高速公路路面裂缝焊接施工技术研究

吕晓清

（山东交工建设集团有限公司，山东 日照 276800）

1 高速公路裂缝成因

高速公路施工过程中需要大量使用混凝土。然而，在浇筑过程中，由于其特性，混凝土会产生大量水化热。同时，由于混凝土的透气性和导热性能较差，可能导致路面表面与内部产生过大的温差，最终引发路面开裂。这种裂缝的数量和危害程度远大于道路在长期使用过程中可能出现的裂缝。如果施工处理不当，甚至可能导致路面的二次开裂[1]。

2 高速公路路面裂缝焊接施工影响因素

裂缝焊接是一种有效的路面养护技术，但该技术的应用效果容易受到温度、湿度及材料等因素的影响。

2.1 温度、湿度因素

在高速公路裂缝焊接施工中，需用到多种材料，其中起到主要固定作用、确保道路结构完整性的是混凝土与钢材。二者受外界温度、湿度因素影响较大。温差较大时，金属构件会发生热胀冷缩，其长度、高度、体积等会产生微变，虽肉眼不可见，但可能影响金属性能，致使裂缝扩大；若环境过于干燥，混凝土可能开裂，影响路面美观性；若湿度过大，金属还可能产生锈蚀，甚至出现脱落[2]。

2.2 钢材选择

在高速公路路面裂缝焊接施工中，钢材对施工质量的影响较大。因此，在钢材选择上需综合考虑当地气候情况、断面部位尺寸、钢材各项性能等因素，选择最适宜的钢材。所用钢材性能与质量必须符合我国发布的优质碳素结构钢等文件的相关规定，在裂缝中直接使用的钢材必须表面平整、光洁，不能存在较大凹坑或裂缝、气泡，不能有机械损伤，断面上不能有大于0.5mm 的毛刺，若发现上述问题必须及时处理。

3 高速公路焊缝施工技术

3.1 网裂与龟裂焊缝施工

网裂与龟裂在分类上同属于疲劳裂缝，是温度与压力荷载疲劳所引发，少部分网裂与龟裂是基层裂缝引起的，这类裂缝一般出现在高速公路面层，可通过裂缝焊接施工技术进行修复。

首先，施工前应通过探地雷达进行全面检查，以明确裂缝的实际情况，并进行相关试验，以测试数据为依据对裂缝进行针对性处理。对于由基础裂缝引起的网裂和龟裂，应采用热反射裂缝处理技术进行施工[3]。

其次，从材质层面，对网裂和龟裂的焊接处理既可选用单组分材料，也可选用双组分材料。

最后，根据探地雷达实测数据，对于宽度大于3mm 的裂缝，推荐采用单组分材料，对于宽度在3mm左右的缝隙，则推荐选用双组分材料。

网裂与龟裂焊缝施工过程如下：

首先，确定好焊接条件后，应按照焊缝施工要求，以及焊接施工工艺要求确定合适的焊接机型，并根据施工设备的需要配置焊接器件，合理配置原材料，而后将其运送至适当地点。若缝宽大于3mm，应采用常压焊接方式；缝宽在3mm 左右时，则应采用高压焊接方式。

其次，对网裂和龟裂部位进行清理，再用鼓入压缩空气的方式将缝隙内的杂质全部清除干净，为之后的裂缝焊接做准备。

再次，网裂与龟裂处清理完毕后，用喷火机沿与路面间隔5cm 的距离向网裂和龟裂处喷射焊接材料，焊接速度通常要求控制在3～5m/min 范围内。

最后，网裂和龟裂处焊接结束后，可对表面进行简单修补，直至平整性满足需要。需要注意的是，如果网裂与龟裂的焊接量在1000m2左右，需要进行取芯检测；如果网裂与龟裂的焊接量大于1000m2，应采用雷达探测和取芯检测相结合的方式。发现漏焊部分后应立即补焊，对于质量不满足要求的部位，则应及时进行返工处理。

