公路沥青路面裂缝养护技术分析研究

浙江省温州路桥工程设计所 / 黄晓帅

引言

裂缝是沥青路面的主要早期病害。对裂缝快速有效地进行处治，能抑制并延缓裂缝的发展，延长路面寿命，改善服务水平，降低长期养护投入。然而，由于裂缝成因多样，处治所用的材料、工艺和时机也应有所区别。目前上海地区裂缝处治水平参差不齐，随意性较强，缺乏统一、系统的处治措施，不利于工程验收和养护成本控制。因此，有必要对常用措施的处治效果进行分析，规范裂缝养护。

一、公路沥青路面裂缝养护必要性分析

要想得知公路沥青路面养护必要性，就必须对公路沥青路面裂缝的原因进行有效分析。在沥青混凝土公路使用当中，其基本设计寿命理想状态约为10～15年，但在实际使用当中，受各种因素影响，沥青路面在工程竣工3年内均会出现不同程度的病害问题。降低了沥青路面的生命周期，影响车辆正常通行，埋下安全隐患。最常见的早期破坏可详见路面的明显裂缝，裂缝条数增多，且不断分散，影响极为严重。沥青混凝土路面的裂缝分为“纵缝”以及“横缝”。“纵缝”形成与路径的密实度不良具有一定联系。在早期使用当中，车辆自身自带负载性，在压力施加下，路面会出现受力不均匀现象，出现沉降危害。在路基半填半洼处出现裂缝。此外，沥青混凝土在搅拌、铺筑过程当中，未能进行良好处理，导致其连接性不良。在车辆运行当中，荷载力加重，出现裂缝。而“横缝”主要分为“荷载性裂缝”以及“非荷载型裂缝”。在路面设计当中，路面设计不合理或施工设计不达标，均可以导致发生荷载性裂缝。由于超负荷载，对于路面的碾压使沥青层出现内力集中，引发裂缝。非荷载性裂缝是横缝的主要病害，其主要由于沥青表面受温度影响，呈现“热胀冷缩”，诱发裂缝。多发生在北方寒冷月份，如11月～次年2月期间。沥青路面出现严重裂缝后，如相关部门未采取有效的治理措施，将会导致水分（如雨水，雪水等）渗透至路面裂缝，由裂缝延伸至基层，导致整体出现翻浆、不均匀沉降等危害。使沥青公路的承载能力受到严重影响，降低沥青路面的荷载能力。同时，也会增加路面维修养护成本，使人力、物力、财力等出现比较严重浪费。因此，通过分析裂缝形成的原因，便可以对裂缝的不同类型以及形成方式产生详细认知，并在后续养护当中，选择合理有效的养护方式，完成路面裂缝的有效修复。提升公路的整体使用效率，增加其生命使用周期，降低安全隐患，为公路的后续良好运作奠定坚实基础。

二、路面裂缝产生的原因

（一）车辆荷载长期重复作用

通过分析发现，该段高速公路的路面裂缝主要分布在主车道上，且裂缝纵横交错，甚至出现了网状裂纹，这间接表明车辆荷载长期重复作用是引发路面裂缝的原因之一。一般情况下，裂缝病害多发生在春季、秋季，这是由于春秋季节多雨，雨水易淤积在低洼路面，在排泄不通的情况下会逐渐渗透到沥青混凝土路面缝隙中，进而渗入沥青结构，降低路面的承载力。此时，若高速公路承受较大的行驶荷载，就会导致已经渗入沥青结构中的水分流向底层，从而引发路面裂缝，造成严重的网状、龟裂裂缝等。

（二）公路路基工程质量影响

在公路项目建设过程中，若路基填土环节的压实作业不规范，会导致压实度不足以及路基填筑不均匀。通车运营后，一旦路表有水分渗透，路面极易出现明显的沉陷，进而引发纵向裂缝。

（三）公路路面养护方案影响

当前，某些地方的公路管理部门仍存在明显的“重建轻养”观念，该高速公路项目所属的公路管理部门即是如此。具体表现为：在公路工程建设环节投入较多，在建成之后的养护环节投入较少；公路养护资金投入不足，没有及时引进新技术、新材料，养护管理水平较低；没有树立预防性养护理念，导致公路在通车运营初期出现了不同程度的裂缝病害。

三、公路沥青路面裂缝养护技术分析

（一）使用路面贴缝的技术

路面贴缝技术采用“PRC-WIII型复合剂”，此材料具有流通性较强的特点。在裂缝修补当中，其可以达到有效渗透，填补效果极为理想。此外，作为高分子聚合物，其对沥青路面的裂缝具有一定的再生还原效果，可以有效增加整体路面的粘合性。该技术可以对裂缝进行放样处理，利用石笔进行标注，随后通过相关的喷机对裂缝进行烘干处。当裂缝壁的温度能够达到灌装要求时，使用灌装机进行材料灌注。随后，通过人工方式结合纤维布利用橡胶锤，对产生气泡的地方进行锤打，释放空气，以保证裂缝的密封性。

