公路路面反射裂隙养护治理技术研究

肖德理

（中虔建设集团有限公司,江西 赣州 341000）

0 引言

路面下方地质构造或工程结构稳定性不足，在基础施工缺陷、环境温度、地质变化、地下水位变化、超负荷交通轴载或者地下管线应力应变的作用下，形成基层结构失稳移位，逐渐发展至路面表层结构开裂，工程上称为反射开裂，其裂隙即为反射裂隙。路面反射裂隙如果得不到及时修补，会进一步扩大和加剧路面损坏，对道路使用寿命和行车安全造成影响。因此防范路面反射裂隙，对已经发生反射裂隙的路面进行定期养护维修，对控制反射裂隙的形成和发展至关重要。

灌缝处理+防裂贴+新罩面是常见的一种路面反射裂隙养护处理方法，但其中的防裂贴方法存在黏贴结合力和持力不足的问题，处治后不久就可能发生脱贴、撕裂或再度破碎等病害；灌缝和罩面处理方法如果致裂源治理不足，不久还会发生结构性反射开裂；对开裂路面进行结构翻新铺筑，难免出现措施超度，经济性不足，较大工程量和工期对繁忙的公路交通需求构成不利影响。针对这些问题，案例公路在面对路面反射开裂治理中，采取特配浇注式沥青复合料技术，保持了灌缝处理的简易和快捷，也无须防裂贴和新罩面的加大投入，是路面反射裂隙养护治理的一种有意义的技术尝试。这里结合工程应用，梳理介绍相关技术内容，希望对同类工程应用提供技术参考。

1 工程概况

某公路全长117.5 km，双向四车道，半刚性基层沥青路面。建成通车后经过一段时间的运营，由于重载车辆多和交通量大，导致路面多处发生严重的反射开裂病害。为恢复路面质量，需要对反射开裂较严重的相关区段进行养护维修。初期部分区段曾采用灌缝加防裂贴治理技术，但总体效果不佳，部分防裂贴也因黏结效果不佳而脱落，治理后部分裂隙仍继续发展。为了彻底解决反射裂隙治理问题，技术部门在试验基础上，提出并实施了特配浇注式复合料治理技术，较好解决了路面反射裂隙快速养护治理问题。

2 浇注式沥青复合料设计

2.1 原材料

（1）沥青。为了提升胶浆性能，采用超高黏改性沥青，其主要技术指标见表1[1]。

表1 超高黏改性沥青的主要技术指标

（2）集料。粗细集料选用地产辉绿岩，主要指标见表2～3。

表2 粗集料主要技术指标

续表3 细集料主要技术指标

指标项单位规范标准 试验结果 试验方法表观相对密度—≥2.52.93T0316棱角性%≥3037T0344坚固性%≥1216T0340针片状%≤1511T0312

表3 细集料主要技术指标

（3）填料。选用地产石灰岩矿粉，主要指标见表4。

表4 石灰岩矿粉主要技术指标

2.2 浇注式沥青复合料配合比设计

（1）矿粉分配比例设计。集料通过量（pi）与粒度（di）之间的关系应该符合下述关系式。

式中，D——矿质复合料的最大粒径；n——试验指数。研究表明，n通常在0.3～0.7 区间是矿质复合料的合理范围。当n=0.45 时，复合料的密度最大。级配范围相关粒度通过率计算结果见表5。

表5 级配范围相关粒度通过率

研究显示，超过4.75 mm 粒度的粗集料对构成稳定骨架较为重要，而细集料对构成稳定骨架贡献并不大，还易干影响骨架的稳定性。为防止主骨架稳定性受细集料的不利影响，可采取间断级配方式。因此该设计采取4.75～9.5 mm 和9.5～13.2 mm 两个粗集料粒度区间来开展骨架结构设计。计算结果显示，矿粉填充比例9.8%，其他集料比例90.2%。按照不同粒度占比分配矿粉含量，折算结果表明，上述两个区间的粗集料粒度的比例为62.7 ∶37.3[2]。

（2）复合料配合比设计：①粗集料比例，（4.75～9.5 mm）：（9.5～13.2 mm）=62.7 ∶37.3，构成复合料骨架结构。②沥青密度ρa；粗集料毛体积密度ρb，压实条件下堆密度ρsc，压实空隙VCADRC；填料密度ρp；间隙率为Vv，粉胶比r即填充料与沥青料的质量比。根据密度测试，级配碎石条件的毛体积密度为2.91 g/cm3，压实下堆积密度为1.86 g/cm3；石灰岩矿粉填充料密度为2.73 g/cm3；通常最优粉胶比在0.8～1.2 之间。

（3）压实粗集料空隙率为：

式中，ρb——碎石毛体积密度（g/cm3）；ρsc——粗集料的堆积密度（g/cm3）。

（4）记qp、qa、qs，分别为复合料中填料、沥青和集料的用量百分比，它们满足下述关系式：

（5）粗集料空隙的体积与胶浆体积相当，它们满足下述关系式：

式中，Fd——填充度（%）；Vv——复合料空隙率（%）；pb、pa——碎石毛体积密度和沥青密度（g/cm3）。

（6）假设沥青胶浆对粗集料空隙可以达到100%的填充度，则沥青用量为：

根据上述步骤，可以计算出理想状态下，即沥青胶浆对粗集料空隙可以达到100%的填充度的沥青和填料用量。如果需要表面结构处理，则需要在此基础上适当增加沥青和填料用量。

