柯生龍

（固原市凱達(dá)公路工程有限公司，寧夏固原 756000）

1 概述

1.1 研究的背景和必要性

隨著公路交通流量的日益增大，超載重載車輛現(xiàn)象非常嚴(yán)重。在環(huán)境氣候、地形條件、車輛載荷等因素影響下，無(wú)論是柔性材料還是剛性材料，路面都可能產(chǎn)生不同程度的開裂情況。路面開裂初期，對(duì)于道路的使用性能影響不大，但隨著時(shí)間的推移和雨水侵蝕加重，開裂處便會(huì)發(fā)生蔓延，在大量行車荷載的作用下，逐漸發(fā)展成為沉陷、翻漿等病害，對(duì)公路工程質(zhì)量有很大影響，不僅影響人們正常出行，給交通和行車造成壓力，同時(shí)會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)資源浪費(fèi)。

1.2 瀝青路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

瀝青混合料是一種多孔隙結(jié)構(gòu)的材料，在抗滑性、耐久性方面，具有高強(qiáng)度和良好韌性的優(yōu)點(diǎn)。瀝青路面的結(jié)構(gòu)層分為面層、基層和墊層，瀝青結(jié)構(gòu)層屬于柔性路面的范疇?；鶎邮窃O(shè)置在面層之下的結(jié)構(gòu)層，與面層一起承載路面載荷，主要起到承重層的作用。基層除了可以使用柔性路面之外，還可以采用具有剛性的以水泥為主的混凝土來(lái)鋪設(shè)，或半剛性的材料。黏土和有機(jī)細(xì)粒土不適合作為路基的填料，如有條件限制，應(yīng)摻入石灰水泥或者其他添加劑使用。

1.3 研究方法

采用了文獻(xiàn)綜述法和實(shí)例研究法。首先，分析了國(guó)內(nèi)外的行業(yè)文獻(xiàn)，了解國(guó)外技術(shù)的發(fā)展情況和國(guó)內(nèi)技術(shù)的應(yīng)用狀況；其次，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合闡述，介紹了瀝青路面裂縫成因，裂縫的種類和具體現(xiàn)象；再次，歸納分析出裂縫成因與當(dāng)?shù)貧夂颉⒅車h(huán)境、施工技術(shù)以及面層材料等密切相關(guān)；最后，通過(guò)理論與實(shí)際相結(jié)合的方法，定性地分析總結(jié)，得出結(jié)論，并提出預(yù)防路面裂縫的方法和裂縫處置措施。

2 瀝青路面裂縫的形式及現(xiàn)象

2.1 橫向裂縫

橫向裂縫指的是裂縫與道路的中線近乎垂直角度的裂縫（見圖1）。橫向裂縫是瀝青路面在攤鋪施工完畢并碾壓成型后，由于溫度、濕度等因素影響，產(chǎn)生的一種病害。主要有以下幾個(gè)成因：一是溫度變化大。在氣溫大幅度下降之后，瀝青路面收縮變形受到了擠壓，出現(xiàn)的拉應(yīng)力超出了瀝青層的整體抗壓力，導(dǎo)致橫向裂縫。比如，東北地區(qū)的瀝青路面容易產(chǎn)生橫向裂縫，其主要成因是降溫天氣多，晝夜溫差大。二是面層材料本身性質(zhì)不同，強(qiáng)度等級(jí)不同，容易導(dǎo)致瀝青路面疲勞開裂。這種內(nèi)在因素主要和瀝青的材料質(zhì)量相關(guān)，瀝青過(guò)硬、強(qiáng)度偏低都有可能造成道路橫向裂縫。如果構(gòu)造層的回填土沒有夯實(shí)，也容易由沉陷變成橫向裂縫[1]。

圖1 橫向裂縫

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫一般是瀝青路面在攤鋪到碾壓過(guò)程中，由于溫度變化產(chǎn)生的開裂情況，還有一種情況是行車荷載過(guò)大形成的（見圖2）。主要成因有：混合料拌和物松散、級(jí)配不均勻等；施工縫位置和行車軌跡不符合規(guī)范要求；瀝青路面在攤鋪到碾壓的過(guò)程中，出現(xiàn)了縱向移動(dòng)而產(chǎn)生裂縫；路基存在加寬需求，在加寬施工時(shí)，縱向碾壓沒有達(dá)到要求，從而造成加寬部位發(fā)生了沉降現(xiàn)象，實(shí)際的填土高度產(chǎn)生坡度，在結(jié)合處出現(xiàn)縱向裂縫。

