高等级公路沥青路面裂缝及养护措施技术研究

殷华甲

（甘肃省嘉峪关公路事业发展中心，甘肃嘉峪关735100）

1 沥青路面裂缝原因分析

高等级公路沥青路面在建成后，无论是半刚性或柔性基层，都会形成各种程度的裂缝，路面裂缝是高等级公路沥青路面初期病害的主要表现形式。路面开裂不仅损害了路面的稳定性与美观，还影响了道路的行驶舒适度，并且很容易使外界水通过裂缝进入路面内部、沥青面层、下承层，在车辆荷载反复碾压下，进一步损伤路面结构，从而大大地降低了路面的使用性能，产生了唧浆、坑槽、龟裂等各类病害，使路基的稳定性急剧下降，从而严重危害到了路面的使用寿命。路面裂缝问题不但会导致行车舒适性降低，还会威胁道路各结构层的使用性能，使公路工程的使用年限大大降低。所以，要确立路面全寿命周期维修成本费用最小化的宗旨，剖析路面裂缝形成的成因，并做好预防性养护应对措施，在合适的时机，及时采用科学性的养护措施对其加以修补，从而避免了病害的逐步发展扩大，延长了路面使用寿命，降低全周期维修成本费用，从而改善了路面行车舒适度[1]。

2 高等级公路沥青路面裂缝病害种类

2.1 横向裂缝

在沥青路面裂缝中，横向裂缝是极为普遍和常见的一种病害形式，多在新铺路面的2～7年产生。横向裂缝开裂方向与公路中线方向呈垂直关系，其间距存在差异，有多项因素均会导致横向裂缝出现。

第一，由于沥青具有低温条件下的硬脆特性，如果沥青未达到适宜的气候条件和使用条件的标准时，当外界环境温度突然出现下降时，将会导致不同程度的裂缝出现，其开裂方向从顶面向内部延伸。

第二，在沥青路面铺筑过程中，当出现横向施工缝处理不当时，接缝不紧密，结合不良，将会出现相应的横向裂缝。

第三，半刚性基层施工中因配合比或者原材料等原因造成基层承载力不足，而导致基层产生的裂缝贯穿于沥青路面，反映至路表面产生裂缝。

第四，桥涵台背两侧的填料选择不当，压实未达到质量标准，产生固结或地基沉降，也会产生横向裂缝[2]。

2.2 纵向裂缝

纵向裂缝与公路中心线方向平行，纵向裂缝出现的原因包括外界荷载、施工接缝不当及地基承载力不足等。纵向裂缝大多为单条裂缝，与公路车辆行驶方向一致，不同纵向裂缝的宽度及长度存在着明显的差异。在外界荷载尤其是重复行车荷载作用力的影响下，沥青路面将会出现疲劳损坏现象，这是导致出现纵向裂缝的主要原因，因此此类纵向裂缝主要发生在行车道的轮迹带处。纵向沟槽回填时压实不足而产生沉陷，加宽路段的新老路面交界处沉降不同都会产生纵向裂缝。如果对此类纵向裂缝不进行后续相应的养护，将会导致龟裂现象发生。在沥青路面建设期间，如对具有不同沉降量的基层或者路基不进行规范的处理，将会使该区域不同部位有不同的承载力，则该部位的整体稳定性难以满足车辆通行要求，最终导致路面出现不均匀沉降，进而引发纵向裂缝出现。在路面施工过程中，进行梯队作业和半幅施工作业时，建议当天进行纵向施工接缝的热接，有利于接缝质量。如对纵向施工接缝处治不当，也会产生纵向裂缝[3]。

2.3 块状裂缝

块状裂缝是指一条纵横交错的网状裂隙。除了外界温度变化和下承层反射裂缝对块状裂缝产生影响之外，沥青路面在外界耦合环境下的长期老化也是重要的影响因素。沥青的长期老化导致沥青混合料中的沥青饱和度减少，沥青质增多，使沥青的黏聚力较小，导致沥青混合料的强度降低，在行车荷载的反复作用下，导致路面局部产生块状裂缝。

2.4 反射裂缝

基层发生裂缝后，在温度冷热变化和车辆荷载的作用下，基层裂缝会随着公路使用年限的增加，逐渐反射到沥青面层并显现出来，沥青面层的裂缝位置与基层裂缝位置基本相当，半刚性基层反射裂缝以横向裂缝为主。当原沥青路面加铺沥青结构层时，如果不对原路面裂缝进行彻底和有效的处治，原沥青路面裂缝会反射出来，影响加铺效果和质量。

