沥青路面裂缝
日期：2010-02-24来源：作者：ruitong2006
近年来我省高速公路建设飞速发展，道路面层均采用质量较好的改性沥青铺筑，但随着车流量的不断增长和超限车辆的不断增多，沥青路面早期病害也日益明显，尤其是道路裂缝病害，据统计京沪高速公路2002年（2000年底通车）已出现2000余条，沪宁高速公路更加严重，如何解决沥青路面裂缝问题已经成为各高速公路经营管理公司养护工作的重点。现在就宁宿徐高速公路发生的一些裂缝病害的成因、危害以及防治情况做一研究。
[font=宋体] 一、道路裂缝形成的原因[/font]
宁宿徐高速公路于2001年12月7日正式建成通车，宿迁段路面面层采用SBS改性沥青AK-13级配，淮安段采用SMA级配，并有4.2公里的Superpave沥青混合料试验段。宁宿徐高速公路日通行量约10000辆左右，相对较少，但是，目前已发现800余条裂缝（主要为横向裂缝，少数路段有纵向裂缝）。下边对这该路裂缝形成的原因进行分析。
宁宿徐高速公路的路基填土平均高度3.3米左右，道路基层为半钢性结构。由于这一承重层为高强度、高压实度、高密实度的半钢性结构，虽然整体性好、强度高、变形小，但对温度变化的影响却十分敏感，进入11月份气温到了+5℃以下后开始收缩，在气温降到最低温度-10℃左右收缩到极值，产生0.5厘米左右裂缝。在未设置伸缩缝的小桥桥头部位基本都有裂缝产生，主要是桥头搭板（水泥混凝土）和路面基层（水泥稳定碎石）的温度感应程度不同，更加容易产生裂缝，并且裂缝宽度相对较大。
[font=宋体] 由于纵向裂缝产生的较少，其产生原因尚不具备普遍性，在此不作详细阐述。[/font]
[font=宋体] 二、裂缝形成后对道路的危害[/font]
[font=宋体] 道路出现横向裂缝要及时治理，否则灌进雨雪水冬天冻融后，对道路的破坏将非常严重。进水后道路病害破坏的发展一般可分为三个阶段。第一阶段，初期表现为裂缝部位鼓胀，沿裂缝逐渐形成微量冻融松散灰土粉化，材料密度降低，将面层材料拱起，出现驴脊背现象；第二阶段为沿裂缝灌入雨雪水，存于水泥碎石与沥青路面的结合层之间，由于行车碾压推挤摩擦做用，将水泥和微粒材料同雨雪水在行车的压力作用唧出。如遇连阴雨天气水泥碎石层以上灌入的雨雪水使路面出现严重推挤，将沥青粒料和水泥碎石粒料磨成浆状物唧出，即通常所说的唧浆病害。经过两到三年的裂缝开闭，缝口沥青混凝土在冻融和行车的作用下密度降低，虽然进入冬季，一般从路面上看不见裂缝。第三阶段为，形成病害后由于一年四季在雨雪水作用下长期出现唧浆，路面出现坑凹，甚至出现搓板路，随时间的推移，将导致龟裂病害的发生。严重时路面粒料被行车推挤带走，出现路表面开裂性坑槽。[/font]
[font=宋体] 道路纵向裂缝如治理不及时，长时间雨雪水的灌入，[/font]2米以外部分滑动加快，行车道在重载车的作用下，在3—4米部位出现第二道裂缝，这时第一道与第二道裂缝之间形成一个板块，这一板块开始下沉，出现顺行车道区一个U 型路面带，严重时对路面发生条块形碎裂，对行车的影响非常大。
[font=宋体] 这些病害，如得不到及时治理，对社会车辆形成一种潜在的危害，也极大地缩短道路的服务寿命。设计服务[/font]15年的高速公路，可能使用几年就将需要大修，给国家造成极大的经济损失。
[font=宋体] 三、道路裂缝病害的预防及治理[/font]
