瀝青路面同步碎石封層中反射裂縫處治研究

盧 利 花

(山西省陽曲公路管理段，山西 陽曲 030100)

近年來隨著經濟的不斷發展，國省干線公路承擔著重要的運輸任務，隨之而來的是極大的交通負荷，為保障干線公路的運營安全和暢通，各類預防性養護手段也越來越多的應用到干線公路養護中，同步碎石封層作為一種簡單有效的預防性養護手段在近年來的養護施工中也運用的比較廣泛。同步碎石封層，就是用專用設備將碎石及粘結材料(改性瀝青或改性乳化瀝青)同步鋪灑在路面上，通過自然行車碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層。同步碎石封層技術的最大優點是同步鋪灑粘結材料和石料，實現噴灑到路面上的高溫粘結料在不降溫的條件下即時與碎石結合的效果，從而確保粘結料和石料之間的牢固結合。同步碎石封層具有良好的抗滑性能和防滲水性能，能有效治愈路面貧油、掉粒、輕微網裂等病害。

但由于同步碎石封層一般只是在路面形成1 cm左右的保護磨耗層，且施工時多采用單一粒徑的石料，抗彎拉強度極低，所以在后期使用過程中經常會有反射裂縫的產生，而降低同步碎石封層的防水效果，本文以國省干線二級公路為模型，通過實例分析同步碎石封層反射裂縫的產生對路面的影響，并試驗玻纖格柵在同步碎石封層中防止反射裂縫的產生。

1 同步碎石封層中反射裂縫產生原因分析以及對路面的影響

在舊路面上加鋪一層新面層后，由于溫度、荷載、板塊位移等因素導致原路面結構裂縫、施工接縫、病害裂縫等沿著原有裂縫的位置向上傳遞至新加鋪的面層后所產生的裂縫，就是反射裂縫。當反射裂縫產生后，新面層的結構隨之破壞，防水性能隨之下降，在車輛荷載和溫度的影響下，逐漸產生在反射裂縫位置，路面縫隙逐漸擴大，甚至出現新面層局部剝落的現象。

為驗證同步碎石封層反射裂縫產生原因，以及對后期路面使用效果的影響，2018年8月選取108國道太原市陽曲縣境內K570～K572段為試驗段，該路段為瀝青混凝土路面二級公路，實施前路段平均PQI(路面技術狀況指數)為82，屬良等級路，路面主要病害為輕度縱橫裂縫、輕度龜裂和塊裂，以及小面積的坑槽和中度龜裂。在同步碎石封層實施前對坑槽和中度龜裂進行了挖補處治，其余病害未進行處治，直接以同步碎石封層覆蓋。

施工結束后2018年10月通過自動路況檢測設備檢測得路段PQI為90.2，路況技術等級提升到優。2018年11月氣溫降至0 ℃以下后，路面開始產生溫縮反射裂縫，2019年1月溫縮反射裂縫數量達到最大，根據JTG 5210—2018公路技術狀況評定標準,規定裂縫按照0.2 m的影響范圍計算，反射裂縫路段面積占比0.3%。其他原因產生的反射裂縫也逐漸產生，由于該路段交通量極大，年平均日交通當量達40 000余輛，且車輛組成多以載重貨車為主，2019年4月春融期過后，路段受最不利季節影響，病害達到最大值，反射裂縫路段面積占比0.5%，通過同一檢測設備測得路段PQI下降到81.7。僅8個月的時間路況水平由優降為良，基本退回到原有狀態。

通過現場病害采集發現，主要存在病害為反射裂縫和局部同步碎石封層剝落。通過試驗段病害數據采集和分析得出以下結果。

反射裂縫產生的原因主要分為:

1)原路面存在輕度裂縫(裂縫寬度不大于3 mm)。在進行同步碎石封層前未對裂縫進行清理，裂縫中存在泥沙等雜物導致同步碎石封層乳化瀝青不能有效封閉裂縫，后期產生反射裂縫；

2)原路面存在重度裂縫(裂縫寬度大于3 mm)。在實施同步碎石封層前未對裂縫進行預先封閉產生反射裂縫；

3)原路面存在輕度龜裂、塊裂。由于失去路面局部整體連接性所產生的反射裂縫；

4)原路面水穩層在車輛荷載作用下，板體斷裂產生的直達面層的反射裂縫，同時在反射裂縫周圍伴有白色泥漿出現。

產生剝落的主要原因為:

1)原路面未徹底清理干凈，導致同步碎石封層與原路面無法良好粘結，在行車碾壓的作用下，逐漸產生局部剝落；

2)反射裂縫產生后水攜帶泥沙通過反射裂縫滲入后，橫向毛細作用進入路面新舊粘結層中間，使新舊路面層粘結力變弱，在車輛荷載的作用下，逐漸產生剝落現象。由此可見同步碎石封層實施前路面臟污的處理可以通過仔細清理而避免發生，而預防反射裂縫的產生一定程度上也就抑制了局部剝落的產生。

通過試驗段證明反射裂縫對同步碎石封層后期運營的影響極大，要保證同步碎石封層的使用效果，就必須最大程度的降低反射裂縫的產生。所以同步碎石封層路段的選取和反射裂縫的抑制是決定同步碎石封層后期運營效果的關鍵所在，在同步碎石封層段落的選取上要綜合考慮原路面病害程度和病害占比，做到原路面病害處理不能過多，以免影響經濟效益，另外對原路面必須做到預處理，以最大程度減少反射裂縫的產生，避免對后期運營效果造成影響。