3 高等级公路沥青路面裂缝养护技术措施

3.1 开槽灌缝养护技术

开槽灌缝对路面裂缝修复和封缝效果好，使用时间长，是目前路面裂缝处理非常有效的常用的手段和措施。沥青灌缝胶常态下为固体，熔化后形成高黏结性和柔韧性的化合物，冬季低温抗裂，夏季高温不流动，在施工温度下具有很好的流动性，灌缝后可有效减少沥青路面低温收缩而产生的应力，延长路面使用寿命。通常认为在春季和秋季进行灌缝处治，因为受此时温度的影响裂缝间隙最大，而对于北方地区，每年的三月初至四月中旬进行灌缝则效果最佳。北方地区寒冷型灌缝胶要满足以下材料性能指标要求：软化点≥80oC，锥入度9～15mm，流值≤5mm，弹性恢复30%～70%，-30oC 低温拉伸3 次循环通过等。普通型、低温型、严寒型灌缝胶材料技术指标参考《路面加热型密封胶》（JT/T 740—2015）。

沥青路面的开槽灌缝主要依靠养护工人的手工操作和经验进行施工，由于养护工人能力、水平和工作态度不同，导致沥青路面开槽裂缝处治效果参差不齐。同时，不规范的开槽灌缝施工，不但不能封闭裂缝，反而经过开槽使裂缝进一步扩大，致使路面水和砂石等对路面造成破坏，造成公路养护资金浪费。为消除开槽灌缝质量通病，提高灌缝水平，保证灌缝质量，开槽灌缝应规范操作。灌缝前要充分了解并掌握路面结构形式、路面病害类型、路面病害成因、病害严重程度、病害规模大小[4]。

现场灌缝前保证灌缝机和开槽机保持良好的机械性能，并按照裂缝的深度和宽度，对开槽机进行调节，开凿出足够的空间容纳灌缝材料。开槽是为了清理在缝隙处容易松动的材料，使灌缝胶与路面内部有干净整齐的黏结平面，以便提高灌缝胶与原路面的连接效果。在清缝时，用吹风机将槽内的碎渣及裂缝两侧至少20cm 范围内的灰尘清扫干净，开槽时在槽口两侧残留下来的没有被开槽机打掉但已经松动的路面、碎屑用钢刷、钢棍等工具清理干净，确保槽口、裂缝里所有松散的杂质全部清除干净，开槽后的槽口应有足够的空间容纳更多的灌缝胶并且使胶能到达裂缝底部，灌缝时要保证槽内干燥，将灌缝胶加热到施工温度，用灌缝机上带有刮平器的压力喷头将灌缝胶均匀地灌入槽内，应将喷嘴插入槽底内部，均匀缓慢的挤压胶液，从槽底向上灌入，确保灌缝胶液饱满。灌缝时灌注中心线应于与裂缝和开槽中心线一致，灌缝工作要连续进行，不得错位和中断，要在裂缝表面形成两边薄中间厚的胶带。并降裂缝两侧部分溢出的灌缝胶拖抹成一定宽度的带状条，对槽口内部灌缝胶起到增强和保护作用，当路表面的灌缝胶被车流磨损后，仍能保持良好的密封效果[5]。

灌缝后帖封宽度为25mm，即灌缝后的灌缝胶宽度比开槽后的凹槽两侧各宽出25mm，贴缝厚度为3mm，即比原路面高出3mm。灌缝后灌缝胶胶带外观应薄厚一致，无露底和拥包现象；灌缝胶胶带应宽度一致，边缘齐整顺畅，无外流和撒胶情况，无污染路面情况；灌缝胶胶带应表面光滑、平顺，无轮胎碾压痕迹和划痕。开槽灌缝结束后，应该将遗留在路面的泥土、碎渣等杂物清理干净，待灌缝胶胶带温度低于50oC 后方可通车。若想提前快速通车，可在灌缝胶上撒细沙或石屑，即可开放交通。

3.2 贴缝带贴缝养护技术

沥青路面的贴缝带，主要是由基质沥青、改性剂、稳定剂等原材料，经过特定工艺加工而成的一种具有黏合力和柔韧性的道路裂缝修复材料，属于自黏型的材料，在常温下就可使用，防水性能良好，封缝效果较好。裂缝贴满足以下材料性能指标：软化点≥75oC，锥入度≥3mm，转弯翘曲度≤50%，碾压后的厚度≤2.7mm，-20oC 低温无开裂，-20oC 低温拉伸量≥3mm，黏结强度≥0.2MPa。 贴缝带的常用规格宽度为30mm、40mm、60mm，厚度为2.5mm、3mm、4mm，也可按照实际需求订做贴缝带的标准宽度与厚度。贴缝带的主要优势是施工简单快捷，柔性施工，无需机械设备，无需加热，经济使用，适用于不同规格的裂缝。如果没有其他工具，可以徒手施工，而且施工速度快，没有扬尘和燃料的损耗，既环保又节能，低碳环保，且对交通影响小[6]。

