沥青混凝土路面裂缝病害分析及解决对策

邱晓光

（陕西远通建设规划设计有限公司，陕西 西安 710068）

0 引言

裂缝与车辙、坑槽等都是沥青混凝土路面常见的病害形式。其中，路面裂缝的种类多样，形成原因也比较复杂，是公路管理中重点防治的主要对象。根据以往的管理经验，若沥青混合料配制不合理，现场施工管理不到位，或公路投入运行后超载货车频繁碾压等，都是导致路面裂缝的主要原因。对于沥青混凝土路面裂缝，要坚持预防和治理的统筹兼顾。既要从公路的施工和维护中采取措施预防裂缝的出现，也要加强日常巡检，在发现裂缝后第一时间查明其形成原因，制定针对性的解决方案，及时修补裂缝，保证行车安全，延长公路寿命。

1 沥青混凝土路面裂缝病害类型及成因分析

1.1 横向裂缝

路面横向裂缝是指与路面中心线呈垂直状态的裂缝，严重时裂缝会贯穿整副路面。横向裂缝的宽度不一，既有2～3mm 的细裂缝，也有5mm 以上的粗裂缝。这类裂缝的形成原因主要有4 类：其一，路面施工时选用的沥青混合料质量不达标，油石比设计不合理，混合料中沥青比例偏低，而粗集料的比例偏高，导致混合料的黏结性不理想，在受到车辆反复碾压后形成横向裂缝；其二，沥青混合料与当地气候条件不匹配，尤其是在北方地区，冬季气温较低，如果沥青混凝土的低温抗变形能力差，也会因低温而收缩产生横向裂缝；其三，沥青混凝土的摊铺作业不规范，冷接缝处理不当，导致接缝处没有紧密结合，后期因为车轮震动或灰尘污染等，导致接缝扩大形成横向裂缝；其四，沥青混凝土用量少或松铺系数高，经过碾压后路面沥青混凝土的厚度不足，无法满足公路设计要求，一段时间后也会有较大概率发生裂缝[1]。

1.2 纵向裂缝

路面纵向裂缝是指与路线基本平行的一种裂缝，长度、宽度不等。导致沥青混凝土路面出现纵向裂缝的原因有：一是在路基施工时，所用的路基填料与施工标准不配套。后期路基吸水并发生膨胀，导致上部的沥青混凝土路面也出现裂缝；二是在改扩建的公路中，加宽的新路面和旧路面所用的沥青混凝土材料不一致，或旧路面未做好整平、清洁处理，导致新摊铺的沥青混合料与旧路面黏结效果不好，后期开放通车以后受到车辆碾压，在新旧路面结合处容易发生纵向裂缝；三是公路路基边坡的实际坡度低于设计值，在施工时出现了路基边坡压实度不够的情况，出现滑坡后对路基产生扰动，进而导致面层发生撕裂，形成纵向裂缝；四是公路工程建设中，为了追赶进度、加快效率，路基铺筑以后未等到完全固结便开始摊铺和碾压路面沥青混凝土。后期路基继续沉降，导致路面形成纵向开裂[2]。

1.3 网状裂缝

网状裂缝是指纵横交错的裂缝，裂缝宽度一般在1mm 以上，裂缝之间的最大距离在50mm 以下，每一处网状裂缝的面积在1m2左右。网状裂缝属于沥青混凝土路面裂缝中危害中较严重的一种，会影响行车舒适性，并大幅缩短公路寿命。引起网状裂缝的原因有以下几类：其一，在路面发生横向裂缝后，没有及时采取治理措施，雨水及灰尘渗入裂缝后，导致裂缝不断扩张、发育，形成了网状裂缝；其二，所用沥青混凝土质量不合格，例如搁置时间较长，沥青混合料出现了离析现象或温度大幅降低等，使用这些不符合施工要求的材料被进行路面摊铺碾压，形成的路面抗变形能力不足，有较大概率出现网状裂缝；其三，路面结构中含有软弱夹层，粒料层松动，水稳定性差，随着公路投入使用年限的增加也会形成网状裂缝。

