高速公路路面裂縫焊接施工技術研究

呂曉清

（山東交工建設集團有限公司，山東 日照 276800）

1 高速公路裂縫成因

高速公路施工過程中需要大量使用混凝土。然而，在澆筑過程中，由于其特性，混凝土會產生大量水化熱。同時，由于混凝土的透氣性和導熱性能較差，可能導致路面表面與內部產生過大的溫差，最終引發路面開裂。這種裂縫的數量和危害程度遠大于道路在長期使用過程中可能出現的裂縫。如果施工處理不當，甚至可能導致路面的二次開裂[1]。

2 高速公路路面裂縫焊接施工影響因素

裂縫焊接是一種有效的路面養護技術，但該技術的應用效果容易受到溫度、濕度及材料等因素的影響。

2.1 溫度、濕度因素

在高速公路裂縫焊接施工中，需用到多種材料，其中起到主要固定作用、確保道路結構完整性的是混凝土與鋼材。二者受外界溫度、濕度因素影響較大。溫差較大時，金屬構件會發生熱脹冷縮，其長度、高度、體積等會產生微變，雖肉眼不可見，但可能影響金屬性能，致使裂縫擴大；若環境過于干燥，混凝土可能開裂，影響路面美觀性；若濕度過大，金屬還可能產生銹蝕，甚至出現脫落[2]。

2.2 鋼材選擇

在高速公路路面裂縫焊接施工中，鋼材對施工質量的影響較大。因此，在鋼材選擇上需綜合考慮當地氣候情況、斷面部位尺寸、鋼材各項性能等因素，選擇最適宜的鋼材。所用鋼材性能與質量必須符合我國發布的優質碳素結構鋼等文件的相關規定，在裂縫中直接使用的鋼材必須表面平整、光潔，不能存在較大凹坑或裂縫、氣泡，不能有機械損傷，斷面上不能有大于0.5mm 的毛刺，若發現上述問題必須及時處理。

3 高速公路焊縫施工技術

3.1 網裂與龜裂焊縫施工

網裂與龜裂在分類上同屬于疲勞裂縫，是溫度與壓力荷載疲勞所引發，少部分網裂與龜裂是基層裂縫引起的，這類裂縫一般出現在高速公路面層，可通過裂縫焊接施工技術進行修復。

首先，施工前應通過探地雷達進行全面檢查，以明確裂縫的實際情況，并進行相關試驗，以測試數據為依據對裂縫進行針對性處理。對于由基礎裂縫引起的網裂和龜裂，應采用熱反射裂縫處理技術進行施工[3]。

其次，從材質層面，對網裂和龜裂的焊接處理既可選用單組分材料，也可選用雙組分材料。

最后，根據探地雷達實測數據，對于寬度大于3mm 的裂縫，推薦采用單組分材料，對于寬度在3mm左右的縫隙，則推薦選用雙組分材料。

網裂與龜裂焊縫施工過程如下：

首先，確定好焊接條件后，應按照焊縫施工要求，以及焊接施工工藝要求確定合適的焊接機型，并根據施工設備的需要配置焊接器件，合理配置原材料，而后將其運送至適當地點。若縫寬大于3mm，應采用常壓焊接方式；縫寬在3mm 左右時，則應采用高壓焊接方式。

其次，對網裂和龜裂部位進行清理，再用鼓入壓縮空氣的方式將縫隙內的雜質全部清除干凈，為之后的裂縫焊接做準備。

再次，網裂與龜裂處清理完畢后，用噴火機沿與路面間隔5cm 的距離向網裂和龜裂處噴射焊接材料，焊接速度通常要求控制在3～5m/min 范圍內。

最后，網裂和龜裂處焊接結束后，可對表面進行簡單修補，直至平整性滿足需要。需要注意的是，如果網裂與龜裂的焊接量在1000m2左右，需要進行取芯檢測；如果網裂與龜裂的焊接量大于1000m2，應采用雷達探測和取芯檢測相結合的方式。發現漏焊部分后應立即補焊，對于質量不滿足要求的部位，則應及時進行返工處理。

