水穩(wěn)基層瀝青混凝土路面裂縫成因分析及防治對(duì)策

摘要 瀝青混凝土在公路路面中廣泛應(yīng)用，具有噪聲小、平整度高、養(yǎng)護(hù)便捷等優(yōu)勢(shì)，但隨著城市車輛荷載的增加，瀝青路面病害問(wèn)題日益突出，其中裂縫病害較為典型。因此，文章以瀝青混凝土路面項(xiàng)目為例，對(duì)路面結(jié)構(gòu)裂縫原因、治理方法展開研究，以明確瀝青混凝土路面裂縫的形成機(jī)理，結(jié)合原因從施工環(huán)節(jié)預(yù)防、控制裂縫問(wèn)題，以降低瀝青混凝土路面裂縫風(fēng)險(xiǎn)，保障道路交通安全。

關(guān)鍵詞 水穩(wěn)基層；瀝青混凝土；路面裂縫；裂縫成因

中圖分類號(hào) U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）16-0138-03

0 引言

瀝青混凝土是公路常用的路面結(jié)構(gòu)，但部分瀝青混凝土公路運(yùn)營(yíng)1—2年后會(huì)產(chǎn)生路面裂縫問(wèn)題。作為典型的早期病害，路面裂縫會(huì)弱化路面結(jié)構(gòu)承載力，使其穩(wěn)定性、平整度受損，影響車輛通行質(zhì)量。該文深入分析了瀝青混凝土路面裂縫原因、防治技術(shù)對(duì)提升公路路面建設(shè)質(zhì)量，延長(zhǎng)瀝青混凝土公路使用壽命意義重大。

1 項(xiàng)目概況

某城市道路工程，起止樁號(hào)為K1+080～K2+500，全長(zhǎng)1.56 km。路面標(biāo)準(zhǔn)寬度為50 m，斷面設(shè)計(jì)為人行道（5 m）+非機(jī)動(dòng)車道（5 m）+綠化帶（3.5 m）+機(jī)動(dòng)車道（2×11.5 m）+綠化帶（3.5 m）+非機(jī)動(dòng)車道（5 m）+人行道（5 m），雙向車道。路面設(shè)計(jì)軸栽：BZZ-100 KN，設(shè)計(jì)年限20年，抗滑要求：構(gòu)造深度≥0.55 mm，橫向力系數(shù)≥54。道路結(jié)構(gòu)為級(jí)配碎石層+水泥穩(wěn)定碎石層+瀝青混凝土。

項(xiàng)目于2013年完工，2015—2016年經(jīng)質(zhì)量排查發(fā)現(xiàn)路面裂縫。1號(hào)標(biāo)段裂縫15處，總長(zhǎng)513 m，縫寬2～5 mm；2號(hào)標(biāo)段裂縫5條，總長(zhǎng)122 m，縫寬12～15 mm；3號(hào)標(biāo)段裂縫11條，總長(zhǎng)135 m，縫寬3～10 mm。裂縫包含橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫，根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）可知，路面裂縫屬于嚴(yán)重、輕微裂縫。瀝青混凝土路面裂縫破損分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2 裂縫分類及原因分析

2.1 橫向裂縫

裂縫垂直路面中心線，縫隙寬度不同，產(chǎn)生原因：（1）瀝青配比、材料選用不當(dāng)，施工溫度控制不合理，質(zhì)量不符，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)溫度收縮，溫度應(yīng)力增加，超過(guò)瀝青混凝土抗拉強(qiáng)度后產(chǎn)生橫向裂縫[1]；（2）攤鋪、碾壓時(shí)接縫不嚴(yán)，路面各區(qū)域密實(shí)性不足，產(chǎn)生橫向裂縫；（3）水穩(wěn)基層材料、壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)，路面通車后荷載增加，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生膨脹、收縮裂縫；（4）路面、路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降，路面塌陷后形成橫向裂縫。

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫即樹狀縫隙，與路緣平行，小支縫多。收縮值為0.2～1 mm，混凝土變形值為0.01 mm。產(chǎn)生縱向裂縫的原因較多：（1）水穩(wěn)基層下土質(zhì)特殊，遇水膨脹、失水收縮，穩(wěn)定性差，反復(fù)收縮膨脹后引起路面裂縫；（2）軟基處理不到位，路基、路面結(jié)構(gòu)失衡、塌陷；（3）路面拓寬、填挖分界區(qū)域壓實(shí)度不足，路基埋深淺，不均勻沉降后路面結(jié)構(gòu)損壞，導(dǎo)致縱向裂縫產(chǎn)生。