3.2 面层裂缝焊接

路面开裂原因可分为以下几类：

第一，受高温和荷载影响形成的疲劳裂缝。

第二，路面构造刚度较小。

第三，基础硬度较小。

第四，施工人员和建筑材料质量等其他方面的因素。

进行面层裂缝焊接前，必须先通过探地雷达技术进行全面检测，以确定基础裂缝病害的实际状况，并根据检测结果对裂缝进行针对性处理。对于由基础裂缝引起的路面面层开裂，应采用反射裂缝处理方式[4]。

进行路面面层裂缝焊接处理时，在建筑材料方面既可选用双组分材料，也可选用非拌和微粒式双组分材料。根据探地雷达技术实测结果，如果裂缝宽度大于4mm，建议使用非拌和微粒式双组分材料，如果裂缝宽度在4mm 之内时，则可采用双组分材料。

在面层裂缝焊接施工中，在无特殊要求的情况下应采用高压焊接方式。使用高压焊接方式时，输送水压必须超过6MPa，并将最大输出量控制在5kg/min左右，以保证施工效率。

进行裂缝焊接施工时，首先应对路面裂缝进行清理，再通过压缩式空气断路器清除裂缝中残余的杂质，以便为后续裂缝焊接工作的开展奠定良好的基础。

其次，完成初步处理后即可开始对裂缝进行焊接。应根据现场测得的焊接材料输送量与工程实际需求制订裂缝焊接方案，使用比例仪将焊接材料配比控制在规定范围，利用送料管道运输焊接所需材料，使其在射炮口备用；将喷火器针头探入裂缝深处，打开输料管，在射炮口处将焊接材料搅拌均匀，向裂缝中匀速输送，焊接速度维持在0.5m/min 左右为宜。

再次，焊接材料经搅拌和填充后，体积会进一步扩大，并逐渐定型，使其保持稳定，以弥补裂缝导致的松散缺陷，实现对裂缝的有效处理。

最后，完成焊接工作后，还需美化修饰裂缝表面，使两端截面整齐、平顺，标高符合规定，平整度合理。施工结束后还应利用雷达探测法与取芯检测法对施工结果进行检验，如果发现问题应及时处理。对于不满足规定要求的区域，应进行返工处理。

3.3 反射裂缝、隐藏裂缝特征与焊接

根据权威统计数据，我国高速公路中半刚性沥青路面的使用比例超过90%，这类路面基层本身的特性使其容易产生裂缝，且容易在公路建成初期产生，并贯穿公路的整个生命周期。高速公路持续受到来自路面上方的车辆荷载，在长时间不间断的车辆荷载作用下，路基上的裂缝会逐渐蔓延，使公路表面出现明显裂缝，这类裂缝称作反射裂缝。反射裂缝大多为由上至下扩展形成，且下方较宽、上方较窄，如果采用常规的焊接技术处理，无法直接对裂缝基底产生作用。

此外，高速公路中还存在隐藏裂缝。隐藏裂缝是指地基中已经出现的裂缝，但并未到达路面，因此路面看上去并无破损。如果不及时对这些隐藏裂缝进行修补，会导致公路出现各类损伤，埋下安全隐患，并大幅增加公路后期检查、维修、养护成本。

目前，这两类裂缝（反射裂缝和隐藏裂缝）已成为当前我国高速公路养护维修工作中的重要挑战。

针对这种情况，需要首先对裂缝的特性进行判断，然后利用地质雷达探测技术和特定的焊接技术进行有效处理。确定裂缝的大致方位后应在正式施工前采用探地雷达对该区域的路面进行探测和检查，以确定反射裂缝和隐藏裂缝的位置、尺寸、深度、方向等关键信息。之后将相关信息与施工效果图进行比对分析，以进一步判断裂缝的情况，制订合理的裂缝焊缝方案，包括焊接线路、位置等关键要素。

同时，需要根据裂缝的具体情况选择适当的材料，一般可以使用双组分高分子材料或微粒式双组分高分子混凝土材料。在施工过程中，需要使用高压路面裂缝全深度处治设备来完成焊接工作，设备输出压力参数应保持在5MPa，且在施工前要对裂缝进行清理。

