公路工程半刚性路面裂缝及养护技术研究

井瑞华+袁建华

摘 要：半刚性路面在交通荷载的反复作用下，裂缝会扩展到沥青面层而形成反射裂缝，结果可能会导致路面强度明显降低，在大量行车荷载反复作用下，产生冲刷和喷浆现象。这种现象会导致这些裂缝两侧的沥青面层碎裂，从而破坏路基的强度和稳定性，影响沥青路面的使用性能，导致路面过早地破坏。因此，有必要采取切实有效的技术措施防治或延缓沥青路面开裂和反射裂缝的产生，并对已发生的裂缝进行处治，使半刚性基层沥青路面在技术上更合理、经济上更有效，以适应我国城市道路事业迅速发展的需要。

关键词：公路工程；半刚性路面；裂缝；类型

一、公路工程半刚性路面裂缝类型分析

作为公路半刚性路面损坏最常见的病害，一般从形态上将路面裂缝分为4类：横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝与龟裂。以上裂缝在对路面结构产生破坏的同时，还将对路面整体承载能力、行驶功能及行車安全造成严重影响。为此，本文对公路半刚性路面裂缝做了以下分析。

1、横向裂缝

垂直于道路中线的裂缝被称为横向裂缝，通常存在若干支缝。产生此类裂缝的主要原因包括2点：第一，因基层收缩开裂，导致面层开裂，进行出现反射裂缝；第二，温度骤降或很低，也就是温宿裂缝。

（1）反射裂缝。强度、刚度大及变形能力差为半刚性基层材料的主要特点，此类材料在温度、湿度发生极大改变的情况下，将产生开裂等问题。基层开裂过程中，当面层和基层之间连接紧密，面层可提供一定约束能力，这种情况下在沥青面层内部将出现一定拉应力与拉应变，并与行车荷载出现的应力充分结合，沥青层与基层裂缝对应部位则会出现底部开裂问题，当具有较薄面层时，从下到上裂缝将向面层表面发展，最终产生反射裂缝。

（2）温缩裂缝。低温收缩裂缝与温度疲劳裂缝为温缩裂缝的主要类型。低温收缩裂缝产生的原因为半刚性路面面层温度很低或温度骤降致使路面面层温度梯度产生极大变化，相比材料抗拉强度，如温度应力较高时，则极易出现裂缝。

温度疲劳裂缝主要是因为温度重复升高与降低产生的。

2、纵向裂缝

平行于道路中线的裂缝被称为纵向裂缝，同时可能出现多根支缝。因压实度不足，半填半挖及高填方道路路基常常会产生不均匀沉降问题，进而造成纵向裂缝的出现。在加宽道路施工中，如处理不好新旧路基结合位置，则极易产生纵向裂缝。通常以上2类纵向裂缝都具有较长的长度，其深度从路面表面直达路基深处，具有极大的危害性。其类型包括以下几种：

沉降裂缝：路面开裂因路基不均匀沉降造成的裂缝被称作沉降裂缝。

搭接裂缝：纵向、横向为搭接裂缝的主要形式。因路面宽度大，高速公路路面通常选取分幅的方式进行摊铺作业。接缝时可选取冷、热两种接缝形式。

3、块状裂缝

块状裂缝是指裂缝具有0.3到3米间距、0.1到10平方米面积。作为半刚性路面的重要病害之一，块状裂缝一般出现于通车时间长的道路。基层、面层强度不足为造成块状裂缝的直接原因。

4、龟裂

路面局部位置出现与龟纹相似的裂缝被称为龟裂，龟裂通常与沉陷、唧浆同时出现。在重复荷载下路面结构往往存在疲劳损坏，龟裂为路面结构强度较低的表现形式。其发展初期裂缝以相互交错的形式展现，随着时间的推移，裂缝可发展为多边形裂块。与此同时，龟裂也可能出现于路面整体强度极高的情况下。

二、公路工程半刚性路面养护技术的应用

1、改善罩面层性能

普通型罩面、防水型罩面与抗滑层罩面为沥青路面罩面的主要类型。改善罩面层性能主要是为了提高罩面层的自身性能变形能力和抗拉强度。沥青罩面层应具有足够的变形能力以消散行车荷载产生的应力，但为了避免出现车辙，其变形能力也不应过大。高速公路罩面厚度通常为4到5厘米；交通量大、重型车辆多的路段其封层厚度可定为1厘米，交通量适中路段封层厚度可定为0.7厘米，一般情况下高等级公路抗滑层厚度必须在4厘米以上。

2、设置中间夹层

设置中间夹层措施包括多种，应用较多的是SAMI层和土工织物夹层。

（1）SAMI中间夹层

广义的SAMI是指应力/应变吸收薄膜，狭义的SAMI通常是指沥青橡胶薄膜。沥青橡胶是通过橡胶和沥青进行热反应制成的。沥青中加入橡胶粉后，使沥青的力学性能发生了较大的变化，具体表现为针入度降低、软化点提高、低温延度增加，并明显地增加了其回弹性能。在配制SAMI时，不仅要考虑其消散水平方向的应变的能力，而且还要使其具备足够地传递竖向荷载的能力，从而不引起过大的变形。

（2）土工织物夹层

夹层由沥青和土工材料两部分组成。沥青是中间夹层的基本组成元素之一。为了减少中间夹层对温度的敏感性，有必要对沥青的弹性和塑性行为进行改善。应用聚合物改性的沥青能达到更好的效果，但相对来说费用较高，通常在非常恶劣的条件下使用这种改性沥青，如在气候特别冷的地区，或者裂缝移动很明显的旧路面等。一般情况下，土工织物施工时在其上下表面都涂一些沥青，从而与罩面层和旧路面板相连接。

总之，中间夹层的力学效果在很大程度上依赖于其与旧路面以及沥青罩面层的粘结性能，这种粘结必须是均匀、永久的。粘结性的好坏直接关系到罩面结构的承载能力、稳定性以及使用寿命等。

3、设置防裂结构层

目前设置的防裂结构层主要有沥青碎石或级配碎石，我国目前正着力于大粒径沥青混合料的研究，其主要形式有适用于面层的嵌挤骨架-密实型结构（空隙率3%-6%）和嵌挤骨架-空隙型结构（空隙率大于15%）。前一种结构形式的沥青混合料通过增大粒径，降低油量，在不增加造价的情况下，可以增加下面层的厚度，使沥青路面层厚度达到18-20cm，从而增强了沥青路面的抗车辙能力及减缓反射裂缝的发生。后一种结构形式有利于基层的排水，对控制半刚性基层的反射裂缝起到一定的作用。

4、再生利用

热拌与冷拌为拌制再生沥青混合料的主要方式。冷拌再生沥青混合料是在常温下充分拌制旧料、新矿料及其他材料的方式。一般选取冷拌再生沥青混合料对四级公路路面进行翻修养护。热拌再生沥青混合因其高强度、路用性能良好在翻修养护施工中得到了广泛应用，通常被应用于一、二、三级公路中下面层。

三、结束语

综上所述，根据公路建设规律，如公路建设规模达到相应程度，道路管理部门的工作重心将转移到养护管理方面，而大修将成为其工作的核心。作为我国公路修筑的主要路面结构形式，半刚性路面在交通重荷下，逐渐呈现出破损现象。为此本文在充分了解半刚性路面裂缝类型的基础上，提出了科学有效的养护措施，为实现公路的社会效益与经济效益提供可靠的保障。

参考文献

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