公路工程半刚性路面裂缝处理

王文、胡丽萍

（1.吉安市公路建设和养护中心峡江分中心，江西 峡江 331409；2.吉安市公共资源交易中心万安分中心，江西 万安 343800）

0 引言

采取科学的手段对反射裂缝进行处置，是公路工程高质量建设施工中面临的重大问题之一。在半刚性路面裂缝处理的阶段中，要全面地利用科学手段减少反射裂缝问题出现，这样才能全面提升路面工程的质量。

1 反射裂缝的形成机理

反射裂缝形成可以分为两个阶段：第一个阶段是反射裂缝形成的阶段；第二个阶段是裂缝扩展的阶段。

1.1 反射裂缝的产生

1.1.1 温度型反射裂缝

其一，在开裂的路面基层或老旧路面铺设沥青混凝土面层以后，在冬季出现突然降温的情况，此时的路面结构就会受到温度收缩产生的拉应力影响出现裂缝问题，这种裂缝类型又可以称之为低温收缩裂缝；

其二，温度疲劳裂缝。这种裂缝的发生区域通常在昼夜温差比较大的地方。在开裂基层或老路面上铺设沥青材料，在受到温差影响下裂缝会从路面结构地层开始形成，一旦路面底层产生裂缝，裂缝会随着温度的上升而扩大。

1.1.2 荷载型反射裂缝

对于荷载型反射裂缝而言，在车荷载经过裂缝或接缝时，会在面层中产生一定的应力影响，会给路面结构造成破坏，荷载反射裂缝的应力影响可以分为三个阶段：

一是轴载位置靠近裂缝或是接近接缝位置时，裂缝与接缝两侧会出现一定的相对位移，位移变化会导致沥青面层出现剪切应力；

二是当轴载位置处于裂缝与接缝顶面时，两侧的相对位移较小时，路面沥青层会受到弯拉应力的影响；

三是轴载驶离接缝位置时，会在沥青面层中产生与首次方向相反的抗剪应力。此时，沥青面层就会承受来着正反方向的弯拉作用，在这种条件下会直接引起发射裂缝形成，同时对于荷载也会出现变化，导致反射裂缝扩大。

1.2 反射裂缝的扩展

对于反射裂缝而言，该类裂缝的产生到破坏路面结构，其均要经历过一个裂缝扩展过程，以下对反射裂缝的扩展过程进行分析。

PPP投资型项目执行中，忽视加强施工合同管理。也没有认真履行施工合同各项规定，对各参与方的权利和义务没有明确。此外，整个PPP投资型项目实施过程中，也没有认真履行自身权利和义务，甚至出现违约现象，未能严格遵循合同规定，制约项目建设效益提升。

1.2.1 反射裂缝的纵向扩展

从裂缝断裂角度分析，裂缝的扩展可以归纳为三种位移模式：第一张开模式；第二剪切模式；第三撕开模式。其中，张开模式主要代表了温度应力给反射裂缝造成的影响；而张开模式与剪切模式则是行车荷载对反射裂缝造成的影响。车辆在经过裂缝位置时，就会以张开模式引起反射裂缝；此外，在正荷载作用下张开模式主要体现在面层底部，并且在周期性荷载影响下会以垂直方向扩展。同时，在偏荷载作用之下，发射裂缝的扩展路径需要经过剪切模式在罩面中向上扩展，扩展的路径通常是在罩面层45的位置。

1.2.2 反射裂缝的横向扩展

对于裂缝的发展过程而言，首先在道路结构某个位置，然后向着周边区域扩展。通常情况下，反射裂缝的出现位置都是在轮迹的周围，同时在受到环境因素（气候、车辙）的影响下发射裂缝的扩大速度会增加。当出现裂缝病害，相关的水会进入结构层中，此时反射裂缝就会加快扩散速度，严重的还会贯穿整个路面结构，给车辆的通行以及安全性造成一定影响。由于我国的气候温度不同，不同区域的温度变化存在差异性，各个路段的车流量与路面结构性质存在不同，由此可知反射裂缝的形成影响因素较多：可能是温度引起、可能是荷载作用引起、可能是施工不到位引起。但是不管由于何种因素引起的裂缝，反射性裂缝的扩展形式都是以横向方向扩展的居多，竖向扩展的非常少。故而，在半刚性路面裂缝处理时需要了解反射裂缝的形成机理，采取有效的方法进行控制。

