半刚性基层沥青路面反射裂缝危害及病害处理工艺

刘跃生

（广东能达高等级公路维护有限公司，广东 广州 510000）

半刚性基层兼具强度高、稳定性好、施工便捷、成本低等多重特点，是高等级公路中至关重要的结构。但由于该处易出现反射裂缝等可影响沥青路面正常使用的病害，因此需加深对反射裂缝的认识，并采取相应的处理工艺，以保证半刚性基层的质量。

1 工程概况

揭普惠高速公路工程中，某段单幅出现0.361km的病害，包含破损、唧浆、平整度不足等，不利于车辆的安全通行。此外，未罩面路段单幅37.255km、东港互通和池尾互通处的匝道普遍存在较明显的反射裂缝。故而，加强对病害的处治具有必要意义。

2 反射裂缝产生机理和扩展形式

半刚性基层沥青路面作为高等级公路的重要组成部分，其反射裂缝具体包括两方面的内容：

（1）基层材料因为受到温度等因素的影响发生了温缩和干缩现象，并在此情况下沿裂缝向面层上方反射后产生了裂缝。

（2）行车荷载作用直接导致了半刚性基层沥青路面底面完整性不足，且该处的裂缝通过已开裂的半刚性基层逐步上升并延伸，从而出现了裂缝。

在整个发生机制中，半刚性基层开裂是先决条件，行车荷载、温湿度等因素均是附加条件，在各方条件的共同作用下，导致了沥青路面的开裂现象。

2.1 裂缝的产生机理

（1）温缩机理。无机结合稳定料是重要组成材料，包含固相、液相和气相三部分。混合料内部的大空隙为自由水的赋存提供了空间，毛细水则主要分布在毛细孔和胶凝孔内，各固体的表面附着部分结合水，晶胞与胶凝无层间集中分布大量的层间水。无机结合料表现出不同程度的温缩机理，具体取决于矿物单元含量、结构强度。在导致温度收缩的各类因素中，水的影响较为显著，且在非饱水状态时体现得更为明显。具体来说，通过扩张作用以及冰冻作用，水将对无机结合料的使用效果造成影响，而各类内部组成材料中又以石灰类材料的受影响程度最明显，水泥受影响最小。

（2）干缩机理。伴随材料湿度的下降，其体积将表现出收缩的变化趋势，若存在干燥收缩现象，则会导致半刚性基层稳定性不足，同时也将伴有不同程度的开裂。与温缩系数相比，干缩系数明显超过该值，通常可达10倍之多。其中，养生条件欠佳是半刚性基层施工中普遍存在的问题。在抗拉强度尚未提高至特定水平的情况下，若此时基层发生大范围失水现象，将导致基层内部的干缩应力较正常状态明显增加，从而出现干缩裂缝。

2.2 裂缝的扩展形式

半刚性基层出现裂缝后，后续受到温度应力、行车荷载等多方面因素的影响，将导致裂缝持续发展，且逐步向上延伸。对于这一情况，若缺乏合理的处理措施，则面层表面将产生裂缝。一般来说，裂缝扩展包含撕裂、剪裂、拉裂三种模式，具体如图1所示。

图1 裂缝的开裂模式

半刚性基层在使用中会受到荷载的持续性作用。而荷载量及具体作用方式上存在差异，表现出的裂缝扩展形式也不尽相同。以交通荷载为例，其在不同裂缝处出现的扩展现象如图2所示。结合图2展开分析：虚线为基层裂缝，箭头反映的是所在道路的车辆行驶方向。可以发现，纵向裂缝存在三级破坏，此现象的出现与行车荷载作用于纵向裂缝端部有关；温差变化也将对裂缝的扩展造成影响，并在冬季大幅度降温时体现得更为明显，此时温度应力为拉应力，在其作用下出现Ⅰ型裂缝扩展形式。

图2 不同行车荷载位置与开裂模式的关系

根据上述分析得知，半刚性基层路面反射裂缝的出现主要源于温差和湿度两方面原因，即温缩与干缩开裂现象，而裂缝的尖端伴有较明显应力重分布现象，导致该处的应力过度集中和与之相近的面层最先开裂。不仅如此，其后续因行车荷载等方面作用而受到的影响，造成其沥青面层状态逐步恶化且裂缝向上扩展，并于一段时间后形成反射裂缝。当其完全穿透沥青面层时，则会严重破坏道路完整性。

