半刚性基层沥青路面反射裂缝处治新方法探讨

黄允江，汪　婧，刘　平，刘　松

（1.湖北省高速公路管理局，武汉　430000；2.大广北高速公路有限责任公司，湖北黄冈　438000；3.湖北公路智能养护科技股份有限公司，武汉　430000）

半刚性基层沥青路面反射裂缝处治新方法探讨

黄允江1，汪婧2，刘平2，刘松3

（1.湖北省高速公路管理局，武汉430000；2.大广北高速公路有限责任公司，湖北黄冈438000；3.湖北公路智能养护科技股份有限公司，武汉430000）

高速公路半刚性基层沥青路面反射裂缝分为轻度反射裂缝和重度反射裂缝。提出2种方法对2类裂缝进行处治。对轻度反射裂缝基层采用高聚物注浆，面层采用高强抗裂贴封缝；对重度反射裂缝基层采用地聚物注浆，面层切槽开挖并回填高聚物沥青混合料进行综合处治。实际工程应用表明，对反射裂缝进行分类处治能提高裂缝处治效率，延长路面使用寿命，降低处治成本，减少交通影响。

半刚性基层沥青路面；反射裂缝；养护

反射裂缝是半刚性基层沥青路面质量通病之一。沥青路面一旦发生反射裂缝，雨水会迅速渗入基层，在车辆荷载作用下形成动水压力反复冲刷基层，引起基层损坏、路面唧浆、路面网裂沉陷等病害，路面状况迅速恶化。反射裂缝属于动态裂缝，受气温、荷载等因素作用，裂缝宽度会不断变化，且在车辆荷载作用下路面剪应力增加，缝边强度降低，导致基层及沥青面层逐步碎裂、掉粒。按照JTJ 073.2—2001《沥青路面养护技术规范》规定的裂缝处治方法对半刚性基层沥青路面反射裂缝进行处治只是短期有效，随着使用时间延长，裂缝会再次反射到路面上，发生唧浆、网裂等病害。因此，为了对反射裂缝进行彻底处治，本文尝试将半刚性基层沥青路面反射裂缝按照严重程度的不同，分别采用不同的处治方法，探寻处治半刚性基层沥青路面反射裂缝长期有效的方法。

1　半刚性基层沥青路面反射裂缝处治失效原因

半刚性基层沥青路面的特点是基层强度和刚度较大，变形能力较差，在温度或湿度变化时易产生开裂。由于面层与基层相互联结，基层开裂到一定程度时，沥青面层会在基层裂缝对应位置发生底部开裂，在车轮荷载的不断作用下，进而不断向上发展就形成反射裂缝。反射裂缝一旦形成，雨水就会沿裂缝渗至基层和路基。因荷载反复作用形成动水压力对基层层间及内部产生切割和抽唧作用，致使基层逐步松散、路基软化，从而降低基层和路基的承载能力，引起沥青面层出现网裂沉陷和唧泥等病害。JTJ073.2—2001规定采取封缝的方法处治沥青路面裂缝，但其不能根本解决反射裂缝问题，原因主要有以下几方面：1）封缝虽然能在短期内防止路表雨水下渗，但不能排除已经渗入基层及其层间和路基中的自由水，病害隐患依然存在；2）在车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面反射裂缝缝壁处竖向剪应变大幅增加，同时温度变化引起其水平方向产生拉应变，结果将导致已经灌缝的裂缝再度拉开，并导致路表雨水再度下渗；3）灌缝材料大多数是柔性材料，由于刚度差异缝壁仍为自由边，在车辆荷载作用下自由边会掉粒或开裂，引起裂缝继续发展。

2　半刚性基层沥青路面反射裂缝处治新方法

2.1半刚性基层沥青路面反射裂缝的分类

半刚性基层沥青路面反射裂缝按照严重程度分为轻度反射裂缝和重度反射裂缝，分别采用不同处治方法。反射裂缝分类标准如下［2］：

轻度反射裂缝指缝宽小于5 mm，缝边未发生碎裂、掉粒或支缝，沥青面层和基层具有一定强度的裂缝。

重度反射裂缝指缝宽5 mm及以上，缝边发生碎裂、掉粒或支缝，但裂缝周边未出现局部网裂或严重翻浆的裂缝。

2.2半刚性基层沥青路面轻度反射裂缝处治方法

当半刚性基层沥青路面出现轻度反射裂缝损坏时，必须对半刚性基层进行注浆处理以阻止裂缝进一步扩展。轻度反射裂缝面层开裂对行车安全性和舒适性影响较小，出于经济性考虑，可不对面层进行开槽翻挖修补，但必须对裂缝采取封水处理。