1.4 反射裂缝

从形成机理上来看，反射裂缝与温度应力、荷载应力有密切关系。当两种应力集中在沥青混凝土面层的某处时，因为应力过于集中并超过了材料最大的抗拉强度，就会在沥青混凝土面层的底部形成裂缝。同时该裂缝会在应力作用下，由下往上扩展，最终穿透路面形成反射裂缝。当路面出现反射裂缝又没能及时治理，在降雨天气下积水渗透到基层，并在汽车的反复碾压下出现唧浆，导致公路深层也遭到严重破坏。造成沥青混凝土路面反射裂缝的原因，除了温度明显变化导致的温度应力、路面行车荷载增加导致的荷载应力集中外，还与施工工艺有关。例如，在路面上加铺沥青面层前，未进行路面检查。若路面本身存在裂缝并且没有及时治理，那么新铺筑的沥青面层也会因为裂缝的发育而裂开[3]。

2 沥青混凝土路面裂缝病害的预防措施

2.1 横向裂缝的预防

在沥青混凝土路面的各类裂缝病害中，横向裂缝的发生概率较高。可以尝试以下措施预防横向裂缝的出现：其一，加强施工材料的质量验收。制备沥青混凝土时，除了要加强对沥青、集料、矿粉等基础材料的质量控制外，还应按照设计好的配合比制作混合料，并且对沥青混凝土的坍落度等指标进行检验，确定符合施工要求后再进行摊铺作业；其二，选用优质的改性沥青，或在制备沥青混凝土时加入适量的外加剂，以改善其低温抗裂能力。同时保证沥青混合料摊铺温度不低于120℃，保证压实效果，也有助于预防横向裂缝的发生；其三，加强现场施工管理，保证摊铺作业连续进行，注意减少冷接缝数量。对于冷接缝要妥善处理，通常是在完成沥青混凝土的摊铺、碾压后，使用切割设备将路面端部切割平齐，将切口处碎料清理后，使用热拌沥青混合料敷贴在接缝部位，使其预热软化。然后铲除敷贴料，在切口处涂刷0.5km/m3的黏层沥青，最后再继续摊铺新的沥青混合料，可以保证接缝紧密结合；其四，根据沥青混凝土的松铺系数确定摊铺厚度，如果松铺系数较大，可适当增加摊铺厚度，这样才能保证碾压后的沥青混凝土厚度达标。碾压结束并经检测压实度、平整度达标后，要立即开展养护，也有助于预防横向裂缝的发生。

2.2 纵向裂缝的预防

路基施工质量会对沥青混凝土路面产生直接影响，因此要想预防纵向裂缝，必须要在路基施工阶段采取质量控制措施。所用的路基填料均需要经验抽样检测，确定含水率、含泥量等各项指标符合路基施工标准以后，方可填入路基。另外，在低洼路段进行路基施工时，考虑到此处已发生地下水或雨水的汇集，还应采取必要的防排水措施，防止路基材料吸水膨胀引起路面开裂。对于需要加宽处理的旧路面，应当在路面边缘逐级进行台阶处理，并且保证台阶表面平整、干净，没有松散的碎石或浮土。然后再摊铺新的沥青混凝土，采用分层摊铺、层层压实的方式，保证新的沥青混凝土和旧路面能够密切贴合。在高边坡路段施工时，应做好路基边坡的稳定性分析，对于边坡岩层裂隙发育、土石松动的区域，要采取喷锚挂网支护等措施，保证边坡稳定，防止边坡滑塌导致路基因不均匀而沉降，也是预防路面纵向裂缝的一种常见措施。路基施工结束后，应进行适当养护，保证路基尽快达到稳定状态，为路面沥青混凝土提供足够支撑力，等到养护完成以后再开放行车，可以有效预防纵向裂缝的出现。

2.3 网状裂缝的预防

相比于横向或纵向裂缝，网状裂缝对公路构成的威胁更大。在发生网状裂缝的地方，路面材料还会出现成块脱落的情况，如果处理不及时将会在网状裂缝处形成面积大小不等的坑槽，甚至会对行车安全产生威胁。预防网状裂缝可采取以下几种措施：其一，加强公路的检查和维护，在发生路面轻微裂缝以后，尽快采取相应的处理措施，避免裂缝进一步扩张和发育，可以有效防止网状裂缝的出现；其二，路面施工所用的沥青混凝土要加强质量管理。以温度为例，沥青混凝土的拌和温度、贮存温度、运输至现场温度、摊铺温度、碾压温度等，均有明确的要求。技术人员应对沥青混凝土温度进行严格控制，才能保证沥青混合料的各项性能达到施工要求，在后期取得理想的质量效果；其三，根据公路的交通量科学设计路面结构，保证路面结构强度可以满足交通荷载的需求。在公路施工时，优先考虑使用沥青碎石柔性基层，增强路面在受到车辆荷载后的弹性变形能力，也是降低网状裂缝发生的一种有效措施[4]。