3 路面反射裂隙养护处治方案

主要两种处治方案，即T 形开槽和矩形开槽方案，具体见表6。

表6 路面反射裂隙病害养护处治方案

4 浇注式沥青复合料施工工艺要点

4.1 施工设备

（1）Cooker 运料车。复合料运输途中需要持续搅拌还需要采取保温措施，以防止热量流失。Cooker 运料车是集运输、保温和在途调拌于一体的专业工程装备，在充分保温的同时，能够以同轴旋转叶片向材料施加剪切力，以避免复合料运输途中发生离析。Cooker 运料车总体包括三个部分：料仓系统、加热系统和复合料调拌系统。为了保证施工的顺利进行，在施工作业前，需要对搅拌系统和加热系统进行全面的清洗和检查，以免在运料过程中临时出现问题，影响运料质量和工程进度。

（2）铣刨机。对存在反射裂隙的路面用路面铣刨机进行开槽处理。案例工程使用的是国内某筑路机械有限公司生产的一款小型路面铣刨机，其最大铣刨深度可达到18 cm，铣刨宽度则达到50 cm。该设备具有体积小、方便操作和铣刨效率高等优点，非常适合用于路面小型反射裂隙的开槽操作。

（3）辅助振动器。处理反射裂隙需要有振动装备辅助施工，开槽浇注的作业面不大，所以应配备一套能够根据需要配置振动频率和方便人工控制操作的小型振动装备，以便开槽浇注以及边角压实处理应用。

4.2 工前准备

（1）提前准备拌和场地和用于调制浇注式沥青复合料的沥青、矿粉和集料。选择拌和场地要参考运料车在途时间。为方便拌和过程中的上料操作，材料存放位置要尽可能靠近拌和楼，并且堆放要做好垫底和覆盖处理，防止雨淋、水淹、受潮或阳光曝晒。

（2）与有关方面协调，采取封闭交通措施。强化现场交通管理，在入口和重要节点区域设置警示标志，实施交通监管，引导车流，保证现场作业安全。

（3）清理路表。清理反射裂缝及周围的泥土、碎屑和浮尘，避免作业时混入、污染复合料，影响新路面施工质量。

（4）布设现场控制线。根据需要处理的反射裂隙的长度，在其两侧25 cm 范围配置控制线，以利于刨铣机对反射裂隙精准开槽[3]。

4.3 工艺要点

（1）反射裂隙区域开槽。以铣刨机开槽。在裂隙治理控制线范围内，以反射裂隙及影响位置为中线，沿裂缝左右两端按照规定标准进行开槽操作。根据交通量、裂隙宽度、环境条件以及充填材料性能等因素，可以适当调整开槽填充的宽度和深度。完成开槽操作后，槽缝及现场附近要进行清理。可先用扫路机或铲子处理碎石，再用风机、吸尘器等清理槽缝，确保槽缝及周围无碎石、泥土和尘土，确保槽缝及周边清洁。然后可进入喷播乳化沥青操作。

（2）浇注式沥青复合料的配制与运输。按照前文介绍的材料配合比进行材料配制。首先将混合温度设定为220 ℃，搅拌时间设为90 s，将原料加热后在拌和楼进行充分混合。复合料混合配置完成后，装车运输，以确保复合料具有良好的流动性。为确保复合料到达施工现场时仍保持在规定温度范围内，运输过程中运料车应开启加热功能，适时控制料仓温度，以确保复合料达到施工要求的温度。复合料到达施工现场后，温度应保持在220 ℃以上，以确保其质量符合工艺要求。

（3）复合料浇注。在进行复合料浇注时，需要将Cooker 车停放在开槽位置的中间。因为该浇注式沥青复合料的流动性较好，只需将出料口对准槽缝，经人工简单辅助，便可填满槽缝。填满后马上停止出料，料车驶离，为后续操作提供空间。对于需要具有较高抗车辙性能的路段，如果需要进行较厚的浇注，可以采用分层浇注工艺，以保证复合料的骨架结构紧密。

（4）整平处理。在复合料完成浇注后，浇注面需要进行整平处理。

（5）振动压实。为了增强复合料的骨架结构，提高整体强度，需要进行振动压实。为了使处治后的材料更紧密，需要采用专门设备进行辅助振动。振动压实从缝槽一侧开始，单次压实不要停顿，匀速向另一侧推进。

（6）冷却后交通开放。按照沥青路面施工规范要求，热拌沥青复合料路面需要等待铺摊层完全自然冷却，待复合料表面温度降至低于50 ℃以后，才可以交通开放。试验显示，该浇注式沥青复合料的降温趋势如图8 所示。温度从220 ℃降至180 ℃需200 min，温度从220 ℃降至50 ℃需7.5 h。可见，完成浇注施工后，至少需要经过7.5 h 的交通封闭后才可以开放交通。

（7）进行质量跟踪观测。对已完成裂缝处理的区域定期进行质量跟踪观测，以检查是否出现车辙，并观察修复界面的防水性能是否良好，发现新问题时技术跟进处治解决。

5 结语

基于工程应用案例，探讨介绍了公路沥青路面反射裂隙的养护治理技术。从主要材料组分的指标状态、沥青复合料配合比设计两个方面，介绍了浇注式沥青复合料设计状态；介绍了路面反射裂隙养护处治方案，案例主要采取了两种处治方案，即需要T 形开槽和矩形开槽方案；从施工设备、工前准备、工艺流程、工艺要点四个方面，分析了浇注式沥青复合料施工工艺要点。该治理技术可以按普通复合料的生产工艺进行复合料配置生产，技术简易。采用机械化操作，施工效率高。特配浇注式沥青复合料技术，保持了灌缝处理的简易和快捷，也无需防裂贴和新罩面的加大投入，可以大大增加反射裂隙的穿透层厚度，极大延缓发生治理后再反射开裂问题，施工工期短，降低养护工程对公路营运的影响，具有良好的路面养护工程应用效率和经济社会效益，是路面反射裂隙养护治理的一种有意义的技术尝试。