3.2 面層裂縫焊接

路面開裂原因可分為以下幾類：

第一，受高溫和荷載影響形成的疲勞裂縫。

第二，路面構造剛度較小。

第三，基礎硬度較小。

第四，施工人員和建筑材料質量等其他方面的因素。

進行面層裂縫焊接前，必須先通過探地雷達技術進行全面檢測，以確定基礎裂縫病害的實際狀況，并根據檢測結果對裂縫進行針對性處理。對于由基礎裂縫引起的路面面層開裂，應采用反射裂縫處理方式[4]。

進行路面面層裂縫焊接處理時，在建筑材料方面既可選用雙組分材料，也可選用非拌和微粒式雙組分材料。根據探地雷達技術實測結果，如果裂縫寬度大于4mm，建議使用非拌和微粒式雙組分材料，如果裂縫寬度在4mm 之內時，則可采用雙組分材料。

在面層裂縫焊接施工中，在無特殊要求的情況下應采用高壓焊接方式。使用高壓焊接方式時，輸送水壓必須超過6MPa，并將最大輸出量控制在5kg/min左右，以保證施工效率。

進行裂縫焊接施工時，首先應對路面裂縫進行清理，再通過壓縮式空氣斷路器清除裂縫中殘余的雜質，以便為后續裂縫焊接工作的開展奠定良好的基礎。

其次，完成初步處理后即可開始對裂縫進行焊接。應根據現場測得的焊接材料輸送量與工程實際需求制訂裂縫焊接方案，使用比例儀將焊接材料配比控制在規定范圍，利用送料管道運輸焊接所需材料，使其在射炮口備用；將噴火器針頭探入裂縫深處，打開輸料管，在射炮口處將焊接材料攪拌均勻，向裂縫中勻速輸送，焊接速度維持在0.5m/min 左右為宜。

再次，焊接材料經攪拌和填充后，體積會進一步擴大，并逐漸定型，使其保持穩定，以彌補裂縫導致的松散缺陷，實現對裂縫的有效處理。

最后，完成焊接工作后，還需美化修飾裂縫表面，使兩端截面整齊、平順，標高符合規定，平整度合理。施工結束后還應利用雷達探測法與取芯檢測法對施工結果進行檢驗，如果發現問題應及時處理。對于不滿足規定要求的區域，應進行返工處理。

3.3 反射裂縫、隱藏裂縫特征與焊接

根據權威統計數據，我國高速公路中半剛性瀝青路面的使用比例超過90%，這類路面基層本身的特性使其容易產生裂縫，且容易在公路建成初期產生，并貫穿公路的整個生命周期。高速公路持續受到來自路面上方的車輛荷載，在長時間不間斷的車輛荷載作用下，路基上的裂縫會逐漸蔓延，使公路表面出現明顯裂縫，這類裂縫稱作反射裂縫。反射裂縫大多為由上至下擴展形成，且下方較寬、上方較窄，如果采用常規的焊接技術處理，無法直接對裂縫基底產生作用。

此外，高速公路中還存在隱藏裂縫。隱藏裂縫是指地基中已經出現的裂縫，但并未到達路面，因此路面看上去并無破損。如果不及時對這些隱藏裂縫進行修補，會導致公路出現各類損傷，埋下安全隱患，并大幅增加公路后期檢查、維修、養護成本。

目前，這兩類裂縫（反射裂縫和隱藏裂縫）已成為當前我國高速公路養護維修工作中的重要挑戰。

針對這種情況，需要首先對裂縫的特性進行判斷，然后利用地質雷達探測技術和特定的焊接技術進行有效處理。確定裂縫的大致方位后應在正式施工前采用探地雷達對該區域的路面進行探測和檢查，以確定反射裂縫和隱藏裂縫的位置、尺寸、深度、方向等關鍵信息。之后將相關信息與施工效果圖進行比對分析，以進一步判斷裂縫的情況，制訂合理的裂縫焊縫方案，包括焊接線路、位置等關鍵要素。

同時，需要根據裂縫的具體情況選擇適當的材料，一般可以使用雙組分高分子材料或微粒式雙組分高分子混凝土材料。在施工過程中，需要使用高壓路面裂縫全深度處治設備來完成焊接工作，設備輸出壓力參數應保持在5MPa，且在施工前要對裂縫進行清理。