2.4 反射裂缝的预防

结合反射裂缝的形成机理可以采取以下措施预防此类裂缝的发生：其一，严格控制路面行车荷载，尤其是加强大吨位货车的检查、监管，严禁超载货车上路，避免因为荷载应力过大导致基层开裂；其二，要加强公路质量检测，由于反射裂缝最先出现在公路的基层，然后从下往上反射，最后才在路面表现出来。因此要想预防反射裂缝，必须要定期开展裂缝检测，可以使用超声波检测仪进行无损检测，如果基层有轻微裂缝可以利用仪器检测出来，从而做到早预防、早控制，避免路面反射裂缝的出现；其三，在既有路面上加铺沥青面层时，需要对路面进行清理，并检查有无裂缝。如果有裂缝，要将表层材料铲除后，重新铺设土工布或土工格栅，然后再加铺沥青面层，能够降低反射裂缝的发生概率。

3 沥青混凝土路面裂缝病害的解决对策

3.1 灌油修补法

在路面裂缝的宽度≤5mm 的情况下，可以选择灌油修补法。其原理是将加热至熔融状态的沥青，灌注到裂缝中，既可以起到封堵裂缝的作用，同时又发挥黏结效果，防止细小裂缝发育成为严重裂缝。其操作方法为：首先将待处理的裂缝清理干净，可以使用带尖嘴的高压空气枪，插入裂缝深处将内部的灰尘、石渣等吹出。然后使用加热设备将沥青加热至熔融状态，将其倒入专用的喷灌设备中。调节好喷灌压力以后，将沥青材料灌注到裂缝中。在压力作用下，沥青可以渗透裂缝的深处，达到封堵效果。等到裂缝被沥青填满以后，在表面均匀撒上一层直径在2～5mm 的石屑或粗砂，使用轻型压路机沿着裂缝进行碾压。养护结束后完成裂缝的修补。此类方法适用于横向裂缝、纵向裂缝的治理。

3.2 开槽填料法

对于一些较宽、较长的横纵裂缝、网状裂缝，使用常规的灌油修补法不仅治理效果不理想，而且用料多、成本高。相比之下，选择开槽填料法的综合效果更好。其原理是以裂缝为基准，向两侧拓展一定距离，开挖“V”型或“U”型凹槽，然后重新填筑与原有路面相同的沥青混凝土材料，从源头上消除裂缝。由于裂缝问题比较严重，在实际处理时通常还会采取多种方法相结合的方案，如图1 所示。

图1 沥青混凝土路面裂缝的修补方法

结合图1 可知，在开挖凹槽以后，在原中面层的底部敷贴了一层宽度为1.26m 的聚酯玻纤布，然后继续在凹槽内回填与原面层相同的沥青混凝土，逐层填入、层层压实，最后在上面层涂刷2～3 层改性乳化沥青。通过采取综合处理措施，可以彻底解决路面裂缝问题。该方法适用于比较严重的网状裂缝或反射裂缝。

4 结语

随着公路通车里程的不断增加，公路管理任务也在不断加重。尤其是对于一些投入使用年限较长的沥青混凝土公路，出现路面病害的概率较高。从统计情况来看，路面裂缝、车辙、泛油等是比较常见的病害类型。其中，裂缝的形成原因多样，表现形式也不尽相同。纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝和反射裂缝等，都会对公路使用效果和整体寿命造成影响。对于路面裂缝，要坚持预防为主，在路基、路面施工中，加强沥青混凝土的质量验收，严格管控现场施工工艺，可以显著降低裂缝问题的发生。对于经检查发现的裂缝，则要第一时间采取相应的处理，避免裂缝发育、扩张，确保公路的正常使用。