障碍物等，保证运输车辆和施工机械设备通行顺畅。

3.2 注浆位置

注浆扩散半径等因素会影响注浆间距，在确定注浆位置时，必须合理控制注浆间距。注浆孔布设时，针对裂缝病害位置，应沿裂缝两边进行注浆孔布设，注浆孔和裂缝保持一定距离，为0.3 m左右。沿缝间距为1.25 m，按照交叉布置。为确保钻孔位置准确无误，可进行一定标注，为后期注浆施工提供方便。

3.3 钻孔施工

钻孔施工中，可长短钻配合，第一，先短钻施工，时间为40 s～65 s;第二，后长钻施工，时间为70 s～140 s。同时要做好钻杆轴心偏差工作，保证钻杆可以垂直钻入。钻进施工中，不得出现钻杆和钻头随意摇摆现象，避免破坏孔壁。待钻至指定位置，需及时清理出钻渣，避免因为钻渣过多对注浆效果造成不利影响。

3.4 注浆施工

按照高聚物注浆技术要求和施工现场具体情况，按照设计要求配制注浆材料，保证配合比准确。为避免混合料沉淀、离析、结块，需均匀搅拌注浆材料。随后下注浆管，将注浆管置于基层中间。注浆时，要注意观察注浆管连接是否松动，若出现问题，需及时停止注浆，待修复后再次进行注浆，避免压力注浆环节出现漏浆、管道破裂等问题。注浆时，借助于出料管将高聚物材料运送到枪口处进行注浆。通过注浆可以快速填充裂缝区域，加固整个沉降区域，有效修补裂缝等病害。注浆材料注入后，将会迅速发生化学反应，材料从液态快速转化为固态，体积膨胀填充空洞、裂缝，并能排除积水积泥。

3.5 封孔

为避免雨水渗入破坏路面，改善路面使用性能。必须在注浆后及时进行封孔处理。封孔时一般可采用沥青、密封胶等材料。若采用密封胶需加热处理，温度不宜超过210℃。待结束后，需及时清理干净施工现场，不得污染路面。待检查施工现场情况满足规定要求后，才能开放交通。

4 半刚性基层沥青路面裂缝注浆检测评价分析

4.1 注浆效果无损检测评价分析

为了检验半刚性基层沥青路面裂缝注浆效果，本文采用了无损检测法，即落锤式弯沉仪。该设备是路面结构强度无破损检测仪器，其工作原理是利用微机控制系统操作液压缸，将落锤提升到一定高度自由下落，击打荷载载盘，从而对路面施加脉冲荷载。通过设置不同落锤高度、质量获取路面弯沉盆，并對各处变形及最大位移值进行测定。相比其他弯沉检测方法，落锤式弯沉仪更方便、测试迅速、结果精确。

本工程通过测定注浆前、后的弯沉值，可获取路面强度。主要在道路右侧轮迹带布设测点，路况良好路段，测点间距可适当加大，设为15 m左右。裂缝病害较为严重路段，测点间距则需加布设，间距可定为10 m，为了保证测点清晰可见，可通过喷漆的方式进行准确标注。本工程注浆前后路面共设30个测点，注浆前弯沉值为87.7 μm～222.3 μm，注浆后弯沉值范围15.7 μm～98.7 μm，具体情况如表1所示。

由此可见，相比注浆前，注浆后平均弯沉值较小，降幅较大。根据设计要求，本路段设计弯沉值为207×10-3 mm，注浆前，针对本路段进行弯沉检测，最大弯沉、最小弯沉值分别为222.3×10-3 mm、87.7×10-3 mm，本路段的PSSI、SSI值分别为98.4、0.984。按照现行公路养护技术规范要求，注浆前路面强度系数仍可满足规定要求。由此可判定，本路段无需进行强度养护。但在实际检测中发现，即便路表未见明显病害，弯沉值不大的情况下，仍存在较为严重的路面结构内部积水问题。为此，针对易积水路段，注浆施工后，仍需按照高要求提高路面强度。通过注浆前后弯沉检测值情况分析，最终提出高聚物注浆弯沉控制标准，具体如下：（1）注浆前路表弯沉值：路面设计弯沉值<注浆前路表弯沉值<300 μm。（2）注浆后路表弯沉值：弯沉比>1.0，平均值降幅超过30%。

4.2 开槽破碎检测分析

（1）A面层无破损处开槽检测。本路段面层无破损，目前高聚物注浆施工已完成，通过风炮机等设备开槽处理，尺寸为50×100×55 cm，主要对槽内浆液扩散情况进行详细观测，从而评价注浆效果。经观测可见，本路段基层长期被水浸湿，较为松软潮湿，未见积水、渗水等情况。开挖至槽底55 cm深度，可见一层片状黄色高聚物浆材料，且位于上下基层中间部位。

（2）B路肩开挖注浆检测。在本路段路肩处进行排水盲沟开挖施工，经观测，有一层薄状黄色高聚物浆材存于上基层底部。高聚物浆液从直线与盲沟直角相距1.5 m处的注浆孔注入，可见盲沟直角处、上基层中部口均有浆液渗出。由此表明，该方案具有可行性。

5 结束语

綜上所述，半刚性基层的优点在于抗压、抗弯强度高、稳定性好、刚度大等，但在长期实践中发现，半刚性基层膨缩系数较大，极易产生收缩裂缝，引发面层反射裂缝。当水渗入基层后排除难度大极易引起路基路面损坏。加上重载交通作用下，强度、力学性能下降迅速，只能通过挖除换填处理。为此，半刚性基层沥青路面裂缝处治是当前亟待解决的一大难题。

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