灌縫技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

李曉瑩

（甘肅省白銀公路事業(yè)發(fā)展中心靖遠(yuǎn)公路段，甘肅白銀 730600）

0 引言

因交通量和使用年限的增加，部分瀝青路面受損，其中，裂縫是最常見(jiàn)的病害，可分為荷載裂縫、沉降裂縫和溫度裂縫等不同類型。裂縫處理若不及時(shí)，水分會(huì)滲入路面結(jié)構(gòu)，加之受到車輛荷載的影響，會(huì)使路面結(jié)構(gòu)受到不可逆的損害。因此，及時(shí)用灌縫材料填充裂縫，使其閉合，阻止水分侵入路面結(jié)構(gòu)，是延長(zhǎng)路面使用壽命的重要措施。

1 公路裂縫的主要類型及成因

1.1 公路裂縫的主要類型

1.1.1 荷載裂縫

公路路面結(jié)構(gòu)有極限承載能力，超過(guò)此極限的車輛荷載會(huì)破壞路面結(jié)構(gòu)。基層底部斷裂是最嚴(yán)重的問(wèn)題，基層底部斷裂后，會(huì)形成裂縫，且這些裂縫會(huì)隨荷載作用而擴(kuò)展[1]。

如果不及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，裂縫會(huì)向上延伸到表層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致縱向裂縫、龜裂等質(zhì)量問(wèn)題，影響公路的安全性和耐久性。

1.1.2 沉降裂縫

路基施工質(zhì)量不佳或土質(zhì)不合格，會(huì)使公路工程運(yùn)行時(shí)路基發(fā)生下沉，從而導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)損壞，可能產(chǎn)生橫向和縱向裂縫，這種問(wèn)題在填挖交界處較為常見(jiàn)。

1.1.3 溫度裂縫

溫度對(duì)公路工程的路面結(jié)構(gòu)有重要影響。溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，路面結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生收縮等變化，從而增加表面的拉應(yīng)力。下層材料如果不能有效抵抗這種拉應(yīng)力，便會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫，影響工程質(zhì)量。我國(guó)北方地區(qū)的公路工程普遍存在這一問(wèn)題。

1.2 公路裂縫的成因

1.2.1 施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

施工單位未能嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求進(jìn)行公路瀝青路面施工，會(huì)造成施工環(huán)節(jié)存在缺陷和不足，容易導(dǎo)致層間黏結(jié)強(qiáng)度不足、路面出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題。此外，如果公路瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也可能造成路面受力不均衡，進(jìn)而誘發(fā)裂縫問(wèn)題。

1.2.2 路基壓實(shí)度或接縫尺寸不達(dá)標(biāo)

路面的整體穩(wěn)定性與壓實(shí)度密切相關(guān)，如果公路瀝青路面的壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求，會(huì)影響路面的使用壽命和性能。并且，公路瀝青路面的強(qiáng)度會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下降，這會(huì)加劇路面損壞。另外，在施工過(guò)程中，接縫尺寸是影響壓實(shí)度的一個(gè)重要因素，如果接縫的尺寸過(guò)大或過(guò)小，容易導(dǎo)致路面的壓實(shí)度不均勻，從而引發(fā)裂縫問(wèn)題。因此，在公路瀝青路面施工中，應(yīng)該嚴(yán)格控制壓實(shí)度和接縫尺寸，以提高路面的質(zhì)量和耐久性。

1.2.3 公路瀝青路面超負(fù)荷運(yùn)行或受力不均

近年來(lái)，公路交通流量不斷增加，導(dǎo)致公路瀝青路面經(jīng)常承受超過(guò)其設(shè)計(jì)荷載的負(fù)荷。另外，如果公路瀝青路面的受力分布不均勻，長(zhǎng)時(shí)間的碾壓作用下會(huì)使其出現(xiàn)不同程度的裂縫問(wèn)題。

2 灌縫技術(shù)

2.1 灌縫技術(shù)概述

灌縫技術(shù)是一種有效的公路養(yǎng)護(hù)方法，能夠修復(fù)和增強(qiáng)公路路面的平整度和承載力，延長(zhǎng)公路的使用壽命。該技術(shù)適用于各種等級(jí)的公路裂縫養(yǎng)護(hù)，只要裂縫的表面狀況良好，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，就可以采用該技術(shù)進(jìn)行處理[2]。不過(guò)，該技術(shù)更適用于寬度在3～25mm 之間的裂縫。應(yīng)用灌縫技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇適宜的灌縫材料，灌縫材料需具備高的柔韌性、高延伸性和高黏結(jié)性，避免水分滲入裂縫，提高公路路面的抗破壞能力。