4 高速公路路面裂缝焊接施工流程

4.1 施工准备

第一，正式开始施工前，应对当地气候特点和土壤性质等进行详细考察，充分结合温度、气候变化规律与施工季节的昼夜温度差等因素因地制宜地制订施工计划。

第二，选取合适的施工方法，并严格按照高速公路相关施工规范、标准绘制施工图纸，并在其中标明各类材料的性能与用量。图纸上交并通过审核后，应大批量复印，并发放到每位施工人员手中，使其能够牢记施工方案内容。

第三，加强施工管理，明确施工过程中每个环节的负责人与每位施工人员的责任，避免出现事故时相互推诿。

第四，购进材料后必须进行统一检查，确保材料性能和施工设备的运转情况良好，严禁使用假冒伪劣产品或低规格产品，严禁将无法正常运转的设备投入使用，以提前排除部分安全隐患。

第五，应严格按照设计方案和图纸中规定的高度、尺寸预设连接钢筋。预埋件彼此之间应保持合理间距，并调整夹角方向，确保其能够与路面方向一致。此外，应注意控制钢筋高度，不能使其超过混凝土顶面[5]。

第六，开槽前应仔细检查所用设备，并在施工前完成调试，确保设备各项性能参数在合理范围内，并根据路面裂缝长度、深度等情况制订施工方案。

4.2 施工过程

在路面裂缝焊接施工过程中，必须对每个步骤和细节给予足够的重视。调试好开槽机后，可进行开槽施工，先对发动机转速进行合理调整，再提起T 型离合器手柄，根据之前工程勘测中留下的裂缝标记完成切割，沿此方向完成开槽。需注意的是，正式切缝前应对路面平整度进行调查，并据此制订施工计划，若扩大切割面无法起到有效作用，应先修整路面再进行裂缝焊接。

进行切割作业时必然会产生大量粉尘，若施工人员不慎吸入，会严重危害身体健康，若粉尘扩散至附近，还会导致环境污染。因此，施工时应注意防范和处理，保证道路清洁。一般可在切割部位覆盖布条或钢板，避免粉尘扩散。开槽施工结束后，为避免粉尘影响施工，应使用热气枪完成槽缝清理。该设备的原理是利用吹出的高压空气去除槽缝中的灰尘与杂物，效率较高、清除彻底，对于含水量较高的槽缝清理效果尤为明显。其不仅可清除粉尘，还能对裂缝进行干燥，减少其中的水分，从而提高槽缝表面与后续填充材料的黏结度。

灌封前，应先将焊接材料置入料仓中，逐步加入各类添加剂后对整体进行加热，加热时要注意控温，加热约45min 温度即可达到施工要求。灌封时直接将加热后的焊接灌入公路裂缝中即可，注意根据施工要求和裂缝大小控制材料灌入速度，且在灌封后使用密封胶带对裂缝进行密封，并放置冷却处理，具体冷却时间应根据气温、裂缝尺寸等确定，一般为20min。

4.3 施工后的养护

完成裂缝焊接后，若使用了混凝土材料，应注意及时养护，做好保温与保湿工作。可使用不透风的塑料膜进行覆盖并定期洒水，也可使用带膜包裹，但不能直接灌注自来水，以免钢材腐蚀。

5 高速公路路面裂缝养护管理监督事项

在裂缝养护过程中，为避免疏漏、提高施工质量，应建立健全公路路面裂缝施工与养护监察制度，减少质量问题。施工前，应派遣专业勘察人员对高速公路路面裂缝的尺寸、路况、当地地质水文等进行详细勘察，获得最准确的勘察结果；还应对施工人员进行培训，使其了解裂缝施工的关键技术与施工注意事项。此外，在责任划分方面应做到将责任明确到个人，出现问题后及时进行追责。完成施工后，应安排专业人士负责高速公路的养护，避免路面再度开裂。

6 结语

文章对高速公路裂缝的形成原因进行了剖析，列举了几种焊接施工技术，并指出施工过程中的影响因素及施工时的注意事项。总的来说，高速公路养护单位应做到因地制宜，根据道路裂缝实际情况选择合适的施工技术，并做好施工前的预处理、施工过程中的严格监管以及施工后的养护，以此最大限度地解决道路裂缝问题，从而为交通安全保驾护航。