[font=宋体] 道路出现裂缝由于目前所采用的基层的结构形式（强基薄面）和选用材料以及气候的影响是不可避免的，但是出现裂缝就要及时有效的治理，并防止其发展到路面龟裂，出现坑槽以及碎裂等严重病害。[/font]
采用热熔型密封胶进行处理的裂缝可分为以下几种情况：
1、缝宽在5毫米以下、长度小于1米且弯曲不直的裂缝，建议采用高分子聚合物抗裂贴直接进行封贴；
2、对于缝宽较大但走向弯曲的裂缝，建议采用手提砂轮切割机进行扩缝；
3、对于缝宽较大但走向较直的裂缝，可以采用专业的开槽机进行扩缝，以提高工作效率。
下面就采用开槽法进行裂缝修补的工艺作简单介绍，开槽法灌缝施工的工工序、技术要点及注意事项如下：
1、开槽：开槽机的锯片应调整到适当高度，确保切入深度在1.5-2cm以内，开槽时必须沿着裂缝的走向进行切缝，槽口应保持规则形状。
2、清槽：开槽扩缝后应进行清缝处理，最好使用鼓风机并配合钢丝刷把槽口内的灰尘和松散的碎料清理干净，以提高粘结力。
3、烘槽：必要时须用火焰枪对槽口进行烘烤，烘烤时注意对温度的控制，一般不得超过70℃。
4、备料：密封胶的加热温度应控制在200℃－210℃之间，出料温度应高于180℃，温度过高或过低均对处理效果不利。
5、灌胶：胶体灌入时应控制好灌缝机的走向，在灌好第一遍的5分钟后再进行一次找平灌缝，并使裂缝表面形成T形密封层。注意控制灌入胶体的高度，如在气温相对较高的季节，胶体应该略高于路面（高出0.5—1毫米），气温低的季节，胶体应该略低于路面（0.5-1毫米）
6、开放交通：施工结束后开放交通时间一般为30min后，但如果在胶体表面撒上砂子或石粉，防止开放交通后车轮带走灌缝料，这样大约10分钟便可开放交通。
7、禁止在路面潮湿或温度低于4℃的环境下施工，否则将会降低密封胶的粘合力，易造成脱落，影响施工质量。
开槽法灌缝在沥青混凝土路面裂缝处理的新工艺，不仅改善了沥青混凝土路面裂缝密封效果，而且还提高了有效密封寿命和路面使用寿命，是一种较好的路面养护手段。
沥青路面快速路唧浆裂缝处理尝试
[文] 钟光玉
一、概述
沥青路面裂缝是较为普遍的早期破损现象，在我国半刚性基层沥青路面中已有充分表现，几乎所有的半刚性沥青路面在通车1～3年内都会出现裂缝。裂缝一旦出现，就应及时处理，特别是基层断裂的反射裂缝，随着地表水的侵入，裂缝两侧便出现高差、沉陷，并伴有唧浆现象。
二、裂缝产生原因分析
沥青路面出现裂缝损坏的原因很多，诸如半刚性基层裂缝引发的沥青表层反射裂缝、温度应力超过材料强度引起的温度裂缝、沥青老化、交通荷载反复作用引起的疲劳裂缝等。
反射裂缝产生的机理：一般认为反射裂缝的产生和发展是由于基层开裂后，不能很好地传递应力，当裂缝两侧基层发生水平或垂直方向的移动时，在裂缝顶面的沥青面层中产生应力集中，从而引发反射裂缝。
在半刚性基层沥青路面结构中，由于半刚性基层材料的干燥收缩或温度收缩导致基层结构的开裂。基层的裂缝由于降温而继续拉开，开裂的基层水平位移对也在产生温度收缩的面层内产生较大的附加拉应力，两个拉应力叠加，一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青路面就会开裂。
在行车荷载驶经沥青面层较薄的基层裂缝过程中，首先是轴载驶近裂缝一侧，裂缝两侧产生较大的相对位移，在沥青面层中产生较大的剪应力；当轴载位于裂缝上方时，裂缝两侧无相对位移，沥青路面主要承受弯拉应力作用；当轴载驶离裂缝时，沥青面层中产生与第一次相反的剪应力。在这个过程中沥青路面承受两次剪应力和一次弯拉应力作用，直接结果是引起反射裂缝的产生和扩展。