2 同步碎石施工路段的選取及改進試驗段預采取措施

同步碎石封層作為一種路面表層預防性養護手段，只能起到舊路面密封防水、改善抗滑、增加磨耗層的作用，根據其技術特性及所能改善的路面能力，在實施路段的選擇上要以良等路為主，即PQI處于(90～80)區間范圍內，且路面病害以裂縫為主，不能存在大面積基層結構破壞。若原有路面病害較多，則同步碎石封層前的預處理工程量就會增加，會使同步碎石封層這種預防性養護手段的經濟效益大大降低。

為繼續驗證2018年在108國道K570～K572段同步碎石封層反射裂縫產生原因及施工前應該采取的預處理措施。2019年7月在太原市陽曲縣境內省道雙陽線選擇K92～K93段進行同步碎石封層試驗，實施前路段PQI為84。在施工前對原路面進行了仔細清掃保證施工路段無臟污、雜物；對局部坑槽、松散路面進行了挖補，并對挖補接縫進行了熱瀝青灌縫隙處理；分嚴重程度對橫縱裂縫進行了高壓熱風機吹縫隙，以及熱瀝青灌縫封閉，為防止對原路面造成二次破壞，未進行開槽；針對輕度龜裂、塊裂進行了普通熱瀝青路面刷油處理；對水穩層存在破碎的局部位置進行了水穩層挖補，填補C25水泥混凝土后拉毛面層再進行瀝青層修補；另外試驗了在原路面存在輕度龜裂、塊裂位置加鋪玻纖格柵的新工藝防止反射裂縫產生。

在雙陽線試驗段，選取了位置鄰近的兩段各50 m，進行對比試驗。兩處對比試驗A(K92+500～K92+550),B(K92+600～K92+650)均為道路左側重載車道，其中A段僅對原有路面病害進行處治，B段在對原有路面病害進行處治的基礎上，對原路面存在的龜裂、塊裂位置加鋪玻纖格柵(見圖1)，玻纖格柵網格采用1 cm標準，斷裂強度50 kN/m，格柵的大小以超出龜裂、塊裂病害邊界30 cm選取，并用鋼釘固定，最后按照正常施工程序進行同步碎石封層施工(見圖2)。

3 施工工藝改進后試驗段跟蹤觀察效果

2019年7月18日省道雙陽線K92～K93段同步碎石封層施工完成，2019年10月通過檢測，路段PQI達92，技術狀況提升到優。2019年11月氣溫降至0 ℃以下后，與2018年108國道實施路段相比溫縮反射裂縫明顯減少，同樣根據裂縫0.2 m的影響范圍計算，反射裂縫路段面積占比0.1%，特別是 B段(K92+600～K92+650)范圍內溫縮反射裂縫路段面積占比為0。經連續兩個月觀察，B段加鋪玻纖格柵范圍內無反射裂縫產生，其余原路面存在橫縱裂縫和龜裂塊裂位置所產生的病害反射裂縫也較少，反射裂縫路段面積占比0.15%，較同一運營時期108國道實施效果有很大提升。

4 同步碎石封層反射裂縫處治方法

通過兩段試驗段的施工和后期觀測總結，同步碎石封層避免反射裂縫產生的措施主要為：

1)施工前對原路面進行徹底清理，保證潔凈無雜物；

2)對原路面輕度裂縫(裂縫寬度不大于3 mm)進行裂縫清理，去除縫內雜物，有條件可使用240 ℃高壓熱風槍進行吹縫處理，以保證原來裂縫壁瀝青融化與新鋪面層形成良好整體；

3)對原路面存在重度裂縫(裂縫寬度大于3 mm)要預先進行裂縫封閉，封閉前要進行裂縫清理，并灌入普通熱瀝青或高粘乳化改性瀝青，若裂縫較寬，灌縫后需撒布石屑或砂。盡量避免使用貼縫帶，減少對原路面平整度的改變，以防止在行車碾壓作用下對同步碎石封層形成推移；

4)原路面存在輕度龜裂、塊裂的位置要預先進行裂縫清理，并進行局部刷油處理，并在刷油部位撒布石屑或砂，以提高局部整體粘結性，并對原路面平整度進行改善；

5)原路面存在中、重度龜裂、塊裂或坑槽，必須進行挖補，并對挖補接縫進行熱瀝青封邊；

6)原路面存在水穩基層破碎、開裂局部病害時必須對水穩層進行處理，可挖除局部水穩層后填筑低標號水泥混凝土，混凝土表面要進行拉毛，以便與瀝青混凝土面層有效粘結；

7)在原路面病害處理時根據養護資金預算可以適當考慮采用新技術或新材料對原有路面進行預先處治。

5 結語

同步碎石封層反射裂縫的產生，是可以通過施工前對原有路面病害的處治進行避免和降低的，施工前原路面存在的坑槽、松散、中重度龜裂塊裂必須進行挖補，并在挖補后對新舊路面結合部位進行瀝青封灌，輕度龜裂、塊裂，必須進行提前刷油處理，以保證裂縫完全封閉，并保證在舊路面和碎石封層間存在一個薄層瀝青層以便對溫縮和車輛荷載應力進行緩沖。如有充足的養護資金可以考慮在舊路存在輕度龜裂、塊裂的位置加鋪玻纖格柵或使用其他新技術新材料，以提高同步碎石封層的使用耐久性。