高聚物注浆采用的注浆料为新型非水反应类不敏感型闭孔高分子聚合物［3］。相对于传统水泥注浆，高聚物注浆处理受损半刚性基层优势主要体现在以下几个方面：1）采用高聚物注浆施工快捷，注浆部位不需要长时间养生，浆液注入15 min后强度可达到90%［4］，可快速开放交通，极大地减少对交通的干扰；2）高聚物材料膨胀性好，可自行填充脱空、开裂和松散区域，并对松散材料有挤密和压实作用；3）高聚物注浆材料抗拉和抗压强度较好，韧性强，防水性能优良，耐久性好［5。高聚物注浆材料技术指标如表1所示。

表1　高聚物注浆材料技术指标

半刚性基层沥青路面轻度反射裂缝采用自粘贴缝带封水，自粘贴缝带粘结强度高、伸缩性好，粘贴时不需加热，揭下保护面层可直接粘贴，施工简便。配合高聚物注浆处治轻度反射裂缝，具有施工速度快、处治效果好、交通影响小、节省费用等优点。自粘贴缝带技术指标如表2所示。

表2　自粘贴缝带技术指标

采用高聚物注浆和自粘贴缝带处治半刚性基层沥青路面轻度反射裂缝主要施工步骤如下：

1）沿缝左右两侧与缝相距50 cm布设3排孔，横向孔间距100 cm，钻孔穿透底基层，孔深一般不小于80 cm。

2）按照路表标高自低向高的顺序逐孔注入高聚物（其技术指标见表1），排除基层和沥青面层中的自由水，填补基层空隙，封闭渗水通道和积水空间。

3）清理排出的污水、残渣，及原灌缝料及松散颗粒后，用高压风吹净缝壁。

4）待缝壁干燥后，灌入高弹改性沥青。

5）沿缝粘贴4 cm宽、3 mm厚的自粘贴缝带。

2.3半刚性基层沥青路面重度反射裂缝处治方法

半刚性基层沥青路面重度反射裂缝基层破坏较为严重，部分伴随唧浆、沉陷等病害，对松散的半刚性基层采用地聚物注浆料注浆固结，填补原有的空隙和裂隙，排除自由水，控制裂缝发展。

地聚物注浆处治半刚性基层沥青路面重度反射裂缝比其他注浆方法具有明显优势。地聚物最早由法国科学家Joseph Davidovits于1985年提出并应用。地聚物注浆料主要是利用工业废渣矿物活性成分等材料，通过碱激发剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料［6］。地聚物注浆料技术指标如表3所示。地聚物注浆材料具有如下特点：

1）超高流动性与渗透性。通过填充、渗透和挤密可使地聚物注浆材料进入微细空隙中，排除自由水，修复半刚性基层和路面病害，补强路面结构整体强度。

2）激活半刚性基层或路基填土中的惰性材料。地聚物注浆料中的碱激发剂可激活半刚性基层或路基填土中惰性的硅、铝氧化物，通过与路基、半刚性基层中的矿物活性成分进行聚合反应，使地聚物注浆材料与半刚性基层或土壤形成结石体，提高道路的承载能力。

3）抗水冲刷能力强。地聚物注浆材料反应后结构致密，抗水冲刷能力强［7］。

4）强度高，不泌水，水稳定性好。

表3　地聚物注浆材料技术指标

半刚性基层沥青路面重度反射裂缝多出现碎边，裂缝开展较宽，影响行车安全性和舒适性，故必须对面层切槽开挖，修补破损路面。常规坑槽翻挖修补重度反射裂缝效果不佳，使用一段时间后会再次出现反射或修补面破损。为提高处治效果，延长修补面使用寿命，尝试采取如下措施综合处治重度反射裂缝：1）面层底部粘贴高强抗裂贴，该材料具有较高的模量和强度，可有效消减开裂应变，获得应力吸收效果；2）在沥青面层中掺入高聚物沥青混合料其可提高沥青面层开裂应变以及新旧料粘结力，使新旧沥青面层结合为一体；3）在开挖坑槽四周及底面新老材料结合部位涂刷粘结胶，面层洒布抗滑密封剂，以有效提高沥青面层防水性能。

地聚物注浆和高聚物沥青混合料相结合修补半刚性基层沥青路面重度反射裂缝主要步骤如下：

1）沿裂缝左右两侧且距缝125 cm布孔。视基层状态可分4排布孔，梅花型布置，横向孔间距150 cm。钻孔穿透底基层，孔深一般不小于80 cm。

2）按照路表标高自低向高的顺序逐孔注入地聚物（其技术指标见表3），排除半刚性基层和沥青面层中的自由水，固化半刚性基层松散颗粒，封闭渗水通道和积水空间，提高承载力。

