基于非开挖技术的沥青路面裂缝快速修补技术研究

张仲夏

摘 要：作为沥青路面早期病害之一，裂缝对路面质量影响较大。沥青路面面层产生裂缝将会促使基层结构损坏加重，并对沥青路面使用性能造成严重影响。当前常选用灌封、填缝及贴缝等技术用于沥青路面裂缝修补，但从黏结性和力学性能等方面来说，上述修补方法效果不甚理想。为此，提出了在高聚物注浆技术研究基础上开发的基于非开挖技术的沥青路面裂缝快速修补技术，这项技术在建筑物地基加固、高速公路快速维修等工程中得到了广泛的应用。

关键词：非开挖技术；沥青路面；裂缝修补

中图分类号：U416 文献标志码：A

半刚性基层是我国高等级沥青路面的主要形式，在筑路材料、自然因素及行车荷载等因素的长期影响下，沥青路面早期病害日益严重，大多数早期修筑的公路工程已提前步入维修养护阶段。裂缝在众多病害中是最常见的，且最难根除的。当前，我国常用的路面裂缝修补技术为灌缝或表面填缝，但这种技术仅能修补裂缝表面，而不能从根本上解决沥青路面裂缝问题。随着科学技术的不断进步，大量新技术、新材料被广泛用于公路施工。该文选用以聚合物灌浆与裂缝焊接为代表的高聚物注浆及路面深层病害处理技术作为裂缝快速修补方法，在一些工程上该项技术取得了良好的处理效果。

1 材料使用性能分析

随着社会经济的高速发展，我国公路建设事业也得到了极大的发展。沥青路面作为公路建设的主要路面形式之一，路面使用性能是否良好，直接关系到工程建设的整体质量。但在行车荷载与自然因素的长期作用下，沥青路面往往会出现不同程度的早期病害，特别是裂缝病害极为严重。为有效防治裂缝，必须对修补材料的使用性能有一个清晰的认识，只有掌握材料使用性能，如抗高温性能、材料耐老化性能及材料快速修补裂缝性能，通过材料使用性能分析，才能更好地提升工程质量，延长路面工程的使用寿命。

1.1 抗高温性能

因该地区降雨量大，夏季炎热，路面温度大多数情况下都高于60 ℃，为此，有必要在高温环境下，验证材料的裂缝黏结效果。该文以3种材料为例进行对比分析，即聚氨酯发泡材料、SBS改性沥青与基质沥青。具体情况如下。

将快速搅拌30 s的聚氨酯发泡材料与165 ℃烘箱加热2 h的SBS改性沥青（4 mL）、145 ℃烘箱加热2 h的基质沥青（4 mL）在沥青混合料试件上分别涂抹。根据试验要求，将试件分为6组，前3组养护在室温25 ℃下进行自然养护，后3组则在烘箱内（60 ℃）放置进行8 h养护，随后对其拉拔强度进行测定。

由此可见，在3种裂缝修补材料中，黏结强度最强的材料为聚氨酯发泡材料，与其他2种材料相比，其黏结强度基本高出2倍以上。经拉拔试验，聚氨酯发泡材料试件断裂主要出现于黏结材料本身，并非是聚氨酯发泡材料完全剥离沥青混凝土接触界面，由此表明，聚氨酯发泡材料黏结性能良好，用于裂缝修补具有良好施工性能。

1.2 材料耐老化性能

聚氨酯发泡材料可选用紫外线老化试验进行抗老化性能分析，在设定条件下对3种不同修补材料修补后的马歇尔试件进行紫外线照射老化，从而对其马歇尔稳定度进行测试。由此可见，3种材料经紫外线照射后，都出现了不同程度的老化现象，但在老化条件相同的情况下，3种材料稳定度下降程度为基质沥青>SBS沥青>聚氨酯发泡材料，则表明聚氨酯发泡材料耐老化性能更强。相比沥青材料，在裂缝修补方面更具优势。

1.3 材料快速修补裂缝性能

改性沥青、基质沥青是路面最常见的裂缝修补材料，在裂缝修补之后，通常只能在气温达到一定范围后，才能开放交通。但聚氨酯发泡材料的应用，可实现裂缝快速修补，具体试验如下，试验时间按照10 min、30 min、50 min、60 min、100 min、120 min、8 h（最终强度）进行检测，测取聚氨酯发泡材料黏结强度。经结果分析可见，在前120 min内为聚氨酯发泡材料强度形成时间，强度在反应2 h后基本形成，之后对材料8 h黏结强度进行测定，在后6 h内黏结强度呈缓慢上升趋势。则表明此类材料在裂缝修补2 h内即可开放交通。

经上述分析，由此可见，该材料可有效修补裂缝，且具有良好施工效果。

2 试验路段施工要点分析

该文以一段严重裂缝路段为试验段，施工桩号为K279+850～K279+500（下行），350 m为预计施工量，实际完成34道裂缝，342.5 m为工程量。按照裂缝技术处治方案与设计要求，决定按下述流程施工。

