| 半刚性基层沥青路面裂缝成因分析及处治对策 |
来源：《现代交通技术》 发布日期：2007-10-22
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摘要：根据石黄高速公路沥青路面结构特点，结合沥青路面裂缝检测情况，系统分析裂缝的成因，针对裂缝的不同成因，提出相应的处治对策，总结裂缝处治技术，为以后的路面裂缝处治提供工程经验。 1概述
石黄高速公路于1998-12建成通车，作为晋煤东运的主要通道、承受着重载交通、超载现象十分严重。石黄高速公路路面结构是典型的半刚性基层沥青路面结构，由于气候及重载交通的影响，沥青路面出现了较严重的的破损与病害现象，影响了行车安全性和舒适性。本文依据详细的路面裂缝调查结果。对路面裂缝成因进行分析，提出相应的处治对策。 2裂缝检测及成因分析 2．1裂缝检测情况 通过调查发现，石黄高速公路路面裂缝主要有横向裂缝、纵向裂缝和网裂沉陷等，其中横向裂缝基本贯穿路面，平均间隔15 m；纵向裂缝平均长度82．24 m，每公里平均5条，多位于行车道左右轮迹带处，其中部分纵缝伴有不同程度的网裂、沉陷现象。典型的横向裂缝和纵向裂缝如图2、图3所示。
2．2裂缝成因分析 选取有代表性的裂缝部位现场钻取路面芯样，对其成因进行分析。 (1)横缝。通过对横缝部位的路面钻孔取芯，发现横向裂缝表现为2种开裂形式，一种是仅沥青中上面层开裂，裂缝宽度一般不超过5 mm，贯穿整幅路面；另一种是沥青面层整体开裂，同位置的水稳碎石基层存在程度不同的开裂。 分析认为，第一种横向裂缝是非荷载裂缝，主要是温度裂缝。温度裂缝的表现形式主要有2种，①温缩裂缝。石黄高速公路夏季炎热。在阳光照射下，沥青混凝土面层表面和底部的温度始终有差别，沥青面层愈厚，表面温度与底面温度差别愈大。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱点(或面)的混合料的抗拉强度，面层的表面就首先开裂。②温度疲劳裂缝。石黄高速公路地处我国北方，昼夜温差大，随着沥青面层表面温度的大幅度变化(白天与夜间温差较大，即使在夏季，由于骤降暴雨，路面的表面温度在短时间内也会急剧下降)，沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，在温度应力的反复作用下，沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。 第二种横向裂缝是半刚性基层的反射裂缝。半刚性基层材料具有较高的抗压、抗弯强度，以此作为基层能够满足基层所起的承重层作用，但伴随着强度增高的同时其刚度(模量)也较大，特别是胀缩系数较大，容易导致缩裂的产生，并引起沥青面层发生反射性裂缝。 (2)纵向裂缝。该路段路面纵向裂缝主要表现为沿2个轮迹带处的多条纵向开裂。严重处伴有不同程度的沉陷现象。从纵缝部位的钻芯结果来看，沥青面层纵缝处的水稳碎石基层松散，基本无强度，二灰碎石基层芯样完整，强度较高：因而这种纵缝主要是载荷裂缝，其形成原因主要有以下几点。 ①水稳碎石基层施工质量较差，本身强度不足，承载力低； ②水稳碎石基层混合料含泥量较大，由于层间结构中水的泵吸作用。基层混合料细料被层间水冲刷，细料被水带走，导致基层松散，强度降低； ③在重车荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当其大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂，在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，使沥青混凝土面层产生裂缝。 (3)网状裂缝。网状裂缝产生原因主要有2种： ①沥青混合料中的沥青老化，丧失黏结力，在气候、水的综合作用下，形成网状疲劳裂缝；②半刚性基层强度不足，在行车荷载作用下，形成荷载型网状裂缝。 3路面裂缝处治对策 3．1横缝处治 对于路面的横向裂缝，应根据横缝两侧破损程度分别予以处理。 (1)对于横缝间距较大(大于10 m)路段的裂缝，首先清除缝中的杂物，然后采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。 (2)对于横缝两侧出现一定宽度网裂、沉陷和破碎带的裂缝。应挖除裂缝松散外边缘各1m，处理长度应不小于2 m，分3层挖除面层后重新按4 cmAC-13C+5 cm AC-20C+6 cmAC-25C的结构组合铺筑。横缝处破碎松散25 cm 以上时，应考虑挖补基层并用沥青稳定碎石填补。为防止横向反射裂缝的发生，应在基层顶面裂缝骑缝铺设一定宽度的玻纤格栅；为增强各结构层的层间粘结，在基层顶面洒布中、慢凝液体石油沥青透层油，洒布量为0．6 kg／m2；在沥青混凝土面层间均匀洒布一层SBR改性乳化沥青粘层油。洒布量为0．6 kg／m2左右。 (3)对于横缝啃边且间距小于10 m的路段，考虑到机械化施工，最小处理长度不宜小于30 m，采取铣刨中上面层．然后视裂缝宽度对原有的路面横向裂缝进行热沥青灌缝。重新铺筑4 cmAC-13C+5 cmAC-20C沥青面层的方法予以处理。 3．2纵缝处治 (1)对于单条纵缝无支缝且无明显沉陷的路段，清除缝中的杂物，采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。 (2)对于长段纵缝有细小支缝且表现为轻微沉陷的路段，考虑到目前病害发展的速度，为确保路面结构的安全，采取挖补中上面层的措施处理。 (3)对于多条纵缝并有明显沉陷或严重网裂伴有唧浆、沉陷的路段，采用铣刨面层及基层的措施予以处理。面层填补分3层铺筑，上面层采用4 cmAC-13C型SBS改性沥青混合料。中面层采用5 cmAC-20C型SBS改性沥青混合料，下面层采用6 cmAC-25C型SBS改性沥青混合料。基层采用ATB-25沥青稳定碎石进行填补，分2层(9 cm+9 cm)铺筑。为增强各结构层的层间粘结，在基层顶面洒布中、慢凝液体石油沥青透层油，洒布量为0．6 kg／m2；在沥青碎石基层顶面及沥青混凝土中、下面层间均匀洒布一层SBR改性乳化沥青粘层油，洒布量为0．6 kg／m2；在沥青混凝土中、上面层间做一层SBS改性沥青粘结防水层，洒布量为1．8 kg／m2。 4施工经验总结 (1)为保证新旧路面各层间的紧密结合。消除贯通接缝的不利影响，在新旧各结构层间应设置台阶。对于大面积机械施工的路段，纵向顺路向台阶长变为2 m，由于挖补较深，横向台阶的宽度设置为15 cm。考虑到轮迹带附近车轮荷载对新旧路面纵向接缝的不利影响，基层两侧纵向接缝和上面层两侧纵向接缝应避开轮迹带至少50 cm。 (2)对于新建的沥青稳定碎石基层以及小面积基层破损的修补，分2层(9 cm+9 cm)铺筑，并采用机械碾压的方式确保压实度符合要求。对不便于机械碾压的部位应强夯。为增强新铺沥青混合料与旧路面间的粘结，并防止水分渗入结构层内部，同时起到粘层和封层的作用，沥青各层之间(包括台阶侧壁)应均匀洒布一层SBR改性沥青乳液。沥青洒布量为0．6-0．8 k/m2。为进一步提高路面的防水性能，在上面层和中面层之间洒布SBS改性沥青防水层，洒布量为1．8 k/m2。然后撒布1~1．5 cm单一粒径石子，稳压一遍后再进行上面层施工。对修补的边缘可适当采取灌缝的方式予以处理，防止水分沿新、旧路面接缝处下渗。 (3)为防止裂缝再次反射到新建沥青表面层上，在病害治理路段，要先将裂缝处松散破碎的部分清理出去，用开槽灌注密封胶的方法予以处理后，再铺上玻纤格栅防止裂缝反射，然后铺筑沥青混凝土。 (4)旧沥青面层铣刨后，应彻底清扫残留的浮渣、粉尘等杂物，保证铺筑沥青混凝土时下承层顶面干燥、清洁、无污染。 (5)沥青混凝土面层施工应严格按照相关规范的要求进行，严把原材料质量关，保证砂石材料规格、质量的稳定性与均匀性以及沥青混合料拌和的均匀性，确保铺筑质量、压实度达到相关要求。 5结语 本文以石黄高速公路为例，分析了半刚性基层裂缝形成原因，提出了相应的治理措施。总结了处置工程经验，为广大同仁在沥青路面养护工程中的裂缝处治提供参考。 |
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