2.3 網(wǎng)狀裂縫

形似蜘蛛網(wǎng)，強(qiáng)度不足是瀝青混凝土路面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫的主要原因。（1）瀝青結(jié)構(gòu)層老化、車輛荷載大，瀝青混凝土基層被破壞。（2）瀝青混凝土路面橫、縱向裂縫修補(bǔ)不及時(shí)，雨水積聚，路面滲水后唧漿形成；基層長(zhǎng)期處于真空狀態(tài)，導(dǎo)致網(wǎng)狀裂縫產(chǎn)生。（3）路面攤鋪、碾壓不到位，壓實(shí)度不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青混合料級(jí)配不夠、拌和不均勻，與石料黏結(jié)性不足，長(zhǎng)期荷載后引起網(wǎng)狀裂縫[2]。

3 瀝青混凝土路面裂縫治理

為避免裂縫延展，保證路面平整度，采用接縫灌漿工藝治理裂縫問(wèn)題。接縫灌漿是通過(guò)灌注水泥漿液、膠凝材料、混凝土漿液填充、封堵裂縫。灌漿材料注入后會(huì)與瀝青混凝土面固化、結(jié)合，形成整體，避免路面裂縫擴(kuò)散。

3.1 開槽

（1）沿裂縫走向開槽，兩側(cè)凹槽邊緣。機(jī)械開槽，凹槽切割深度為1.5～2.5 cm最佳，方向與裂縫方向一致，形狀規(guī)則。

（2）處理槽口。清除凹槽內(nèi)廢渣，可通過(guò)人工、使用鼓風(fēng)機(jī)清理。槽底鋪設(shè)Φ10 mm鋼筋綁扎的10 cm×10 cm鋼筋網(wǎng)。

（3）高壓風(fēng)機(jī)預(yù)熱槽口，去除槽口水蒸氣，縮小灌封黏合劑、路面間隙。低溫天氣應(yīng)調(diào)高預(yù)熱溫度，槽口溫度保持在60～80℃。縫壁涂刷0.3～0.6 kg/m2黏層瀝青，再鋪筑新混合料。

3.2 灌縫機(jī)就位

（1）對(duì)齊瀝青槽口、設(shè)備導(dǎo)向塊，調(diào)整瀝青出口位置，出口應(yīng)位于切割縫中心點(diǎn)，以均勻溢出瀝青等注漿材料。

（2）瀝青出口高度不宜過(guò)低，距切口底部不得超過(guò)3 mm。出口過(guò)低時(shí)，則注漿管、地面靜摩擦力較大，管口破損風(fēng)險(xiǎn)大。而出口過(guò)高時(shí)，槽口、出口同時(shí)流出漿液，影響縫隙內(nèi)漿液的密封效果。

3.3 灌縫

（1）澆筑瀝青混凝土漿液、密封劑。溫度﹤40℃時(shí)，需加熱瀝青。

（2）使用高壓噴嘴輸送灌縫材料，裂縫﹤5 mm，灌縫材料為改性乳化瀝青灌縫。裂縫﹥5 mm時(shí)，采用SBS改性瀝青灌縫。觀察裂縫兩側(cè)，建立“T形”密封層。封層厚度為2～3 mm，寬度不低于2 cm。

（3）自上而下灌注灌縫漿液，密封劑澆筑2次。首次注入深度不低于凹槽的1/3，正式密封凹槽時(shí)，灌注深度應(yīng)大于凹槽4 cm。灌注時(shí)應(yīng)均勻填充，預(yù)防底部氣泡，充分布滿裂縫后鋪設(shè)3 cm厚砂石、3～5 cm石屑[3]。

（4）監(jiān)測(cè)灌縫前后的路面彎沉值，對(duì)比分析路面彎沉量的下降比例。如表2所示，灌縫后路面彎沉量明顯減小，表明裂縫處理后路面彎沉值下降，接縫灌漿施工效果良好。

4 瀝青混凝土路面裂縫預(yù)防要點(diǎn)

4.1 加強(qiáng)材料質(zhì)量管理

結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)保障水穩(wěn)基層、級(jí)配碎石層、瀝青混凝土路面層的材料質(zhì)量，優(yōu)化材料配比。

（1）級(jí)配石料。由不同粒徑碎石、礫石、石屑組合而成，石屑﹤4.75 mm。為預(yù)防離析現(xiàn)象，針片狀顆粒總含量需小于20%，無(wú)黏土、植物根系，天然級(jí)配碎石強(qiáng)度﹥200 kPa，碎石液限﹤28%，塑性指標(biāo)﹤6，瀝青混凝土路面碎石材料質(zhì)量要求如表3所示。配料時(shí)，應(yīng)減少碎石的單位用水量，礫石﹤160 kg/m3，碎石﹤170 kg/m3。

