高速公路路面裂縫成因及日常養護關鍵技術分析

柴軍

（甘肅省酒泉公路事業發展中心，甘肅 酒泉 735000）

0 引言

高速公路施工過程復雜，施工周期長，施工完成后容易出現裂縫，影響公共基礎設施的穩定性。不同類型裂縫的成因也各不相同。首先，由于路面結構材料不同，在溫度變化時會發生一定程度的變化，從而產生橫向裂縫；其次，受路基等不均勻沉降、地表水下滲等因素的影響，從而產生縱向裂縫，經過時間推移，逐漸反射到路面上，出現長短不一的縱向裂縫；最后，由于高速公路具有路線長、涉及面廣、投資大等的特點，造成日常養護工作滯后，沒有按照規范要求定期養護高速公路路面，路面的隱患越來越多，最終形成龜裂和網裂。

1 高速公路路面裂縫的類型

高速公路路面裂縫按形成原因可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫，按形狀可分為橫向裂縫、縱向裂縫、塊裂及龜裂等。

1.1 荷載型裂縫

高速公路主體結構為瀝青混凝土結構，在實際應用中由于連續荷載突然增加而使路面抗拉強度增加，但其承載能力有限，極限取決于設計強度和實際承載能力。瀝青混凝土結構在荷載作用下的受力超過極限，導致瀝青混凝土結構與鋼筋結構內部受力失衡，最終發生應力失控。在施工過程中，路基壓實度不均勻，在使用過程中，引起路面產生不均勻沉降。目前在路面施工過程中，多采用多幅攤鋪。在攤鋪過程中，接茬未處理好，在行車荷載作用下最終導致荷載型裂縫?？v向裂縫是荷載裂縫的主要表現形式[1]。

1.2 非荷載型裂縫

高速公路非荷載型裂縫產生的原因很多，主要是路面積水不能及時排出，在車輪的作用下使受壓水迅速傳遞至路面，路面強度發生變化而形成小裂縫。雨雪從小裂縫滲入，引起基層軟化，基層沉降不均勻致使裂縫進一步惡化擴大，從而影響整個高速公路的承載能力。同時，外界持續的外力作用而產生裂縫，如沉降裂縫，主要是外界持續的外力作用，導致整體抗壓強度下降。

2 高速公路路面裂縫的成因

2.1 材料因素

材料是造成高速公路裂縫的重要原因。在工程設計中，除主要的材料外，還涉及路基的加固材料。通過對高速公路瀝青路面裂縫的成因分析，得出路面裂縫的主要原因是材料。路面材料自身的穩定性、材料強度、材料的密度等因素的改變，都可能導致路面裂縫。水泥、骨料、砂石、添加劑等是混凝土配合比的主要原材料。在澆筑時，由于施工技術和外部環境等的影響，很容易產生裂縫。同時由于材料的機械性能差異，也將導致混凝土在澆筑的過程中產生裂縫。同時，鋼筋與混凝土之間也會產生一定的作用，造成變形。如果拉應力太大，則會產生裂縫?；炷恋膹姸群退苄允怯绊戀|量的關鍵因素，當施工材料之間的配比不達標時，混凝土將會出現反砂現象，同時在干燥的情況下也將導致結構裂縫。

2.2 行車荷載因素

行車荷載也是引起高速公路裂縫的主要原因。目前在高速公路養護管理中，由于行車荷載難以進行有效的控制，致使高速公路整體養護中發生裂縫的可能性大大提高。在高速公路長時間運營后，隨著車輛逐步增加，車輛的重量不斷增加，因此，高速公路的運營負荷也會隨之增加。在長期的超載工況下，路面的老化問題會加劇，從而產生裂縫。此外，在超重工況下，若不及時進行路面養護，將會增加裂縫出現的概率，嚴重地妨礙行車的正常行駛。

2.3 地質條件因素

高速公路的地質條件也是造成路面裂縫的主要原因。在復雜和嚴酷的地質環境下，不僅增加高速公路建設的難度，還會給高速公路的養護工作帶來一定的困難。通過對地質環境、土壤環境、氣候等方面對高速公路的影響進行研究，發現這些因素的變化會使高速公路的地質狀況發生變化，從而增加工程建設的難度，也為高速公路工程施工帶來困難。當遇到含水量較大的地質條件時，會增加高速公路工程的裂縫發生概率，為高速公路建設帶來較大困難。

2.4 施工因素

高速公路路面裂縫的內部原因是材料，施工則是外部原因。目前，我國的高速公路的建設技術已取得較大進展，但在實際建設中還存在不少問題，存在施工組織設計滯后、技術水平低下等問題。在高速公路建設中，由于缺乏對相關技術和材料的管理，導致高速公路的施工裂縫問題的出現，影響高速公路的正常使用和運行。