此外，也可利用改性沥青养护剂进行灌缝，可以对裂缝小于3mm左右的病害较为适用，当养护剂进入到裂缝后，会使裂缝渗水率降低3%，有效延长整个沥青路面的使用寿命。在使用该技术时，可以利用吹风机对裂缝进行喷气清理。随后，利用水壶或注射器，将养护剂灌入裂缝之中，在表面撒许少许的沙砾养护，2h后即可开放使用。同时，对整体的使用状态进行测量，以确保沥青公路路面裂缝的荷载能力。科学选取防裂材料，可以有效保证基层质量。选取抗裂性能优良的原材料，对沥青基层进行优化，可以将后续伸缩裂缝的出现降至最低。

（二）灌缝材料

目前普遍使用的填缝材料有3种：其一是热灌式橡胶沥青，因其价格低廉、对施工要求相对较低而被广泛采用；其二是有机硅树脂，由于其黏度大，不易充分渗入裂缝，且对施工条件要求高，相对费时、昂贵而使用较少，一般用于新路的裂缝填封；其三是冷灌式填缝料，一般以乳化沥青为基本物质，适用环境广泛，可用在潮湿、有灰尘的路面，因此应用也较多。

（三）实施开槽灌缝的技术

开槽灌封技术可以使用专业的开槽设备，对沥青公路设置宽度不小于1cm，深度1～3cm的人工槽，使用开槽机对裂缝进行有效修补。使用补胶枪加热至适宜温度后，将修补剂灌入准备好的人工槽中，实现对沥青路面裂缝的有效修补实施。开槽灌缝技术在前期虽然需要投入一定的资金，但修复工作极佳且，可以极大的延长沥青路面使用年限，值得推广使用。在进行灌缝时，材料与周边存在一定温差，因此，必须选择合理的开槽截面尺寸，且二者比例（如深宽比）不应超过2:1。在进行开槽灌缝技术时，必须满足以下几点要求：

1.根据路面的实际情况以及施工规范，对施工路面进行封闭，以防止外来车辆进入。

2.对开槽机以及灌封机等设备进行检修，以确保其可以正常运转。

3.按照设计标准，对裂缝进行开槽作业，以确保开槽尺寸的合理。

4.用吹风机对槽内及周围的杂物进行清理，清理范围可定为10m，做好准备。

5.灌缝工作作为最重要的工作流程，需要对胶体进行高温加热。等温度到达一定要求后，将修补胶从加热枪喷头喷出，灌入开槽中，以确保胶体可以有效渗透。同时，还应在裂缝两侧铺设0.1m左右的密封层，以确保密封效果。

（四）沥青面层横缝处理

公路的沥青混凝土面层设计分为上面层、中面层、下面层，尤其注意的是3层的施工横缝不能重合，要有3～5m的错缝距离，施工纵缝要留在标线处。沥青面层施工最好是不间断进行，但考虑到天气、机械和人为等因素影响施工横缝的产生是在所难免的，那么，如何处理好沥青混凝土面层的横缝显得尤为重要。

（五）灌入改性沥青。

处理干线公路沥青路面裂缝病害时，可使用改性沥青养护剂，其适用于尺寸不超过3mm、渗水率3%以下的路面裂缝。可将改性沥青养护剂直接灌入路面裂缝中进行路面养护、修补。

注意事项：

1.应封闭施工路段，禁止车辆通行，且应设置醒目的安全标志，以作警示；

2.应彻底清理裂缝，可使用吹风机吹出杂物，也可利用铁钩等设施处理杂物；

3.利用注射器将养护剂灌入裂缝中，灌入后应在其表面铺设少量砂，待2h后再允许车辆通行。

（六）龟裂处治

如果沥青路面龟裂程度严重，出现大面积松散脱落，但基层变化不大，重新恢复油面层即可，否则应对基层挖补处治后再重铺油面层。如果沥青路面的龟裂未出现松散脱落，可洒油法或刷油法封住裂缝，以防止表面水渗入基层。其中洒油法适用于大面积龟裂，刷油法适用于小面积龟裂。

（七）灌缝设备

从灌缝设备来说，我国自动化程度不高，质量水平参差不齐。而国外则在这方面获得了不少研究成果，已开发了系列化的专业设备，包括石屑撒布机、灌缝机、扩缝机、扫缝机、喷吹枪等。此外，美国在SHRP项目中，还开发了一种能够自动检测、绘制、跟踪和封堵道路裂缝的填路机器人实验样机。

四、结语

综上所述，就沥青路面而言，其在使用过程当中出现裂缝为正常现象，此现象不可避免。如何减轻此现象所带来的危害是当务之急，因此，必须就公路沥青路面裂缝养护进行有效管理，以保证路面基层尚未破坏时进行有效处理。采取开槽灌缝、贴缝等技术，均可以得到优异的使用性能。对沥青路面裂缝的成因养护等进行介绍，可以全面提升相关部门对沥青路面裂缝的养护基础认知，从而提升沥青路面平整度，延长沥青道路使用年限，降低其后续的养护成本。