公路半刚性路面裂缝处理要点研究

李建霞

(山西省晋城北公路管理段，山西 晋城 048000)

0 引 言

半刚性基层路面出现反射裂缝的原因主要有两点，一是温度型裂缝，即所应用的半刚性基层在温度梯度以及温度应力影响之下发生收缩，当收缩产生的拉应力超过其抗拉强度时就会开裂，裂纹逐步向上反射到沥青路面形成裂缝。二是荷载型裂缝，即在车辆荷载的持续性作用下，导致半刚性基层开裂，裂纹反射到路面形成裂缝。经过总结发现，半刚性路面结构的反射裂缝多数是由温度型裂缝引发的。

1 反射裂缝的产生

1.1 温度型裂缝

该类型的裂缝主要有两种：其一，基层结构发生开裂后，在其表面铺设一层沥青罩面，在环境温度突然降低的情况下，基层结构的裂缝因为温度收缩变化而持续扩大，造成结构位移，产生拉应力，当拉应力超出沥青罩面层的抗拉强度时，就会造成面层开裂，形成低温收缩裂缝。其二，在昼夜温度相差较大的区域，基层结构的裂缝在热胀冷缩的持续交替影响下向上扩散，导致沥青罩面出现裂缝，形成温度疲劳裂缝[1]。

1.2 荷载型裂缝

2 反射裂缝的扩展

沥青面层出现的反射裂缝会进一步扩展而导致路面严重损坏，其扩展模式包括纵向扩展与横向扩展。

2.1 反射裂缝的纵向扩展

从断裂力学的角度分析，按裂缝的受力特点和位移特点，将其抽象化为三种基本类型，即张开型、剪切型、撕开型。温度应力导致的裂缝属于张开型，而车辆荷载导致的裂缝属于张开型与剪切型。当车辆行驶到接缝、裂缝正上方时，造成的是张开型裂缝，在接缝、裂缝的前后部位时，造成的是剪切型裂缝。在实际情况中，撕开型裂缝比较少见。在沥青面层厚度较大且温度比较低的情况下，张开型相对应的温度型裂缝一般都是出现在罩面层底部，然后逐步地扩展到罩面层顶部，形成对应裂缝。对于正荷载影响之下所产生的张开型反射裂缝，通常发生在罩面层底部，并且经过荷载作用垂直向上扩展。偏荷载影响下，剪切型反射裂缝在罩面层按照45°角向上扩展。在车辆荷载以及温度应力同时作用下，裂缝扩展的路径会相对比较垂直[2]。

2.2 反射裂缝的横向扩展

裂缝的扩展过程通常是在道路表面某些位置出现裂缝，然后快速向两侧横向扩展。在实际情况中，反射裂缝主要是在轮迹位置出现。同时，水分浸入、氧化、车辆荷载等环境因素常常会加速反射裂缝的横向扩展，在反射裂缝产生初期，即使裂缝扩展到整个路面宽度，也不会影响行车的舒适性。

3 工程实例

某公路项目长度为8 km，路幅宽度为52 m，设计为双向六车道。随着通行量持续增多，尤其是近年来很多大型、重型车辆上路行驶，导致路面结构发生严重的病害问题，尤其是裂缝发生率较高，对路面结构的性能产生非常严重的影响。经过对该路面进行全面检查，决定在原沥青路面上铺设沥青罩面层，以满足道路运行要求。

3.1 局部处理

灌缝：灌缝通常用来修补线状裂缝，在施工中，主要是通过灌缝机、高压热空气、吹风机进行灌缝施工。其施工材料为沥青、乳化沥青等。

挖补：在块状裂缝、龟裂问题处理时，将损害部位挖除，然后制备符合要求的沥青混凝土填补并压实。

3.2 改善罩面层性能

罩面层是工程结构的重要组成部分，通过改善罩面层性能，可以保证罩面层抗变形能力与抗拉强度合格，从而及时将车辆荷载消散。而有效地控制罩面层变形问题也是提高工程质量的关键。在中间夹层结构的设置中，需要重点考虑其力学性能，目前可以选择的结构形式较多，应用比较普遍的是SAMI层和土工织物夹层。中间夹层结构的关键是保证旧路面与沥青罩面层充分黏结，从而提升罩面层的承载性能与稳定性，延长其使用寿命。