2.1 封闭道路

根据公路安全施工操作规程，在施工前必须做好安全保护工作，需进行道路封闭。

2.2 裂缝施工前检测

利用探地雷达檢测设备详细检测所有裂缝，随后根据数据软件反演处理分析，对裂缝宽度、长度、深度等参数进行分析、检测。

2.3 施工放线

按照检测数据，将钻孔位置准确标定到裂缝处，一般标注时可选用自喷漆材料，保证位置无误。随后需布设注浆孔。通常可按照裂缝实际情况，准确将钻孔位置放出，沿裂缝注浆孔需一字排开，0.5 m为相邻两孔间距。

2.4 钻孔

按照钻孔深度，通过专用螺旋钻杆施工。施工过程中必须保证钻杆垂直路面。一次作业完成之后，还需进行多次反复回钻，确保彻底排除孔内灰尘。待完成注浆孔钻孔施工后，可将排气孔设置到2个注浆孔之间，一般钻2～3个即可。在施工中往往选用手电钻进行排气孔钻孔施工，根据工程实际情况，应以5 mm为钻孔直径，3 cm～5 cm为排气孔深度，确保排出裂缝内的空气，保证裂缝内能够充分填充注浆料。

2.5 清孔

施工中不允许选取吹风机清理钻孔中的灰尘，一般清理工具以吸尘器为主，避免对环境产生污染。要求在孔底部放入吸尘器吸管，随后启动吸尘器进行清理。

2.6 下注浆管并安设注浆帽

当孔径孔深验收合格后，即可将注浆管、注浆头下放入孔。可选用PVC管作为注浆管，2 cm直径。注浆管长度可根据路面面层厚度确定，避免沥青层间混入灌缝材料，严重损害沥青面层。通过注浆孔将注浆管放入，待注浆管安装后，再进行注浆帽安装。要求选取专业工具将注浆帽凹型边缘清理干净，为充分结合注浆枪头提供有利条件，同时，通过铁锤向注浆管内将清理干净的注浆帽敲入。

2.7 焊缝施工

通过夹具将注浆枪头和注浆帽固定，随后按照路面具体情况焊缝处理。利用输料管将A、B两种聚氨酯原材料向注浆枪口分别输送，在注浆枪口位置这2种材料经过注浆管向裂缝内同时输送，且产生化学反应，此时材料将从液体状向固体状转变，且出现体积增大现象，以此将裂缝充分填充，且修复基层。该施工过程主要通过下述2种方法控制施工质量，第一，利用压力设备的压力表控制；第二，施工中通过对裂缝内灌缝料变化情况的详细观察进行控制，如注浆材料从裂缝内溢出，则表明裂缝呈饱满状。

2.8 裂缝施工后检测

完成焊缝施工后，可再次利用探地雷达设备检测所有裂缝，同样做好数据软件反演处理，当裂缝被注浆料全部填充后，则表明裂缝修补完成。

2.9 开放交通

待完成上述作业后，即可清理干净施工现场，且开放交通。

3 施工效果分析

选取钻芯取样法观测施工后裂缝修补情况，观测结果如下：该路段裂缝宽度、斜度较大，且多呈不规则现象，同时有黑褐色粉末状颗粒存于裂缝两侧缝壁处。在芯样内发现，注浆料并没有完全填充裂缝。

经研究分析表明，此路段水泥稳定碎石级配较差，且掺加有其他不规则材料，如鹅卵石等。从而导致路面裂缝不规则，因大量黑褐色粉末状颗粒存于两裂缝间，导致无法有效贯通，导致裂缝内注浆料无法充分填充，不能将受损结构有效焊接为一个整体。

4 经济效益分析

通过上述施工，可对该施工法的经济效益进行分析。相比开挖式施工方案，如为10 m长裂缝，需设1 m开挖宽度，沥青面层、基层厚度分别为18 cm、36 cm，以当前沥青混合料每吨为350元、半刚性基层混合料每吨130元计算，则开挖式维修方案的费用就明显高于非开挖维修方案，即2 604.6元>1 800元。经初步分析，与开挖式裂缝修补技术相比，基于非开挖技术的聚氨酯发泡聚合物裂缝修补技术经济效益良好，可提升30 %以上，同时，该项技术施工便捷、环保无污染，不仅能够对路面深层病害进行快速修补，还能降低交通干扰，且不会产生材料浪费现象，因此具有显著的社会经济效益。

5 結语

综上所述，产生路面裂缝后，大量降水将顺着裂缝不断向基层、路基浸入，导致不同程度病害出现，象坑槽等，甚至会对行车安全造成不利影响。据相关报道表明，如能及时修补沥青路面，可使路面使用寿命有效延长，一般可增加10年～20年，同时还可降低50 %以上的维修养护费用。为此，从全寿命周期成本角度分析，在道路养护工作中必须重视路面裂缝修补工作。聚氨酯发泡聚合物裂缝修补技术的应用，可快速修补路面深层病害，控制裂缝，且能够在2 h内开放交通，具有良好的社会经济效益。

参考文献

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