4 高速公路路面裂縫焊接施工流程

4.1 施工準備

第一，正式開始施工前，應對當地氣候特點和土壤性質等進行詳細考察，充分結合溫度、氣候變化規律與施工季節的晝夜溫度差等因素因地制宜地制訂施工計劃。

第二，選取合適的施工方法，并嚴格按照高速公路相關施工規范、標準繪制施工圖紙，并在其中標明各類材料的性能與用量。圖紙上交并通過審核后，應大批量復印，并發放到每位施工人員手中，使其能夠牢記施工方案內容。

第三，加強施工管理，明確施工過程中每個環節的負責人與每位施工人員的責任，避免出現事故時相互推諉。

第四，購進材料后必須進行統一檢查，確保材料性能和施工設備的運轉情況良好，嚴禁使用假冒偽劣產品或低規格產品，嚴禁將無法正常運轉的設備投入使用，以提前排除部分安全隱患。

第五，應嚴格按照設計方案和圖紙中規定的高度、尺寸預設連接鋼筋。預埋件彼此之間應保持合理間距，并調整夾角方向，確保其能夠與路面方向一致。此外，應注意控制鋼筋高度，不能使其超過混凝土頂面[5]。

第六，開槽前應仔細檢查所用設備，并在施工前完成調試，確保設備各項性能參數在合理范圍內，并根據路面裂縫長度、深度等情況制訂施工方案。

4.2 施工過程

在路面裂縫焊接施工過程中，必須對每個步驟和細節給予足夠的重視。調試好開槽機后，可進行開槽施工，先對發動機轉速進行合理調整，再提起T 型離合器手柄，根據之前工程勘測中留下的裂縫標記完成切割，沿此方向完成開槽。需注意的是，正式切縫前應對路面平整度進行調查，并據此制訂施工計劃，若擴大切割面無法起到有效作用，應先修整路面再進行裂縫焊接。

進行切割作業時必然會產生大量粉塵，若施工人員不慎吸入，會嚴重危害身體健康，若粉塵擴散至附近，還會導致環境污染。因此，施工時應注意防范和處理，保證道路清潔。一般可在切割部位覆蓋布條或鋼板，避免粉塵擴散。開槽施工結束后，為避免粉塵影響施工，應使用熱氣槍完成槽縫清理。該設備的原理是利用吹出的高壓空氣去除槽縫中的灰塵與雜物，效率較高、清除徹底，對于含水量較高的槽縫清理效果尤為明顯。其不僅可清除粉塵，還能對裂縫進行干燥，減少其中的水分，從而提高槽縫表面與后續填充材料的黏結度。

灌封前，應先將焊接材料置入料倉中，逐步加入各類添加劑后對整體進行加熱，加熱時要注意控溫，加熱約45min 溫度即可達到施工要求。灌封時直接將加熱后的焊接灌入公路裂縫中即可，注意根據施工要求和裂縫大小控制材料灌入速度，且在灌封后使用密封膠帶對裂縫進行密封，并放置冷卻處理，具體冷卻時間應根據氣溫、裂縫尺寸等確定，一般為20min。

4.3 施工后的養護

完成裂縫焊接后，若使用了混凝土材料，應注意及時養護，做好保溫與保濕工作。可使用不透風的塑料膜進行覆蓋并定期灑水，也可使用帶膜包裹，但不能直接灌注自來水，以免鋼材腐蝕。

5 高速公路路面裂縫養護管理監督事項

在裂縫養護過程中，為避免疏漏、提高施工質量，應建立健全公路路面裂縫施工與養護監察制度，減少質量問題。施工前，應派遣專業勘察人員對高速公路路面裂縫的尺寸、路況、當地地質水文等進行詳細勘察，獲得最準確的勘察結果；還應對施工人員進行培訓，使其了解裂縫施工的關鍵技術與施工注意事項。此外，在責任劃分方面應做到將責任明確到個人，出現問題后及時進行追責。完成施工后，應安排專業人士負責高速公路的養護，避免路面再度開裂。

6 結語

文章對高速公路裂縫的形成原因進行了剖析，列舉了幾種焊接施工技術，并指出施工過程中的影響因素及施工時的注意事項。總的來說，高速公路養護單位應做到因地制宜，根據道路裂縫實際情況選擇合適的施工技術，并做好施工前的預處理、施工過程中的嚴格監管以及施工后的養護，以此最大限度地解決道路裂縫問題，從而為交通安全保駕護航。