3 高速公路路面裂縫的日常養護關鍵技術

3.1 壓漿技術

針對高速公路路面裂縫問題，應采取科學的維修技術加以解決。通過采用適當的技術措施，可以有效地減少高速公路裂縫的發生，延長高速公路的使用壽命。在高速公路養護技術中，壓漿技術（注漿法）是一種較為簡便的施工方法，被廣泛地用于高速公路的后期養護。具體做法為：在高速公路路基或路面發生裂縫時，進行插管灌漿，并在裂縫部位設灌漿噴嘴；注漿時，選用專門的工程材料，一般為環氧樹脂；在灌注過程中，將壓漿擠出，直至漿液從其他噴口流出。將環氧樹脂填充至裂縫中，形成一層保護膜，能夠有效減少雨雪滲入對基層的破壞。

3.2 開槽灌縫技術

開槽灌縫技術相對于壓漿技術對工藝技術等方面都具有較高的要求。在高速公路存在橫向裂縫的情況下，采用開槽灌縫技術能夠防止裂縫的進一步擴大。目前高速公路養護技術普遍采用這種方法，可以對高速公路的裂縫進行及時修補，從而延長高速公路的使用壽命。開槽灌縫技術對施工的要求很高，在施工過程中，要確保路面交通處于封閉狀態，以達到安全施工的目的。在施工之前，要準備好施工所需的設備。開槽灌縫技術施工的規模比較大，會采用開槽機和灌膠設備。在所有的準備工作完成后，就可以開始施工。首先，開槽灌縫時應沿裂縫開槽，開槽深度和寬度應適應或滿足設計的要求[2]。開槽之后，將槽中的灰塵、雜物清除掉，保證裂縫及周邊干燥、清潔，避免黏結失效，同時也能保證灌縫機槍頭平滑的運行。在灌縫機內加入灌縫膠，當溫度達到一定程度時，再進行灌縫。施工結束等灌封膠冷卻后，即可開放交通。縫槽灌縫應充分飽滿、黏結緊密，密封膠邊緣齊順、表面平整，無顆粒狀膠粒。

3.3 貼縫技術

在高速公路縱向裂縫修補中，采用大量的貼縫技術。貼縫技術的應用領域類似于開槽灌縫，對小裂縫的修復也具有很好的效果。貼縫宜采用熱黏式貼縫膠，可使用自黏式貼縫膠。在進行貼縫施工時，所需的工藝較開槽灌縫相對簡單。首先，在施工過程中要保證路面交通處于封閉狀態，施工時，裂縫中及裂縫兩側的灰塵及雜物要清除干凈，保證裂縫作業面平整。其次，采用熱黏式貼縫膠時，貼縫前應對裂縫及其周邊路面進行加熱，貼縫時應在對路面和貼縫膠交界部位加熱的同時，將貼縫膠沿著裂縫粘貼到路面上并按壓緊密；采用自黏式貼縫膠時，貼縫前可只做路面干燥，并將貼縫膠沿裂縫貼到路面上，擠壓緊密即可;貼縫技術應達到貼縫膠邊緣整齊、表面平整。

3.4 表面封層類預防性養護技術

表面封層類預防性養護技術可處理非失穩車轍，恢復路面功能，根據施工工藝可分為封層型和表面噴施兩類。表面噴施是一種根據路面特性使用不同養護劑的涂布或噴淋法，形成具有抗老化、防水等功能的養護層。同時根據不同材料的用途，可將其分為還原劑封層和霧封層兩類，其中劑封層、霧封層已廣泛應用于高速公路。目前高速公路主要使用微表處施工。微表處采用陽離子型改性乳化瀝青、不同規格的粗細集料、礦粉摻配而成，及時有效地防治路面出現的小病害。

3.5 裂縫檢測技術

高速公路裂縫探測技術是高速公路養護工作的重要內容。在高速公路裂縫檢測中，應根據實際情況選用相應的檢測技術。通過對試驗數據的分析，維護人員可以制定出一套行之有效的維修計劃，從而保證高速公路的總體質量和運行。非破壞性裂縫探測技術是指在地質雷達工作時，利用主控制，周期性地發出微秒級信號，并通過發射天線將其與地表進行耦合，實現對地表的信號的采集，得到路面裂縫的基本信息。這種方法不會損壞道路，故稱之為非破壞性測試。此外，通過強度測試、鉆孔測試等方法，可以實現對高速公路裂縫的分析與處理。