（2）水泥。選用礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，其初凝時(shí)間、終凝時(shí)間符合瀝青路面要求，強(qiáng)度等級(jí)﹤32.5，水泥劑量約4%～5%。水泥基穩(wěn)層水泥用量為4%時(shí)，7 d抗壓強(qiáng)度不低于3.5 MPa；水泥用量為5%時(shí)，7 d抗壓強(qiáng)度不低于3～4 MPa。

（3）改性瀝青。路面采用改性瀝青，如SBS、SIS、NR、SBR、EVA、PE等瀝青材料。改性瀝青摻有橡膠粉、樹脂等材料，可改善瀝青黏結(jié)性，降低裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

（4）礦粉。礦粉選用干燥、無(wú)團(tuán)粒的憎水性石料礦粉。視密度﹥2.45（t/m3），親水系數(shù)﹤1，粒度范圍：小于0.06 mm（%）的含量為100%，小于0.15 mm（%）的含量為90%～100%，小于0.075 mm（%）的含量為75%～100%，含水量﹤1。

（5）材料入場(chǎng)后，逐一排查材料外觀、規(guī)格等質(zhì)量指標(biāo)，抽樣檢驗(yàn)材料合格率，核查質(zhì)量證書，無(wú)誤后分區(qū)存放材料，材料運(yùn)輸應(yīng)符合瀝青混凝土路面施工標(biāo)準(zhǔn)[4]。

（6）根據(jù)瀝青標(biāo)號(hào)，控制材料的加熱溫度、礦料溫度、出廠溫度、倉(cāng)儲(chǔ)溫度，如表4所示。嚴(yán)格控制混凝土坍落度，現(xiàn)場(chǎng)攪拌﹤2.5 cm，商品混凝土﹤7 cm，水灰比﹤0.50，砂率不宜過(guò)大。

4.2 規(guī)范路基路面施工

4.2.1 攤鋪

（1）按攤鋪寬度設(shè)置布料器、熨平板長(zhǎng)度，外側(cè)螺旋與擋板的距離﹤30 cm最佳。送料前應(yīng)調(diào)試料位器，開啟料門，布料器轉(zhuǎn)速與送料器速度保持一致，料量控制在螺旋的2/3處。

（2）檢測(cè)松鋪厚度，預(yù)熱熨平板，溫度﹥100℃。強(qiáng)夯式攤鋪，攤鋪面初始?jí)簩?shí)度﹥85%。連續(xù)、穩(wěn)定攤鋪，不間斷，壓實(shí)前不得踩踏。特殊情況可人工換料、找補(bǔ)，表面缺陷嚴(yán)重需鏟除，重新攤鋪。

（3）在高溫時(shí)段開展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，若路表溫度﹥15℃時(shí)應(yīng)停止攤鋪。

（4）攤鋪期間應(yīng)注意檢查基層高程、平整度，符合要求后可鋪設(shè)瀝青透層，透入基層表面孔隙，增強(qiáng)基層、面層黏性。均勻攤鋪，攤鋪機(jī)氣壓﹤0.55 MPa，及時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)鏈條的松緊度，預(yù)防厚度不均、小波浪、混合料離析、裂紋等質(zhì)量問(wèn)題[5]。

4.2.2 碾壓

（1）瀝青混凝土路面碾壓分初壓、復(fù)壓、終壓。碾壓需分段碾壓，應(yīng)在段間設(shè)置標(biāo)識(shí)。各段長(zhǎng)度約30～50 m，各環(huán)節(jié)碾壓設(shè)備、方法、速度有所差異。1）初壓。8 t雙輪輕型壓路機(jī)靜壓，碾壓1～2遍，碾壓速度為2～3 km/h。2）復(fù)壓。重型輪胎壓路機(jī)壓實(shí)，碾壓2～3遍，碾壓速度為4.5～5.5 km/h。3）終壓。輕型、重型壓路機(jī)各碾壓1～2遍，碾壓速度約為5～6 km/h。