2 工程概况

某高速工程全长35km，该路段由于交通流量较大，过往的重载汽车数量较多，这就导致半刚性基层结构病害出现，同时在各种因素影响下一些路段不同程度地出现了较为明显的沉陷病害与路面裂缝病害问题。在该工程中通过实地考察发现反射裂缝宽度均在0.5cm 左右，按照反射裂缝的分级要求，可以将此类裂缝划分为两个等级，即：轻度裂缝；重度裂缝。在项目开展中为了能够合理处置反射裂缝，选择高聚物注浆方式与自粘贴缝带的方式进行裂缝处理。

3 反射裂缝处治方法

经过深入观察和分析，了解到公路半刚性基层沥青路面的反射裂缝分布特点，发现这种裂缝为动态变化的，如果路表持续有车辆通行会产生较大的荷载作用，还有外部环境侵蚀和影响，反射裂缝的宽度会不断的增大，进而引发严重的松散、破碎等问题。因此，考虑到半刚性路面裂缝造成的影响，本文对轻度反射裂缝与重度反射裂缝的处理进行分析，具体如下叙述。

3.1 轻度反射裂缝的处治

在裂缝宽度处于5mm 以下时，认定为轻度反射裂缝，并且在裂缝边缘并未存在明显支缝、碎裂等问题。对于轻度裂缝处理，首先应选择使用注浆法以避免裂缝宽度进一步的扩大。要想使得公路裂缝处理效果得到提升，规避不利影响因素，需要综合分析现场情况合理优化施工工艺改进施工流程，切实提升裂缝的处理效果。在目前的裂缝处理中，相比传统水泥注浆法来说，在公路路面中应用高聚物注浆材料取得的裂缝处理效果较好。在高聚物注浆操作时，首先做好材料的拌和，而后采取特殊的设备将材料灌入其中，操作时只需要将其在裂缝出现的位置进行填充即可，填充完毕以后要使用抹板刮平。高聚物注浆材料是一种非水反应类高分子聚合物，施工后路面结构强度提升明显。由于高聚物材料的膨胀性、防水性都比较高，所以处理反射裂缝优势明显。

3.2 重度反射裂缝的处治

如果是半刚性基层沥青层结构形式，其出现的反射裂缝问题会变得更加的严重，同时还会存在唧浆、沉陷等问题，这就表示基层结构损坏已经非常严重。在此类病害处理的过程中可以采用低聚物注浆料进行施工，具体操作时将材料制备好，而后将其注射到路面结构当中，使结构中的缝隙得到全面的填充，这样就能促使路面结构的水分排出，能够减少水分渗透引起的各种裂缝问题。

4 反射裂缝施工要点

在路面反射裂缝施工中，高聚物与低聚物注浆施工工艺是比较相似的，都是先确定具体的注浆施工路段，然后进行注浆孔测量、方向确定，再进行钻孔、注浆、封孔等环节作业。施工后进行注浆施工效果的检测，完成表面清扫处理达到表面质量的标准要求。

4.1 布设注浆孔

注浆孔设置对于裂缝修补的效果存在直接的影响，首先应用先进的探地雷达设备进行半刚性基层结构的检测分析，确定是否存在疏松、含水量超标等严重的问题。根据现场情况，在裂缝两侧适当的位置上，设置注浆孔，一般为纵向1.5m、横向1.25m 为施工标准，通常要设置3～4 排注浆孔，具体如图1所示。

图1 注浆孔布设示意图

在现场钻孔设置中如果无法避让裂缝，需要在距离裂缝0.25m 的位置上进行注浆孔布设，同时按照1.25m 作为间隔距离布置。如果在注浆孔周边存在有唧浆的病害问题，现场人员应设置梅花形的形式，间隔距离控制在1.5m 左右，且采取等距布置的方式，可见图2。