(1)SAMI中间夹层

狭义的SAMI中间夹层主要是指橡胶沥青薄层，广义则是指应变吸收薄膜。在橡胶粉材料中加入一定比例的沥青材料，将大幅提升沥青薄层的软化点，从而保证其回弹性能符合工程要求。在SAMI的配置环节，需要综合分析水平应力参数，同时还要保证竖向荷载可以及时向下传递，防止沥青薄层发生严重变形的问题。

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(2)土工织物夹层

土工织物夹层的组成部分主要是土工材料与沥青，而沥青对于材料性能的影响较为直接。如果想要提升结构性能，可以采用聚合物沥青材料制作，既能够保证结构性能和指标得到提升，还能够降低项目成本，尤其是在现场条件较为特殊的情况下，比如环境温度比较低时，应用改性沥青材料可以全面提升抗冻效果。同时，土工织物的上下都铺设沥青材料，可以提升旧路面和罩面层的黏结效果，促进整体性能提升[3]。

3.3 设置防裂结构层

防裂结构层采用级配碎石或者沥青碎石材料，一是可以促进基层水分排出，二是可以预防半刚性材料基层出现反射裂缝，三是可以提升结构强度，四是可以降低项目成本。

3.4 沥青路面裂缝处理

一是根据裂缝损害的情况，选择灌缝施工方式，一种是开槽灌缝，另一种是直接灌缝。如果裂缝在10 mm以上，且边缘部位没有任何变形、散落、支缝，可以先进行内部的清洗处理，再直接灌缝施工。对于裂缝宽度在10 mm以内的情况，则需要先应用开槽机完成扩缝处理，再应用灌缝机往内部灌入胶液材料，将裂缝完全封闭。二是应用设备在缝槽内灌入密封胶材料，然后进行碾压施工，并且根据路面坡度，自高到低进行灌缝施工，然后采用密封胶喷洒其表面，让密封胶充分渗入裂缝。如果裂缝宽度在10 mm以上，灌缝后需要进行密封处理。裂缝宽度在10 mm以内，则采用多次间隔灌注的方法，施工时间相对较长。

3.5 混凝土路面裂缝处理

一是非扩展性表面裂缝如果宽度在0.5～10 mm之间，可使用开槽机扩缝，根据现场实际情况调节开槽机锯片，保证切入深度在1.5～2 cm之间，且应沿着裂缝走向进行切割，确保槽口整齐规则。

二是开槽扩缝工作结束后，及时清理现场，使用钢丝刷和吹尘机将裂缝内部的杂质、灰尘清理干净，保证裂缝两侧50 cm范围内干净整洁，黏结力满足要求。

三是胶液灌注施工中，必须严格控制灌缝机的走向，在第一次灌注5 min后，进行灌缝找平处理，且确保密封层结构合格。同时，确保胶液灌注的高度达到工程的施工标准。

四是对于非扩展缝局部宽度超过10 mm的情况，应用冲击钻沿着裂缝扩宽缝口，形成宽度为1.5 cm的沟槽，工作人员按照裂缝深度确定槽深，其深度应该小于板厚。混凝土碎屑必须全面清理，并采用压缩空气吹净处理，再采用砂浆灌入施工，并且振捣密实，然后抹平处理，最后需要对表面进行封闭处理[4]。

五是路面裂缝养护施工环节。灌封胶必须满足防水性、耐老化、环保性的要求，且具备较高黏结性和弹性。此外，还要保证温度适应性好，以适应不同环境的应用需要，在冬季灌缝施工中，灌缝胶不会出现断裂的现象。

六是开放交通。在工程施工结束后，需要在30 min内开放道路通行，可以在路面均匀地铺撒一层砂子或者石粉，能有效预防轮胎带动灌缝材料[5]。现场人员需要充分考虑天气情况，以确定具体的开放交通时间，从而保证道路通行的质量与安全。

4 结 语

反射裂缝是影响公路工程性能、关系公路交通安全性的重要因素，反射裂缝的产生多数是因为半刚性基层的干缩裂缝受到温度应力、车辆荷载的连续作用，导致其不断向上扩展。面层结构厚度以及基层结构的温缩性都会影响反射裂缝的扩展速度。一般来说，通过增加厚度，并且加入SAMI层或者级配碎石的方式，可以提高半刚性结构的性能，从而保证公路路面性能满足运营要求。