（2）壓路機(jī)啟動(dòng)和停止應(yīng)減速、保持緩慢，不得急剎、掉頭。車輪可噴涂肥皂水、油水混合液，以防黏輪。

（3）驅(qū)動(dòng)輪、攤鋪機(jī)朝向相同，避免擁包。碾壓層未冷卻時(shí)，不得放置礦料、油料或停放車輛。基于設(shè)計(jì)次數(shù)碾壓后，檢測(cè)壓實(shí)度：1）級(jí)配碎石層壓實(shí)度﹥93%。2）水泥穩(wěn)定基層壓實(shí)度﹥95%，底基層壓實(shí)度﹥5%，7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度[6]。3）瀝青混凝土面層壓實(shí)度﹥95%，厚度允許偏差為-5～+10 mm，縱斷高程、中心偏位等指標(biāo)應(yīng)符合要求，如表5所示。

4.2.3 施工縫處理

（1）縱縫。同日先后修筑車道，攤鋪寬度與已鋪車道重疊3～5 mm時(shí)，攤鋪混合料需高于相鄰壓實(shí)路面。新舊路基拼接、鋪筑相差1 d以上，修理鋪筑路面邊緣，鑿齊、刨除邊緣，使縫邊垂直，涂刷黏層瀝青，攤鋪新料。縫隙區(qū)攤鋪結(jié)束后應(yīng)及時(shí)碾壓，壓路機(jī)占據(jù)空間應(yīng)小于15 cm。

（2）橫縫。垂直路中線，沿刨除縫邊覆蓋瀝青混合料，厚度15 cm，預(yù)熱接縫清除混合料，攤鋪新料。沿縫邊夯搗，碾壓密實(shí)。雙層接縫需設(shè)置20～30 cm的臺(tái)階，錯(cuò)開接縫。

4.3 重視路基路面養(yǎng)護(hù)

（1）檢測(cè)瀝青混凝土路面質(zhì)量，初期養(yǎng)護(hù)后通行車輛。1）熱拌瀝青混凝土路面。充分壓實(shí)面層，自然冷卻，溫度小于50℃后開放交通；縱、橫向接縫區(qū)應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，鏟高補(bǔ)低。2）瀝青混凝土貫入式路面。開放初期，車速應(yīng)小于20 km/h；撒養(yǎng)護(hù)料時(shí)，應(yīng)順行均勻撒料，少撒、薄撒。3）乳化瀝青貫入式路面。壓實(shí)后保養(yǎng)7～28 d，禁止車輛通行。

（2）定期巡視、檢查，排查路面上有無(wú)明顯病害，如坑槽、沉陷、裂縫、車轍、麻面、龜裂等，及時(shí)處理路面積水、雜物、積雪。

（3）小規(guī)模病害產(chǎn)生后，立即修補(bǔ)。1）龜裂。油面層松散、脫落時(shí)，清除龜裂區(qū)，重新鋪筑油面；小面積刷油，封閉表面裂縫，大面積灑油。2）車轍。選用抗裂性能好的集料，保障面層的防滑、耐磨、抗裂性能；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，優(yōu)化排水設(shè)計(jì)；注意控制瀝青混凝土面層空隙，養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)均勻?yàn)⒂汀?）裂縫。縱、橫向裂縫，縫寬＜6 mm，裂縫數(shù)量少時(shí)，可清理表面塵土，采用熱瀝青、乳化瀝青灌縫灑料法封堵；縫寬﹥6 mm時(shí)，需剔除縫內(nèi)雜物、松散邊緣，填充砂粒、細(xì)粒式熱拌瀝青，填充、搗實(shí)，烙鐵封口。

（4）夏季溫度﹥35℃時(shí)，若瀝青路面表面溫度﹥60℃，應(yīng)灑水降溫、交通管制。灑水時(shí)間為12：00～15：00。冬季撒布融雪劑、防冰凍、防滑材料，清除路面積雪、殘留物。汛期應(yīng)疏通排水系統(tǒng)，保持排水通暢、無(wú)積水。

5）修理路面麻面、松散區(qū)域。收集好松散料，氣溫﹥10℃時(shí)，清掃，重噴封油層。噴布數(shù)量為0.8～1.0 kg/m2瀝青+3～6 mm石屑，使用輕型壓路機(jī)壓實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為預(yù)防瀝青混凝土路面裂縫，保障道路交通安全，應(yīng)基于裂縫形成原因，加強(qiáng)路面施工管理，從材料質(zhì)量控制、路面養(yǎng)護(hù)、路面攤鋪及碾壓等環(huán)節(jié)規(guī)范瀝青混凝土路面的建設(shè)流程，全方位預(yù)防路面裂縫。針對(duì)已產(chǎn)生裂縫的路面工程，需根據(jù)裂縫表現(xiàn)形式，應(yīng)用路面裂縫治理工藝，避免裂縫擴(kuò)大，控制裂縫損失，有效延長(zhǎng)瀝青混凝土路面的使用壽命。

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