3.6 瀝青路面再生技術

瀝青路面再生技術在瀝青混凝土路面上的應用，既能達到養護的目的，又能節約資源，提高資源的利用效率。根據溫度的不同，可分為低溫再生和熱再生。其中，熱再生有兩種方式：廠拌和就地再生。廠拌的方式是指回收瀝青物料，由加工廠進行處理，然后用于高速公路的養護。瀝青路面再生技術是一種成本低廉、質量合格率高、降低污染系數的新工藝。瀝青再生類預防性養護技術能夠實現對施工資源的再利用，達到降低成本、提高環保效益的目的。通過加入水、再生劑等方法，形成新型的瀝青混合料，降低環境污染。為了充分發揮瀝青路面的防滲透性，在瀝青路面表面安裝高性能水玻璃，全面提高瀝青路面的防滲性能，同時對廢舊瀝青混合料進行二次碾壓施工，提高整體的密實度。

4 高速公路路面裂縫的預防措施

4.1 加強養護施工原材料控制

施工原材料的質量對于高速公路養護施工具有極其重要的作用。在養護施工過程中，原材料的質量是否合格直接關系到養護施工能否達到預期目標。例如，在養護施工過程中，混凝土原材料的選擇對養護的質量具有較大影響。水泥是混凝土的重要組成材料，選擇合適的水泥標號和種類能夠有效地保證施工的質量，同時滿足節約成本的要求。但是水泥的種類多種多樣，施工人員在選擇的水泥過程中，要嚴格地按照試驗檢測機構出具的混凝土配合比的技術要求，對其進行充分的檢測，使整個高速公路的質量得到有效保證。此外，應該嚴格控制混合材料所用的外加劑和水的質量，確認符合混凝土的配制標準。如果是泵送混凝土材料，也需要做好緩凝劑的摻加。為保證混凝土結構高速公路工程施工質量，碎石的粒徑應在20mm以下，砂石應采用中粗砂，水泥和催化劑應選用低堿性的。若需要對混凝土初凝時間進行控制，可以適當在拌和階段加入一定比例的粉煤灰?；炷恋馁|量與水泥的用量有直接關系，在高速公路工程建設施工時，需要嚴格把控水泥的用量，降低混凝土的水化熱，從而更好地把控混凝土的可泵性。

4.2 建立健全養護管理制度

在制定養護管理制度的過程中，首先，需要保證制度的內容全面、規范、可執行。其中，包括高速公路養護管理的相關部門及相關工作流程，與高速公路養護管理實際情況相結合，并加強建設有關法律法規，同時重視天氣情況、公路巡視日志等日常養護記錄。其次，需要對管理主體予以明確。建設、施工及管理部門在高速公路缺陷責任期內都需要對其進行管理，一旦發生路面病害，應明確修復責任，準確劃分缺陷的病害類型。在高速公路缺陷責任期內，對車輛漏油與質量缺陷造成的路面坑槽以及交通事故造成的結構性損傷，安全設施構件丟失等缺陷病害應進行區分。其中，原施工單位負責對質量缺陷進行治理維修；養護單位負責對非缺陷病害進行養護管理，并對養護管理流程進行科學制定。

4.3 實現對日常養護的規范化管理

為了更好地防止高速公路裂縫問題的出現，需要對管理方式方法進行不斷優化和創新。高速公路建成后，原施工單位撤離，由養護單位對質量缺陷進行修復，施工成本與建設期間相比，單價較高，因此需要加強管理力度，及時解決養護中的各種問題。同時還需要打破傳統的“一路一公司”日常養護的管理模式，由于采用路段封閉式管理，普遍存在工作效率不高、人員及設備分散、養護投入較少、技術和創新能力不足、人員整體素質較低等情況，對養護管理實現專業化、科學化、規范化、機械化及模式化發展造成制約。因此，為了改進和創新管理模式，可采用多家公司分段養護的方式，提高競爭意識，有效提升養護管理質量和效率，并且更大限度降低養護成本。

4.4 嚴格控制車輛荷載

路面是直接承受車輛荷載的結構層。荷載在路面設計荷載承受范圍內，對路面的影響相對較小，若超出路面的承受范圍，會加速路面結構層的老化。同時，會造成路面病害加速形成，嚴重影響路面行車安全和舒適性。尤其是已經達到或超過設計使用年限的高速公路，問題會更加嚴重。因此，要求高速公路收費管理部門嚴格執行超載禁止上路的規定，同時路政、交警等執法部門要嚴厲查處超載行為，確保避免超載，減輕對路面危害，從而達到延緩路面病害出現的目的。

5 結語

總之，高速公路路面裂縫的養護與治理是一個長期、復雜、綜合性的系統工程。在高速公路建設中，需要注重對路面的日常養護和關鍵技術的研究，并針對其發生的具體狀況，采用相應的技術措施，積極尋求相應的養護方法，達到更好的保護效果，從而提高高速公路路面的施工質量，為提升高速公路運行的穩定性奠定良好的基礎。