3）以裂缝为中心线沿缝切除60～200 cm宽上面层或中上面层，切除宽度根据裂缝走向，以完全切除损坏面积并保证矩形块状为宜；如最大裂缝宽度大于1 cm，则宜切除中上面层，重载交通路段宜切除下面层，并将松散颗粒及杂物清理干净，洒布改性乳化沥青粘层油。

4）清理中面层或下面层缝中杂物，灌入高弹改性沥青封缝。

5）根据切除面积满铺2 mm厚高强抗裂贴，确保与下承层密贴，无皱褶。高强自粘抗裂贴技术指标如表4所示。

6）按高聚物沥青混合修补料与热拌沥青混合料4∶6的比例均匀拌和混合料，并分层均匀摊铺，然后用小型压路机碾压密实，恢复沥青面层。高聚物沥青混合修补料技术指标如表5所示。

7）沿裂缝粘贴4 cm宽、3 mm厚的自粘贴缝带。

表4　高强自粘抗裂贴技术指标

表5　高聚物沥青混合修补料技术指标

3　半刚性基层沥青路面反射裂缝处治施工注意事项

3.1高聚物和地聚物注浆工艺流程

高聚物和地聚物注浆工艺基本相似，2种材料注浆施工流程为：交通控制→注浆路段定位→标记注浆孔位置→注浆前检测→钻孔→注浆→封孔→注浆后检测→路面清扫→开放交通。

3.2注浆孔布置及注浆方法

注浆孔位布置：如经探地雷达检测和挖探发现基层酥松或有高含水现象，则应根据路面检测情况沿行车方向，裂缝左右两侧按纵向间距1.5 m、横向间距1.25 m，横向布孔3～4排，如图1（a）所示［8］。

如遇路面裂缝，则需在裂缝两边增加注浆孔，注浆孔距裂缝0.25 m，沿缝按间距1.25 m交叉布置，如图1（b）所示。

如遇到唧浆点时，则应将注浆孔沿唧浆点等距梅花型布置，如图1（c）所示。

注浆顺序应从低向高，利用地聚物或高聚物浆液排除半刚性基层中的自由水，直到泥浆中出现浓度不变的注浆液为止；注浆时应注意观察沥青路面状况，控制注浆压力不超过0.7 MPa，若发现沥青面层抬起时则应立即停止注浆。如果实际注浆量大于预估值，应分析原因并增加注浆孔，扩大注浆范围。

3.3半刚性基层沥青路面重度反射裂缝开挖修补开槽方法

半刚性基层沥青路面重度反射裂缝采用地聚物注浆并养生达到规定时间后沿裂缝切槽开挖破损面，首先检查裂缝走向及已发生病害位置，确定开槽位置及面积，并画出开槽轮廓线；然后用手动锯切机沿轮廓线锯切，深度不小于4 cm；再用风镐凿除轮廓线内沥青混凝土，将其破碎后收入料斗内，施工时尽量减少对边界处沥青面层及下面层的扰动；最后将槽底杂物清理干净，并保持底面平整。

3.4高聚物沥青混合料施工方法

高聚物沥青混合料由高分子聚合物浸覆石、砂、短切纤维等骨料制成，其具有粘结力强、贮存稳定、使用方便、耐候性好等优点。

图1　注浆孔布置方式

重度反射裂缝切槽开挖后，留下未污染的块状旧沥青混凝土，将其与高聚物沥青混合料在一定温度下拌和制成回填料。按照高聚物沥青混合料∶旧沥青混凝土=4∶6的比例将2种材料投入到沥青热再生加热炉内，加热到约100℃时强制拌和，且应边加温边拌和。拌和均匀且温度达到130℃后，将其倒入储存料斗内，根据挖补量人工将其摊铺到已经开挖好的槽内。若用小型压路机必须分层摊铺压实，如用大型压路机可一次摊铺压实。待高聚物沥青混合料冷却到80℃以下时，开放交通。

4　工程应用实例

4.1高聚物注浆及高强自粘抗裂贴修补半刚性基层沥青路面轻度反射裂缝

湖北某高速公路为半刚性基层沥青路面，其承重层结构为17 cm厚5%水泥稳定砂砾底基层、17 cm厚6%水泥稳定砂砾下基层和18 cm厚二灰碎石上基层。在K778+400～K778+200（下行方向）段密集出现多条裂缝，绝大多数裂缝宽度小于5 mm，缝边未发生碎裂、掉粒或支缝，属于轻度反射裂缝。修补时先对基层及路基采用高聚物注浆，面层采用高强自粘抗裂贴封缝修补；在注浆完成半小时后检测弯沉值。某高速公路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注浆前后弯沉值对比如表6和图2所示。