3 反射裂缝对沥青路面的危害

3.1 结构方面

裂缝是在膨胀或收缩作用下而产生的病害。由于沥青路面直接与外界接触，因此其运营环境更为复杂，也是裂缝的主要发生区域。裂缝的出现破坏了结构完整性，而各类裂缝对路面的影响程度具有差异性。当缺乏合理的处理措施时，将导致裂缝向整个道路结构层延伸，使各层面都受到损坏。

3.2 安全方面

安全是公路工程的首要追求目标。其中，道路施工质量是保证公路工程安全的重要因素之一，会对其造成明显影响。若在公路工程中出现反射裂缝，会严重破坏沥青路面的完整性，增加车辆行驶的安全隐患。相关调查表明，在各类交通事故的成因中，因路面质量而导致的交通事故占总量的10%～15%。

沥青路面一旦发生裂缝，将导致局部出现沉降现象，使得路面平整度不足，间接造成了车辆行驶过程中稳定性的缺乏，故而在车速较快时，极容易发生安全事故。

4 半刚性基层裂缝处理工艺

4.1 反射裂缝无损检测

准确掌握反射裂缝的情况是实现有效处理的首要前提，此处借助探地雷达加以检测。其工作原理具体如下：

（1）配置主机，发挥出控制的作用，促使脉冲源运行，向待测物发出毫微秒信号，将产生的信息及时反馈给反射天线。

（2）在信号传输途中若遇到非均匀体，则会产生反射信号，位于地面上的接收天线在获得信号后到达接收机，执行整形和放大操作，再借助电缆传输至雷达主机与微机，使所产生的信息得到完整的记录。

（3）通过对原始数据的获取与分析，可以呈现地下目标的具体参数，包含深度、方位等多个方面。

4.2 反射裂缝焊缝材料

根据该工程的实际情况，焊材选择的是双组份高分子合成材料，其对施工条件的要求相对较低，常温时也可以直接用于施工作业，省去了加热环节，具有较强的黏结性。此外，双组份高分子合成材料还具有较高的渗透性和膨胀性，因此在细小裂缝处理时可行性较高，可保证焊接效果。该材料的弹性表现良好，能与半刚性基层的温缩变形特征相协同，且经过焊接处理后结构稳定性较好，使裂缝处治效果总体满足要求，并减少后续的返工行为，无需投入过多的人力与财力。

4.3 反射裂缝施工工艺

相较于传统裂缝处理工艺，该工程采用了更为新型的施工工艺，有效填实了细小裂缝和支缝。反射裂缝病害的处理是一项系统性工作，包含多个施工环节：

（1）裂缝检测。采取探地雷达检测的方式，全方位掌握反射裂缝的实际特点，如所处位置、方向、深度等，保证所得数据的准确性，以给反射裂缝的处理提供可行参考。

（2）施工放线。结合反射裂缝的检测结果，采取合适的孔位布设方案，合理控制孔的间距，正常情况下以50～100cm为宜。针对宽度较小的裂缝，则要适当缩小钻孔间距。

（3）钻孔。确定好孔位后，使用电钻在该处向下钻进成孔，确保钻孔可触及裂缝底部。

（4）清孔。钻孔期间产生的杂物易堆积在孔内，使用高压气枪清理，避免钻孔堵塞现象，给后续施工提供良好条件。

（5）下输料管。以沥青面层厚度为参考，选择合适长度的熟料管，并将其布设到位。

（6）安装注浆帽。参考输送料口的规格，选择与之相配套的注浆帽，使两者有效连接，不可出现松动现象。

（7）注射焊缝料。注浆帽需要稳定在注料枪上，可采取设置夹具的方式，以保证注浆帽的稳定性，向裂缝内注射焊接料，经过化学反应后固结。

（8）封孔。顺利注入焊缝料后，再使用适量的冷布料封孔，隔绝外界雨水。

（9）开放交通。检查裂缝的处理效果，若满足要求即可开放交通。

5 结语

综上所述，半刚性基层沥青路面在多因素共同作用下，较易出现反射裂缝，严重影响了道路的完整性，一定程度上增加了车辆通行过程的安全隐患。对此，设计单位要深入现场勘察，并根据实际情况提出科学的加固方案，有效处理裂缝病害，以更好地维持道路的正常使用状态。