公路工程半剛性路面裂縫及養護技術研究

井瑞華+袁建華

摘 要：半剛性路面在交通荷載的反復作用下，裂縫會擴展到瀝青面層而形成反射裂縫，結果可能會導致路面強度明顯降低，在大量行車荷載反復作用下，產生沖刷和噴漿現象。這種現象會導致這些裂縫兩側的瀝青面層碎裂，從而破壞路基的強度和穩定性，影響瀝青路面的使用性能，導致路面過早地破壞。因此，有必要采取切實有效的技術措施防治或延緩瀝青路面開裂和反射裂縫的產生，并對已發生的裂縫進行處治，使半剛性基層瀝青路面在技術上更合理、經濟上更有效，以適應我國城市道路事業迅速發展的需要。

關鍵詞：公路工程；半剛性路面；裂縫；類型

一、公路工程半剛性路面裂縫類型分析

作為公路半剛性路面損壞最常見的病害，一般從形態上將路面裂縫分為4類：橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫與龜裂。以上裂縫在對路面結構產生破壞的同時，還將對路面整體承載能力、行駛功能及行車安全造成嚴重影響。為此，本文對公路半剛性路面裂縫做了以下分析。

1、橫向裂縫

垂直于道路中線的裂縫被稱為橫向裂縫，通常存在若干支縫。產生此類裂縫的主要原因包括2點：第一，因基層收縮開裂，導致面層開裂，進行出現反射裂縫；第二，溫度驟降或很低，也就是溫宿裂縫。

（1）反射裂縫。強度、剛度大及變形能力差為半剛性基層材料的主要特點，此類材料在溫度、濕度發生極大改變的情況下，將產生開裂等問題。基層開裂過程中，當面層和基層之間連接緊密，面層可提供一定約束能力，這種情況下在瀝青面層內部將出現一定拉應力與拉應變，并與行車荷載出現的應力充分結合，瀝青層與基層裂縫對應部位則會出現底部開裂問題，當具有較薄面層時，從下到上裂縫將向面層表面發展，最終產生反射裂縫。

（2）溫縮裂縫。低溫收縮裂縫與溫度疲勞裂縫為溫縮裂縫的主要類型。低溫收縮裂縫產生的原因為半剛性路面面層溫度很低或溫度驟降致使路面面層溫度梯度產生極大變化，相比材料抗拉強度，如溫度應力較高時，則極易出現裂縫。

溫度疲勞裂縫主要是因為溫度重復升高與降低產生的。

2、縱向裂縫

平行于道路中線的裂縫被稱為縱向裂縫，同時可能出現多根支縫。因壓實度不足，半填半挖及高填方道路路基常常會產生不均勻沉降問題，進而造成縱向裂縫的出現。在加寬道路施工中，如處理不好新舊路基結合位置，則極易產生縱向裂縫。通常以上2類縱向裂縫都具有較長的長度，其深度從路面表面直達路基深處，具有極大的危害性。其類型包括以下幾種：

沉降裂縫：路面開裂因路基不均勻沉降造成的裂縫被稱作沉降裂縫。

搭接裂縫：縱向、橫向為搭接裂縫的主要形式。因路面寬度大，高速公路路面通常選取分幅的方式進行攤鋪作業。接縫時可選取冷、熱兩種接縫形式。

3、塊狀裂縫

塊狀裂縫是指裂縫具有0.3到3米間距、0.1到10平方米面積。作為半剛性路面的重要病害之一，塊狀裂縫一般出現于通車時間長的道路?；鶎?、面層強度不足為造成塊狀裂縫的直接原因。

4、龜裂

路面局部位置出現與龜紋相似的裂縫被稱為龜裂，龜裂通常與沉陷、唧漿同時出現。在重復荷載下路面結構往往存在疲勞損壞，龜裂為路面結構強度較低的表現形式。其發展初期裂縫以相互交錯的形式展現，隨著時間的推移，裂縫可發展為多邊形裂塊。與此同時，龜裂也可能出現于路面整體強度極高的情況下。