圖2 縱向裂縫

2.3 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫具體表現(xiàn)為橫向與縱向交叉相疊，縫寬呈均勻分布狀，寬度約為1～40mm（見圖3）。網(wǎng)狀裂縫是由以下幾種情況產(chǎn)生的：攤鋪機(jī)振動(dòng)，使壓實(shí)度降低而出現(xiàn)局部空隙形成縫隙；施工人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致面層材料含水量過(guò)高形成網(wǎng)狀收縮應(yīng)力，瀝青拌和施工過(guò)程中，拌和料的質(zhì)量差、拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)使瀝青總體的強(qiáng)度大打折扣，各層之間的結(jié)合性出現(xiàn)問(wèn)題，形成網(wǎng)狀裂縫；混合料溫度變化引起橫向移動(dòng)，在寒冷地區(qū)，裂縫通常呈持續(xù)擴(kuò)展?fàn)?，冰凍后的水不斷滲入，導(dǎo)致瀝青本身加速老化，抗形變能力下降，產(chǎn)生裂縫。

圖3 網(wǎng)狀裂縫

2.4 反射裂縫

反射裂縫常由路面粗糙不平引起（見圖4）。在瀝青路面施工過(guò)程中，壓路機(jī)碾壓不到位或輪跡凹凸過(guò)大而產(chǎn)生縱向或橫向移動(dòng)。由于裂縫不能正常傳遞拉應(yīng)力以及剪應(yīng)力，路面基層失去抵抗應(yīng)力作用，受長(zhǎng)期溫度影響或者在交通荷載作用下，面層與帶裂縫的基層之間的裂縫尖端呈現(xiàn)集中性。通常反射裂縫分為溫度型反射裂縫以及荷載型反射裂縫[2]。

圖4 反射裂縫

3 瀝青路面裂縫成因

3.1 氣候環(huán)境因素

氣候環(huán)境對(duì)瀝青路面裂縫的產(chǎn)生有著非常重要的影響，氣溫過(guò)高或溫差過(guò)大都不利于瀝青混合料中各材料性能的正常發(fā)揮，也會(huì)使混合料產(chǎn)生較大幅度變形，從而導(dǎo)致開裂。由于夏季雨水天氣比較多，加劇了道路積水，直接進(jìn)入路基層面層，造成瀝青路面開裂、松散等病害。冬季雨雪天氣也容易使積水灌入路基。無(wú)特殊材料保護(hù)的瀝青路面不宜長(zhǎng)時(shí)間暴露于露天環(huán)境中。

3.2 設(shè)計(jì)方案因素

瀝青路面質(zhì)量的好壞不僅與材料相關(guān)，也和施工工藝、設(shè)計(jì)方案等因素有很大關(guān)系。在進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析之后，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)歸納，了解到目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)公路都采用水泥穩(wěn)定碎石作為公路路面結(jié)構(gòu)基層的主要材料。這種路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性通常較差，所以在路面施工過(guò)程中，要特別注意控制混合料級(jí)配，盡量避免瀝青面層與水文情況的影響而導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理。在條件可控范圍內(nèi)，盡量減少壓實(shí)的次數(shù)和級(jí)配的變化。在施工過(guò)程中，所使用的各種原材料都可能影響其質(zhì)量，如若未全面考量材料和環(huán)境因素，則容易導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生并擴(kuò)大化的現(xiàn)象，從而使道路的功能不能完全發(fā)揮[3]。

3.3 施工技術(shù)因素

因施工技術(shù)不當(dāng)，造成的瀝青路面開裂情況也十分常見。由于施工人員操作填土材料不規(guī)范，或者操作出現(xiàn)失誤后，沒有采取合理的補(bǔ)救措施，造成不合格的材料混入混凝土，瀝青混合料的溫度和濕度都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。如果拌和不好，或者表面松散都有可能造成面層出現(xiàn)開裂、板結(jié)等病害問(wèn)題。另有一些施工單位為了壓縮工期和成本，對(duì)瀝青混合料的配置缺斤少兩，進(jìn)行攤鋪工作時(shí)也沒有認(rèn)真對(duì)待，給道路質(zhì)量埋下較大的安全隱患。