2.2 灌縫技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的優(yōu)勢(shì)

灌縫技術(shù)主要是將灌縫材料均勻地注入裂縫，形成一個(gè)緊密的封堵層，且灌縫材料不受氣溫變化的影響，能夠有效防止路面泛油或二次裂縫，進(jìn)而提高路面的平整度和整潔度。

相較于傳統(tǒng)的灌縫封堵法，灌縫技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，如施工成本低廉，修補(bǔ)效果持久，能夠顯著延長(zhǎng)公路的使用壽命和穩(wěn)定性，滿足公路的各種使用條件等[4]。同時(shí)，應(yīng)用灌縫技術(shù)能夠提高公路的耐用性和美觀性，縮短施工時(shí)間，保障施工質(zhì)量和車輛行駛安全，提高公路工程的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

3 公路養(yǎng)護(hù)灌縫技術(shù)施工流程

3.1 工程概況

該公路路面結(jié)構(gòu)由25cm 水泥穩(wěn)定碎石基層和5cm 雙層SBS 改性瀝青混凝土表層構(gòu)成。由于長(zhǎng)期承受車輛荷載和氣候變化的影響，瀝青路面出現(xiàn)了多條縱向裂縫，其寬度大約在1～3mm 之間。隨著時(shí)間的推移，裂縫不斷擴(kuò)散，導(dǎo)致部分路面發(fā)生了更為嚴(yán)重的損壞，如龜裂和網(wǎng)裂等。為了有效修復(fù)這些損壞，提高路面的使用壽命和穩(wěn)定性，該項(xiàng)目采用灌縫施工技術(shù)，且取得了較好的維護(hù)效果。

3.2 灌縫技術(shù)施工準(zhǔn)備工作

一般來(lái)說(shuō)，裂縫寬度超過(guò)5mm，需要用開(kāi)槽機(jī)將裂縫擴(kuò)寬后再進(jìn)行灌縫；裂縫寬度不足5mm，可以直接用灌縫機(jī)將瀝青材料填充到裂縫中。無(wú)論裂縫寬度在什么范圍，采用哪種施工方法，都需要在施工前做好準(zhǔn)備工作，包括選擇合適的瀝青材料和灌縫設(shè)備，用加熱倉(cāng)對(duì)瀝青材料進(jìn)行加熱熔化處理，用吹風(fēng)機(jī)對(duì)裂縫進(jìn)行清理和干燥處理，以及在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行封閉和安全提示等[5]。同時(shí)，還要檢查開(kāi)槽機(jī)和灌縫機(jī)的參數(shù)和性能是否符合施工要求。

3.3 裂縫開(kāi)槽

開(kāi)槽修補(bǔ)是處理裂縫的常用方法，可以有效防止裂縫擴(kuò)大和惡化，其原理是在裂縫兩側(cè)切割出矩形凹槽，然后用專用材料填充矩形凹槽，使之與路面形成一個(gè)整體。開(kāi)槽修補(bǔ)的質(zhì)量和效果取決于多個(gè)因素，實(shí)際開(kāi)槽時(shí)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，不同類型的裂縫需要采用不同的開(kāi)槽方式。

一般來(lái)說(shuō)，裂縫寬度小于3mm 時(shí)，可以不用開(kāi)槽，而是采用其他方法處理。在開(kāi)槽過(guò)程中，還需要用火焰槍對(duì)凹槽進(jìn)行加熱，以提高填充材料的黏結(jié)性能。加熱時(shí)，要注意控制溫度，避免過(guò)熱或加熱不均勻。為了使填充材料更好地承受路面的荷載變化和溫度變化，應(yīng)保證凹槽的深寬比為2∶1。

3.4 清縫

開(kāi)槽后，必須徹底清理槽口內(nèi)的殘?jiān)⑺槟┑入s物，否則會(huì)影響膠料的黏結(jié)力和密封性。同時(shí)，氣溫較低時(shí)，還要注意槽內(nèi)是否存在水汽，因?yàn)樗麜?huì)降低膠料的黏度和流動(dòng)性，導(dǎo)致灌縫效果不佳[6]。因此，灌膠之前，需要用加熱裝置對(duì)槽口進(jìn)行烘烤處理，使其達(dá)到適宜的溫度和干燥程度。此外，為了提高瀝青面層與密封膠的黏結(jié)力，要用鋼絲刷對(duì)凹槽表面進(jìn)行清刷處理，去除灰塵、垃圾等雜物，保持路面清潔和干燥。