贴缝作业前首先找出路面裂缝，将路面裂缝和裂缝两侧各20cm 范围内的路面清扫干净，保证裂缝表面平整、干燥，无油迹及其他污物。然后剪取长度稍长于裂缝长度的贴缝带，将贴缝带反面的隔离纸揭去，在常温下晾晒约5～6min 后，再将贴缝带聚丙烯织物的一面朝上，用手按压贴缝带，若遇不规则的裂纹，可用剪刀将贴缝带剪断，按裂缝走向跟踪粘贴。粘贴完后，用铁滚碾压贴缝带，确保贴缝带与原路面平顺且紧密结合，检查粘贴完的贴缝带无褶皱后，无需养生，即可开放交通。目前路面养护中使用的新型裂缝贴中间有凸起结构，通过车辆核载的反复长期碾压，可以挤压嵌入到沥青路面裂缝中，表面无裂隙，外观整齐，很好的防止了雨水和雪水渗入裂缝。自适应裂缝宽度，因温度改变产生的变化。裂缝贴与原沥青路面黏接牢固，形成整体，没有任何脱落情况，也没有跳车现象，不会影响行车舒适性，冬季除雪时裂缝贴也不会受推板和滚刷的影响而脱落。质量较好的裂缝贴，有很好的柔韧性，可跟随裂缝走向随意弯曲。如需冬季粘贴裂缝带，则用脚轻踩即可紧紧黏附于路面，和原路面无剥离，无推移现象发生[7]。

3.3 沥青路面现场热再生养护技术

沥青路面在长期使用过程中，必然会产生裂缝、车辙、坑槽等病害，此外，随着沥青路面使用时间的不断增长，路面结构性能进一步衰减，最终对沥青路面的基础结构造成严重的威胁，如果重新进行沥青路面铺筑工作，将会消耗大量的人力物力。沥青路面通过现场加热再生方式进行就地加热、耙松、混合新混合料、摊铺、压实等连续作业过程，将路面一次性成型，既对再生能源进行了利用又方便快捷的进行了路面病害处理。当仅仅是沥青路面上面层发生了裂缝、泛油、车辙、坑槽等病害问题时，就可以采用就地热再生的方式进行路面养护。沥青路面现场热再生技术施工简单、具有对公路交通运行干扰小、节约成本、节约时间、对环境影响小等优点。

3.4 其他路面裂缝养护技术

对于宽度在5mm 以下的路面裂缝，可以采用灌缝胶对裂缝顶端进行抹缝或使用改性沥青进行封缝的方法。在修复养护维修工程实施过程中，为防止原路面裂缝反射，可采用加铺碎石应力吸收层、土工织物应力吸收层、粘贴抗裂基布等方法处治路面裂缝。

4 高等级公路沥青路面裂缝养护技术优缺点比较

4.1 开槽灌缝

开槽灌缝优点是开槽灌缝对裂缝修复效果好，使用时间长，是目前裂缝处理比较传统的方法。可用于横缝、纵缝、龟裂等各种规则裂缝和不规则裂缝的处理。灌缝胶加热后能和路面内部形成黏结平面，使灌缝胶与原路面紧密连接。

开槽灌缝缺点是破坏了沥青路面结构，窄缝经过开槽变成了宽缝，如果灌缝操作不规范，灌缝质量不保证，对原路面的破坏更大。灌缝施工过程中有高温烫伤的可能。灌缝结束后，需要等待灌缝胶温度从195oC 降低至50oC，春秋季降温时间约为2～3h，冬季降温时间约为1h，开放交通较慢。灌缝施工前需对灌缝胶提前预热，经过2h 以上的时间才能使灌缝胶加热到施工时所需的温度，寒冷季节预热需要更长时间。

4.2 贴缝带贴缝

贴缝带贴缝的优点为施工简单快捷，无需购置和投入专业设备。不破坏和损伤沥青路面结构。开放交通时间快，交通影响小，可用于匝道和小半径弯道等路面较窄处的裂缝处治。处治裂缝养护成本低，若裂缝集中，养护成本将进一步降低。

贴缝带贴缝的缺点是贴缝带对不规则裂缝的处治效果欠佳；冬季施工时与路面黏结不紧密。

5 结语

在沥青路面投入使用后，受交通荷载、环境因素、材料因素的影响以及施工不当留下的潜在隐患，裂缝问题极易出现，这不但会使得公路工程使用年限受到影响，严重时还会影响人民群众的安全便捷出行。所以，必须要确立整个寿命期成本最小化的养护理念，并采取科学的养护设计、规范性的选用原材料、高标准化的施工，尤其是在运营后期要适时采取相应的预防性养护与维修等手段预防并控制沥青路面裂缝病害的产生。