3.4 面層材料因素

在實(shí)際的瀝青混合料拌和過(guò)程中，原材料質(zhì)量不合格、拌和不均勻等成因，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不同程度的裂縫。例如，粗集料離析產(chǎn)生裂縫；粗集度不夠或過(guò)密而導(dǎo)致空隙率過(guò)大；級(jí)配不均勻或者材料含水量過(guò)大等問(wèn)題，都可能引起裂縫。另外，由于瀝青混合料在高溫下產(chǎn)生收縮，也會(huì)使瀝青面層出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致早期路面強(qiáng)度降低。因此，需要采取有效措施，控制混合料級(jí)配、粗細(xì)集料含量以及含油率等問(wèn)題，以保證其滿足設(shè)計(jì)要求，減少后期養(yǎng)護(hù)過(guò)程中瀝青面層的裂縫現(xiàn)象，從而提高路面使用性能及行車舒適度。

4 瀝青路面裂縫的預(yù)防措施

4.1 合理選擇材料

在瀝青路面的施工過(guò)程中，材料選擇是關(guān)鍵。通過(guò)分析研究國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)目前所使用的各種路面原材料均存在缺陷或不足之處。通過(guò)試驗(yàn)確定最合適于國(guó)內(nèi)環(huán)境條件、滿足工程要求、達(dá)到預(yù)期效果的原料品種。首先，根據(jù)工程實(shí)際情況，進(jìn)行科學(xué)合理的選用，結(jié)合所處的地域條件、水文因素等數(shù)據(jù)。其次，滿足經(jīng)濟(jì)性要求，選用的材料因地制宜，最好是當(dāng)?shù)禺a(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)材料以節(jié)省運(yùn)輸成本。瀝青的選用最好考慮松弛型材料，保證瀝青的延展度和塑性，并在瀝青中適當(dāng)加入添加劑，提高在低溫環(huán)境下的抗裂性能和高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。

4.2 優(yōu)化施工工藝

瀝青路面施工工藝的好壞，直接影響瀝青混合料的拌和質(zhì)量。應(yīng)嚴(yán)格控制原材料配合比、攪拌時(shí)間等條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在混合料拌和過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求配合比進(jìn)行操作，并保持均勻一致，還需對(duì)拌和機(jī)的性能參數(shù)認(rèn)真分析研究，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案。在攤鋪前，要對(duì)基層進(jìn)行清理，以防止雨水沖刷后壓實(shí)不充分而產(chǎn)生裂縫。還應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)溫度變化和濕度情況的觀測(cè)分析，選擇合適的時(shí)間施工。最后，路面碾壓時(shí)應(yīng)控制好速度與厚度，避免過(guò)快或過(guò)慢造成撕裂現(xiàn)象發(fā)生。注意攤鋪機(jī)在作業(yè)期間不得出現(xiàn)超幅、振動(dòng)及跑模等行為。通過(guò)不斷摸索和實(shí)踐，使瀝青路面施工工藝滿足工程要求，且具備較高的可靠性和安全性[4]。

4.3 加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù)管理

路面養(yǎng)護(hù)是瀝青公路施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在日常維護(hù)工作中，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

4.3.1 及時(shí)處理路面積水和滲水情況，由于瀝青混合料本身性能不穩(wěn)定，如遇溫度變化較大、泡水等因素容易造成強(qiáng)度不足，導(dǎo)致其抗裂性較差而出現(xiàn)裂縫。

4.3.2 及時(shí)處理路面開裂情況，如果有開裂的路面要及時(shí)處理。對(duì)于已經(jīng)損壞或破損的部分要用鋼絲繩固定，用防護(hù)板保持位置不變和尺寸一致；對(duì)于未能及時(shí)處理的，要及時(shí)放置警示牌，以免影響道路安全。

4.3.3 加強(qiáng)有損路面的巡檢，及時(shí)清理路面散落的石塊、鐵塊、磚頭等硬物，嚴(yán)禁履帶式車輛直接碾壓路面進(jìn)行作業(yè)。在實(shí)際使用過(guò)程中，要根據(jù)不同的路段環(huán)境和等級(jí)，采取相對(duì)應(yīng)的維護(hù)措施，良好的養(yǎng)護(hù)工作對(duì)提高道路質(zhì)量、保證行車安全具有舉足輕重的作用。