3.5 備料

密封膠加熱處理是灌縫技術(shù)施工中的重要環(huán)節(jié)，直接影響材料性能和施工質(zhì)量。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，密封膠的加熱溫度應(yīng)控制在190～204℃之間，保證材料的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，方便出料和灌縫。橡膠改性瀝青是一種常用的密封膠材料，具有良好的耐熱性和抗老化性，可多次加熱，材料利用率較高，能夠降低成本。同時(shí)，橡膠改性瀝青能改善灌縫施工效果，提高路面的整體性和耐久性。

3.6 灌縫施工

在灌縫施工過(guò)程中，應(yīng)將密封膠加熱到193℃以上，然后用壓力噴頭將其均勻地噴入裂縫，形成T 型密封層[7]。

施工過(guò)程中，應(yīng)合理安排灌縫順序和深度，采用兩次灌注方式。先進(jìn)行初步灌注，填充大部分裂縫空間，再進(jìn)行二次灌注，填充剩余空間，并使密封膠與道路表面齊平。兩次灌注方式可以確保灌縫連續(xù)、均勻，避免氣泡產(chǎn)生，降低密封膠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。灌縫后，應(yīng)用橡膠抹平板將密封膠刮平，并在表面撒上砂質(zhì)材料，防止密封膠隨車輛移動(dòng)。

3.7 養(yǎng)生施工

為了確保密封膠不受外界影響，施工人員在灌注完成后2～3min 內(nèi)，需要在膠帶上均勻地撒一層水泥粉，以防止膠帶黏連或被污染。待密封膠完全干結(jié)并冷卻，再用清掃車將路面上的水泥粉和碎渣清理干凈，此時(shí)公路可以恢復(fù)正常交通。一般來(lái)說(shuō)，密封膠的冷卻時(shí)間約為15min。但也要根據(jù)當(dāng)天的氣溫情況，適當(dāng)調(diào)整交通開(kāi)放的時(shí)間，以確保灌縫工程的質(zhì)量和安全。

4 性能試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)灌縫對(duì)路面性能的提升效果，按照試驗(yàn)室制作小梁試件的方法，模擬不同寬度的裂縫，并通過(guò)灌縫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。然后，在不同溫度下對(duì)試件進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，測(cè)量試件的彎曲拉伸強(qiáng)度、彎曲勁度模量和最大拉伸變形量等參數(shù)，以分析溫度對(duì)裂縫修復(fù)效果的影響。

分析低溫彎曲試驗(yàn)的結(jié)果（見(jiàn)表1），發(fā)現(xiàn)彎拉強(qiáng)度與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度越低，彎拉強(qiáng)度越高。這一規(guī)律在修補(bǔ)前后的試樣中都存在，但修補(bǔ)后試樣的彎拉強(qiáng)度相比修補(bǔ)前有所下降。特別是在20℃和25℃這兩個(gè)溫度點(diǎn)，修補(bǔ)后試樣的彎拉強(qiáng)度分別下降了47.6%和47.4%，表明修補(bǔ)后的路面在低溫環(huán)境下更適用。在10℃時(shí)，修補(bǔ)后試樣的彎拉應(yīng)變顯著高于修補(bǔ)前試樣，表明修補(bǔ)后試樣的抗變形能力更強(qiáng)。同時(shí)，修補(bǔ)后試樣也達(dá)到了規(guī)范要求的彎拉應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明修補(bǔ)后試樣合格。此外，在15℃時(shí)，修補(bǔ)后試樣的彎曲勁度模量也高于修補(bǔ)前，說(shuō)明灌縫修補(bǔ)能夠有效提高試樣在低溫下的抗裂性能。

表1 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，公路在使用過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生各種類型的裂縫，與多種因素有關(guān)，如車輛荷載、氣候變化、路基沉降等。為了保證公路的安全性和舒適性，需要根據(jù)實(shí)際情況，采取合理的養(yǎng)護(hù)措施。灌縫施工技術(shù)是一種有效的養(yǎng)護(hù)方法，能夠填補(bǔ)路面裂縫，防止水分和雜物侵入，提高路面的整體性能，延緩裂縫擴(kuò)展，從而延長(zhǎng)公路的使用壽命。因此，相關(guān)單位應(yīng)充分認(rèn)識(shí)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，按照規(guī)范的流程進(jìn)行施工操作，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保達(dá)到預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果。同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，注意施工過(guò)程中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)問(wèn)題，如灌縫材料選擇、控制灌縫溫度、測(cè)量灌縫深度等，有效銜接前后工序，保證工程的最終質(zhì)量。