1年后对该路段修补裂缝进行跟踪检查，发现裂缝宽度和长度未出现明显发展，缝边无碎边、松散掉粒，高强自粘抗裂贴未出现开裂、脱落现象，达到预期效果。

4.2地聚物注浆及高聚物沥青混合料综合处治重度反射裂缝

湖北大广北高速公路是我国南北交通大通道G45的重要组成部分，该高速公路自2009年4月6日建成通车以来，交通量迅速增长，重载车辆占比较大，路面病害较为严重。选取K2440+140～K2426+ 020段（浠水至麻城方向）作为试验段，该段采用半刚性基层结构，其结构为20 cm水泥稳定碎石底基层、18 cm水泥稳定碎石下基层和18 cm水泥、粉煤灰稳定碎石上基层。采用地聚物注浆和高聚物沥青混合料对该区间内42条病害比较严重的反射裂缝进行修补。此42条裂缝原已全部经过沥青灌缝处治过，但在本次处治施工前均重新开裂，裂缝宽度5 mm以上，部分裂缝出现唧浆、沉陷、破碎等严重病害，属于重度反射裂缝。

对上述42条重度反射裂缝采取如下措施进行养护：地聚物注浆完成养护4 h后，对裂缝进行切槽开挖，并采用高聚物沥青混合料进行填补。施工于2015年9月29日完成，2016年3月17日对裂缝进行跟踪观测，发现虽然在此期间内该地区降雨频繁，但除1条裂缝因距离较远，施工控制不到位产生集料离析、剥落外，其余裂缝均未出现反射和唧浆等病害，检测结果表明该方法达到预期处治效果。

注浆前后分别检测裂缝相同位置的弯沉值，注浆后弯沉值较注浆前有较大幅度增长，路面承载力有较大幅度提高。大广北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注浆前后弯沉值对比如表7和图3所示。

表6　某高速路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注浆前后弯沉值检测数据

图2　某高速公路K778+400～K778+200（下行方向）段高聚物注浆前后路面弯沉值对比

表7　大广北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注浆前后弯沉值检测数据

图3　大广北高速公路K2440+140～K2426+020（下行方向）段地聚物注浆前后路面弯沉值对比

5　结论

本文根据半刚性基层沥青路面反射裂缝严重程度不同提出2种处治新方法，经实际应用得出如下结论：

1）采用高聚物注浆和高强自粘抗裂贴封水处理轻度反射裂缝，不仅具有固基封水作用，而且还能实现轻度裂缝的快速处治，阻止裂缝发展，且对交通影响小、费用低、综合效果好。

2）采用地聚物注浆处治重度反射裂缝能有效排除自由水，降低基层水损坏风险，弥补基层缺陷、提高基层板体性和承载力。面层采用高聚物沥青混合料回填处治方法可以消减开裂应变，减少和阻止雨水进入，防止再次出现反射裂缝。

［1］上海市公路管理处.JTJ 073.2—2001沥青路面养护技术规范［S］.西安：陕西旅游出版社，2002.

［2］中华人民共和国交通运输部.JTG H20—2007公路技术状况评定标准［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［3］王玮岳，张宝祥.高聚物注浆技术分析［J］.交通标准化，2014，11（9）：161-164.

［4］邬俊峰，孙柏林，黄俭才，等.高聚物注浆在路面内部病害处治中的应用［J］.北方交通，2013（9）：1-3.

［5］马小跃.高聚物注浆技术在沥青路面结构中的应用及动力响应分析［D］.郑州：郑州大学，2009.

［6］DAVIDOVITS J.Geopolymers and Geopoly meric materials ［J］.JournalOfThermalAnalysis，1989（35）：429-441.

［7］袁波.地聚物注浆加固在道路中修工程中的应用与研究［J］.城市道桥与防洪，2013（9）：179-184.

［8］吕世明，王梦霞，周小军，等.广东省高速公路沥青路面深层病害快速修复技术研究与应用［J］.交通企业管理，2014（11）：54-56.

Exploring New Method to Treat Reflection Crack on Semi Rigid Base Asphalt Pavement

HUANG Yunjiang1，WANG Jing2，LIU Ping2，LIU Song3

Reflection crack on semi rigid base asphalt pavement includes mild reflection crack and severe reflection crack.This paper suggests 2 methods to treat these 2 kinds of cracks.For mild reflection crack，we use high polymer grouting for base and high strength anti-crack paste to seal the crack on pavement；For severe reflection crack，we use earth polymer grouting for base and for pavement，we cut groove，excavate and backfill high polymer for comprehensive treatment.The practical project application shows，different treatment to reflection crack may improve crack treatment efficiency，extend pavement service life，lower down treatment cost and reduce influence to traffic.

semi rigid base asphalt pavement；reflection crack；curing

1009-6477（2016）04-0043-06

U416.217

A

10.13607/j.cnki.gljt.2016.04.010

2016-03-24

黄允江（1976-），男，湖北省武汉市人，硕士，高工。