5 路面裂縫的處置措施

5.1 瀝青補(bǔ)縫法

瀝青路面產(chǎn)生裂縫后，也可以使用瀝青補(bǔ)縫法進(jìn)行修復(fù)。如果裂縫的寬度在10mm 以內(nèi)，可以在表面噴灑瀝青料，然后壓實(shí)。在氣溫過(guò)低的地方，適合采用乳化瀝青進(jìn)行封層處置。如果裂縫的寬度過(guò)大，則需要填充改性瀝青，可以更好地深入路基，凝固速度也更快。在瀝青路面修補(bǔ)之前，盡量將裂縫中的雜物清理干凈，對(duì)縫隙邊緣稍加修整。填充時(shí)，先用液化氣對(duì)縫隙進(jìn)行加熱，有利于提高縫隙和填充物的黏性。這種方法是我國(guó)瀝青路面裂縫處置的常用技術(shù)，對(duì)提高公路使用質(zhì)量、保證行車安全具有重要意義。

5.2 注漿加固法

注漿加固法是一種用于瀝青路面施工的技術(shù)，將水泥、集料、水和其他材料按照一定的比例與瀝青均勻混合，形成具有一定強(qiáng)度及黏結(jié)能力的流體混凝土。調(diào)配后，通過(guò)注漿器將其注入裂縫內(nèi)部，由于漿液自身具有很強(qiáng)的黏結(jié)力，提高裂縫處的整體承載力，修復(fù)裂縫。這種方法具有良好的經(jīng)濟(jì)性，使道路結(jié)構(gòu)得到充分的利用[5]。

5.3 加鋪罩面法

瀝青路面經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用，出現(xiàn)大面積裂縫，嚴(yán)重影響路面行車安全。這種情況下可以使用加鋪罩面法進(jìn)行病害處置。常見的瀝青罩面有兩種形式，冷薄層罩面和熱薄層罩面。冷薄層罩面是在常溫條件下，在乳化的瀝青中摻入砂石材料，進(jìn)行拌和，攤鋪后壓實(shí)。相對(duì)于加熱后的混合料而言，這種方式更加節(jié)約能源，同時(shí)對(duì)于施工條件也沒有過(guò)高的要求。熱薄層罩面具有良好的修補(bǔ)效果，使修補(bǔ)后的瀝青路面具有更長(zhǎng)的使用壽命。熱薄層罩面技術(shù)需要的成本造價(jià)相對(duì)偏高，同時(shí)修補(bǔ)后路面會(huì)升高，施工時(shí)，需要綜合各方面因素進(jìn)行考量。

5.4 表面刷涂法

表面刷涂法也是一種常見的裂縫處置措施，適用于寬度在2～5mm 的裂縫。先將瀝青加熱后，調(diào)至濃稠度較低，沿著縫隙均勻刷涂，反復(fù)刷涂幾次直至表面平整。除了采用瀝青刷涂之外，還可采用密封膠類物質(zhì)進(jìn)行刷涂。常溫密封膠是一種有機(jī)大分子物質(zhì)組成的膠質(zhì)，其密度大于水，有良好的流動(dòng)性，刷入縫隙處可沿著混凝土向下滲透，進(jìn)而彌補(bǔ)裂縫。在常溫狀態(tài)下，4～5h 可凝固，凝固后殘留物比較接近路面原色，可以減少對(duì)來(lái)往行人的視覺沖擊。

6 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面裂縫是一種很常見的現(xiàn)象，瀝青路面裂縫成因有很多種。對(duì)于瀝青路面養(yǎng)護(hù)，建議以預(yù)防為主，如遇到裂縫問(wèn)題，及時(shí)采取合適的方案進(jìn)行修補(bǔ)，以免擴(kuò)大影響。只有不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)方案，在實(shí)踐中不斷總結(jié)，才能更好地應(yīng)對(duì)頻發(fā)的各種情況，減少路面病害，保證道路整體工程質(zhì)量，為我國(guó)的道路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)揮更大的作用。