三、沥青路面快速路裂缝产生唧浆、错台后的处理方案
沥青路面裂缝处理重点应该放在裂缝出现初期，做好封闭防水工作。
(一)、快速干道唧浆裂缝的特点
根据对上海外环线浦东段沥青路面已出现唧浆裂缝的分析，唧浆裂缝病害存在以下几个特点：地下水位高。浦东地下水位普遍偏高，在绝对高程在3米左右；外环线道路路面标高在4米左右，这样道路路基位于地下水表面，长期处于饱和状态。为降低地下水位设计方案中增设了盲沟。
道路路基多为填土路基。为保证道路路基强度，设计采用了30厘米厚的石灰土作为路基，替代了传统采用的砾石砂垫层。
裂缝两侧基层软化破损，结构承载力下降，出现明显沉陷特征。沥青路面沿裂缝方向形成2米宽的不均匀沉降区域。
裂缝唧浆严重。在降雨时和降雨后，当车载行使过裂缝时，裂缝唧浆十分明显，浆液呈发白的土黄色，初步分析为石灰土路基、三渣基层软化溶解后的泥浆。证明裂缝贯穿到路基。另外，重载、密集的交通流加速了裂缝的发展。
(二)、沥青路面快速路唧浆裂缝的处理方案
1 、针对地下水，采用排水、封闭相结合的处理方法，并采用石灰桩增加原有路基强度。
(1)、采用开沟排水的方法排除路基中的积水，同时增设盲沟降低地下水位。在道路路基两侧沿道路方向开挖排水明沟，将裂缝处土路基中地下水位降低。开沟位置设在裂缝端头（靠集水口一侧）紧贴三渣基层，宽度60厘米，长度与准备开挖边线平齐，沟底标高距垫层下表面40厘米。将排水沟与已有或路面排水系统连通，使渗出水分可以自由排除。将排水沟用土工布包裹的碎石（5～40mm）填至防水卷材高度。然后采用原土回填沟槽，夯实后恢复原状。
(2)、土路基采用石灰桩加固处理
a、桩体材料：采用生石灰黄砂混拌材料。生石灰要求采用磨细生石灰，有效cao含量不低于55％；石灰同中粗砂以7：3（质量比）混合干拌均匀。
b、桩体规格为：直径10厘米、高50厘米圆柱体。桩位为单排桩，各桩间距50厘米。
c、路床整平后，确定排桩线，排桩线位于原裂缝主线上，用直径10厘米钢管按照从两侧向中央的顺序人工打孔，并灌注石灰水泥混合材料，捣实。
(3)、 原来石灰土路基的基础上增加15厘米砾石砂或碎石作为垫层。并使垫层同（1）中盲沟连通。
2、采用密集配粗粒式沥青砼（ac-30）作为道路基层，防滑沥青砼ak—13作为道路面层。根据不同的破损情况确定不同的维修策略。
挖宽度确定的原则：
(1)、修补面为矩形；
(2)、修补长度为此处路面宽度；
(3)、修补宽度，同时满足以下几点：
a、 边线距裂缝最小距离为40厘米；
b、 裂缝两侧沉陷变形部分在修补边线之间；
c、 为保证压实，土路基部分最小开挖宽度为80厘米
开挖截面采用梯形开挖，根据破损程度分为两种情况：
a、 三渣基层断裂的情况，见开挖示意图（一） （略）
b、三渣基层未破损的情况，见开挖示意图（二）（略）
对同一裂缝不同车道损坏程度不同的情况，将以上两种开挖方式相结合，注意保证防水卷材的连续性。
3、其他注意事项
a、关于碾压。为确保修复质量，压实后达到验收标志要求，采用修路王携带的便携式振动压路机，此压路机宽度为67厘米。压实采用先静压两遍，再振动压实，碾压不到的边角，采用冲击夯处理。粗粒式沥青砼压实度不低于95％。
b、 粗粒式（ac－30）沥青砼，按每层10厘米松铺厚度人工摊铺，并采用修路王携带的振动式小型压路机碾压。碾压前温度不低于120摄氏度，碾压终止温度不低于70摄氏度，碾压后沥青砼层厚小于8厘米。