二、公路工程半剛性路面養護技術的應用

1、改善罩面層性能

普通型罩面、防水型罩面與抗滑層罩面為瀝青路面罩面的主要類型。改善罩面層性能主要是為了提高罩面層的自身性能變形能力和抗拉強度。瀝青罩面層應具有足夠的變形能力以消散行車荷載產生的應力，但為了避免出現車轍，其變形能力也不應過大。高速公路罩面厚度通常為4到5厘米；交通量大、重型車輛多的路段其封層厚度可定為1厘米，交通量適中路段封層厚度可定為0.7厘米，一般情況下高等級公路抗滑層厚度必須在4厘米以上。

2、設置中間夾層

設置中間夾層措施包括多種，應用較多的是SAMI層和土工織物夾層。

（1）SAMI中間夾層

廣義的SAMI是指應力/應變吸收薄膜，狹義的SAMI通常是指瀝青橡膠薄膜。瀝青橡膠是通過橡膠和瀝青進行熱反應制成的。瀝青中加入橡膠粉后，使瀝青的力學性能發生了較大的變化，具體表現為針入度降低、軟化點提高、低溫延度增加，并明顯地增加了其回彈性能。在配制SAMI時，不僅要考慮其消散水平方向的應變的能力，而且還要使其具備足夠地傳遞豎向荷載的能力，從而不引起過大的變形。

（2）土工織物夾層

夾層由瀝青和土工材料兩部分組成。瀝青是中間夾層的基本組成元素之一。為了減少中間夾層對溫度的敏感性，有必要對瀝青的彈性和塑性行為進行改善。應用聚合物改性的瀝青能達到更好的效果，但相對來說費用較高，通常在非常惡劣的條件下使用這種改性瀝青，如在氣候特別冷的地區，或者裂縫移動很明顯的舊路面等。一般情況下，土工織物施工時在其上下表面都涂一些瀝青，從而與罩面層和舊路面板相連接。

總之，中間夾層的力學效果在很大程度上依賴于其與舊路面以及瀝青罩面層的粘結性能，這種粘結必須是均勻、永久的。粘結性的好壞直接關系到罩面結構的承載能力、穩定性以及使用壽命等。

3、設置防裂結構層

目前設置的防裂結構層主要有瀝青碎石或級配碎石，我國目前正著力于大粒徑瀝青混合料的研究，其主要形式有適用于面層的嵌擠骨架-密實型結構（空隙率3%-6%）和嵌擠骨架-空隙型結構（空隙率大于15%）。前一種結構形式的瀝青混合料通過增大粒徑，降低油量，在不增加造價的情況下，可以增加下面層的厚度，使瀝青路面層厚度達到18-20cm，從而增強了瀝青路面的抗車轍能力及減緩反射裂縫的發生。后一種結構形式有利于基層的排水，對控制半剛性基層的反射裂縫起到一定的作用。

4、再生利用

熱拌與冷拌為拌制再生瀝青混合料的主要方式。冷拌再生瀝青混合料是在常溫下充分拌制舊料、新礦料及其他材料的方式。一般選取冷拌再生瀝青混合料對四級公路路面進行翻修養護。熱拌再生瀝青混合因其高強度、路用性能良好在翻修養護施工中得到了廣泛應用，通常被應用于一、二、三級公路中下面層。

三、結束語

綜上所述，根據公路建設規律，如公路建設規模達到相應程度，道路管理部門的工作重心將轉移到養護管理方面，而大修將成為其工作的核心。作為我國公路修筑的主要路面結構形式，半剛性路面在交通重荷下，逐漸呈現出破損現象。為此本文在充分了解半剛性路面裂縫類型的基礎上，提出了科學有效的養護措施，為實現公路的社會效益與經濟效益提供可靠的保障。

參考文獻

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