图2 注浆孔布设示意图

4.2 注浆方式

路面反射裂缝处理过程中，注浆技术作为一种常用的技术。在操作时按照从低到高逐一注浆方式进行作业，要求施工人员缓慢的注射高聚物或者低聚物浆料，从而将裂缝内部的自由水逐步的排出，该过程直到内部浆液达到浓度规定要求，稳定后不需要再注浆施工。整个施工过程中必须由专人进行观察，随时掌握了解路面表层变化情况，这是提高注浆施工效果的关键。施工人员执行处理工艺方案要求，做好注浆压力的控制工作，如果注浆施工中出现了沥青路面局部位置隆起的情况，或者整体出现抬升等异常的情况应立即停止注浆施工。如果浆液注入量超出规定标准，应及时分析形成的原因并适当增加注浆孔的数量，此外，还可以遵循设计方案的要求扩大注浆半径提升注浆施工效果，以满足工程技术标准要求。

4.3 重度反射裂缝开挖修补开槽

在半刚性沥青路面重度裂缝处理环节中，可以使用低聚物混合料进行处理，在操作阶段当注浆工序完成后待路面混合料达到初凝状态时，施工人员需要做好原有病害的分析，在结合裂缝走向的基础上确定开槽的位置，同时采用划线的方式将作业面积与施工范围确定出来。而后采用切割锯按照裂缝发生的位置进行切割，操作时按照施工要求切割上面层或下面层。其中，裂缝宽度＞1cm 时，可以把上面层全部切除，如果该施工路段处于重点交通路段，则可以考虑先切割下面层。在操作的过程中，考虑到裂缝开挖修补的施工质量，需要保证所有的病害裂缝全部都被处理。值得注意的是，裂缝切割深度需要≥4cm。

现场开挖施工环节，通过风镐将沥青混凝土凿除处理，并装入斗内，确保底部松散颗粒、杂质清理干净。把改性乳化沥青黏层油喷洒到沥青路面表面，再将准备好的改性沥青材料直接灌入裂缝内。在现场施工中，开挖、开槽等环节都必须加强管控，提高施工技术的规范化、标准化，避免给相邻结构造成不利影响，确保施工部位上的面层、基层结构没有发生损坏的问题。

4.4 高聚物沥青混合料施工

根据现场施工要求，选择适量短纤维、砂石骨料，并对这些材料进行浸覆高分子聚合物材料，得到性能稳定、黏度高的高聚物沥青混合料。目前的公路半刚性基层的病害处理中，切槽、开挖施工进行重度反射雷锋处理，工作人员一般需要按照4∶6 的比例将没有污染的混凝土块、高聚物沥青混合料充分混合，经过加热炉的处理，温度升高到100C 后，再进行拌和处理，确保性能与质量符合要求。一般来说，应使得回填料达到性能标准要求，符合公路设计方案的要求，一般需要保证冻融劈裂残留强度在90%以上、压剪强度在0.8MPa 以上，低温开裂应变超过3000%，并且有较高耐温性特点。储料斗进行材料的存储，并且加强裂缝处理的控制，将制作合格后的材料均匀摊铺到开槽部位上，然后进行压实处理，检测压实度参数，各项性能参数合格，且温度在80C 以下，才能开放交通通行。

5 反射裂缝处治效果

公路半刚性基层沥青路面某个位置上出现裂缝问题后，进行注浆处理反射裂缝的质量控制，经过检测分析发现，进行注浆作业开始之前，路基的承载性能相对较差，并且有些部位上的弯沉值较高。通过应用高聚物注浆施工方式，联合自粘贴缝带相结合技术，及时进行反射裂缝的处理，加固效果得到很大的提升，还能够减小弯沉值参数。因此，对于反射裂缝处理时，注入的浆液和填土发生化学反应，结构性能提高，承载性能合格，完全符合道路交通通行要求。

6 结语

综合以上分析，在半刚性路面裂缝处理的过程中，想要切实地提升处理效果，只有掌握裂缝的类型、大小等情况才能选取针对性的处理措施。在该工程施工中通过高聚物注浆与自粘贴缝带处理方法的应用，病害问题得到了解决，半刚性路路面质量得到提升。未来，在半刚性路面裂缝处理中还要加大对其他处置技术的研究，从而在掌握裂缝处理要求的同时，通过优化处理技术提升路面病害处理效果。