c、 设防水卷材。17厘米厚的沥青砼面层摊铺前，在加宽台阶处增设自粘式防水卷材，和自粘式玻璃纤维格栅网片。然后继续同b的要求分层摊铺碾压至上面层底部。
a) 在上面层底部加宽处铺设自粘式玻璃纤维格栅网片。玻璃格栅横向搭接宽度10厘米。
b) 上面层采用ak－13沥青砼。修复段采用中心抛高1厘米摊铺。振动碾压，使其密实度达到98％后，用修路王对新老接缝处进行加热处理，加热后用压路机再次压实。
d、 当天气气温较低，应采用沥青保温车保证沥青砼的温度；粗粒式沥青砼摊铺45厘米，难免在通车中出现沉降，所以采用粗粒式一次性摊铺到路面标高，开放交通，待两周后沉降稳定后再铣刨摊铺上面层。
四、唧浆裂缝处理实例
由于05年冬季持续低温多雨，道路交通流量一直处于饱和状态，加之车辆超载现象严重，致使a20路面部分裂缝出现局部“翻浆”现象，并伴随裂缝两侧出现沉降。经过对病害情况进行分析，制定了施工方案。
4月份气温开始回升，下旬雨水减少，给施工创造了天然的条件。经过各方面精心准备，20日夜，在外环线北侧车道40k+300处进行了尝试性施工。
首先，施工前一周，在裂缝横端头处的绿化带中开挖长2米、宽0.6米、深度1.2米集水坑，并将坑与近处的雨水井相连，将坑顶覆盖，以防止雨水进入。经观察，靠裂缝侧坑壁有泥浆水渗出，在坑底聚集。证明裂缝处路基中的水已经达到超饱和状态。
施工在4月20夜8点半开始。在开挖路槽的过程中发现三渣基层已经软化破损，失去强度，而且在路槽两侧的三渣断面中还有泥浆渗出。石灰土路基已经积水、松软。
在清理排干路槽中积水以后，在路槽中心打入间距50厘米石灰桩14只，并在桩顶做好封闭处理。然后在路槽中铺设15厘米厚的碎石垫层，在集水沟中也填满碎石，并使地层与集水沟相连。采用便携式震动压路机碾压碎石致密实。
在路槽中分层摊铺ac-30密集配沥青混合料，摊铺厚度见下表：外侧大型车道摊铺记录表
在距路面标高约16厘米处铺设土工布防水卷材。为了使土工布起到良好的防水作用，必须保证2％左右的横坡，并使土工布与集水沟相连，这就要求在控制基层标高时提早考虑。通过对每次摊铺厚度的严格限制，并且每一层都做的认真碾压，使此次施工的沥青砼压实度达到了97％。
为了防止施工后由于压实度、土基强度等原因可能造成的路槽沉降，此次施工采用粗粒式一次摊铺到路面标高。果然，三天后此处沉降4厘米左右，第二次用粗粒式摊铺平整，一周后，再次下沉3厘米并再次修复，两周后下沉趋于稳定。5月中旬，按照原方案铣刨后增设玻璃纤维格栅，并摊铺防滑沥青砼ak—13作为道路面层。
从施工结束，摊铺上面层到现在经过了两个半月的时间，此处病害未见发展。唧浆裂缝得到了很好的处理。
五、结束语
维修快速路唧浆裂缝必须采用排水、封闭、土基加固相结合的策略。同时为保证快速开放交通，可以采用粗粒式沥青砼作为道路基层，但施工中必须严格控制分层摊铺厚度，以保证压实度。针对粗粒式沥青砼基层、软化土路基可能产生的沉降，应采用分期施工的策略。
［参考文献］
1、邓学钧主编．路基路面工程．人民交通出版社，2000．
2、姚祖康主编．公路设计手册·路面（第二版）．北京：人民交通出版社，1999．
3、沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防．北京：人民交通出版社，2001．
4、孟书涛．沥青路面早期损坏与结构设计的关系，中国公路网，2003．
公安备案号：61019002001626
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