高速公路路面裂缝养护施工技术应用策略分析

摘要：在高速公路投入使用过程中，会由于混凝土原材料性质原因、环境及气候原因、车辆荷载等原因，导致路面出现裂缝。高速公路路面出现开裂问题会影响公路运行的安全性以及稳定性，因此需要对路面出现的裂缝进行养护施工处理。以某高速公路工程为例，分析了高速公路路面裂缝成因，研究了以混合料母体骨架为基础的水泥泥浆灌注高速公路裂缝处理施工养护技术，最后探究了不同影响因素对高速公路路面裂缝的控制，以期为相关高速公路工程裂缝养护处理提供参考借鉴。

关键词：高速公路 路面裂缝 养护施工 水泥泥浆灌注

Analysis of Application Strategies for Maintenance Construction Technology of Highway Pavement Cracks

LI Jianjiao

Suqian Transportation Engineering Testing Co.， Ltd.，Suqian， Jiangsu Province， 223600 China

Abstract： During the use of highways， cracks may appear on the pavement due to factors such as the properties of concrete raw materials， environmental and climatic factors， and vehicle loads. The cracking problem on the highway pavement can affect the safety and stability of highway operation， so it is necessary to carry out maintenance construction treatment for pavement cracks. Taking a certain highway project as an example， this paper analyzes the causes of pavement cracks on the highway， studies the construction and maintenance technology of cement slurry injection highway crack treatment based on the matrix skeleton of the mixture， and finally explores the control of pavement cracks on the highway by different influencing factors， in order to provide reference for the maintenance and treatment of cracks in related highway projects.

Key Words： Highway; Pavement cracks; Maintenance construction; Cement slurry injection

为了有效提高高速公路运行安全性和稳定性、提升混凝土路面整体性能，高速公路路面的裂缝养护施工工作尤为重要。高速公路工程使用的混凝土会由于内、外因素共同作用产生物理结构变化，从而造成路面开裂。若没有及时采取养护施工措施，则裂缝会向混凝土内部不断延伸，造成高速公路内部钢筋结构暴露在空气中，导致钢筋结构出现锈蚀情况，进而导致整个高速公路工程荷载能力降低。本文选定某高速公路工程作为研究对象，对路面产生的裂缝进行摸排调查和养护施工策略分析。

1工程概况

1.1工程项目及所处环境概况

本文以某市的高速公路工程为例，对该高速公路路面出现的裂缝养护施工技术应用策略开展分析研究。该工程项目中有3座高速公路隧道，包括2座中桥和1座互通立交桥。该高速公路工程项目全长1 170 m，使用的混凝土施工总方量为15.5万m3；高速公路隧道工程全长2 819 m，使用的衬砌混凝土施工方量为29.9m3。

经过对该高速公路工程所在地的调查研究，可知，该地处于大陆性季风气候带，高气候具有四季分明的特点，全年日照时间较多，年平均日照可达2 470 h。对于高速公路路面混凝土，存在夏、冬极端气温影响，夏季气温可高达37.6 ℃，冬季极端气温可低至零下22.9 ℃。且项目两端的西部山区和东部平原之间气候差异巨大，也是导致高速公路路面混凝土出现开裂情况的原因之一。

1.2工程裂缝情况调查

本文对选定的高速公路工程项目现场出现的裂缝情况进行摸排调查，对重点工点出现的裂缝进行了相应的统计分析并整理成表，对工程实体的裂缝情况列出如表1所示的详细表格。

2高速公路裂缝形成原因及分析

2.1混凝土材料原因

通过对该工程项目裂缝发生原因进行分析，可知，混凝土原材料本身性质问题是高速公路路面发生开裂情况的主要原因之一。混凝土是典型的多种材料混合形成的复合物，每一种原材料不同的性质都有可能造成混凝土表面或内部出现开裂状况[1]。根据施工经验，一般考虑粗细骨料的级配问题、含泥量的控制问题、水泥使用量，以及不同的凝胶材料品种本身性状带来的问题。

首先，粗细骨料级配不合理或混凝土含泥量超标会导致混凝土整体性能较差，较大的孔隙率会导致混凝土骨架支撑作用不足，收缩增大，当材料的收缩率大于原本的规定值时，混凝土开裂概率会响应增加。其次，混凝土中水泥用量的增加会造成混凝土大量的水热化反应，会增大混凝土收缩量，导致出现温度裂纹概率显著上升[2]。最后是混凝土中凝胶材料品种选择原因，不合理的凝胶材料也会导致混凝土收缩率较大，最终导致高速公路路面出现裂纹。

2.2环境及气候原因

高速公路工程项目所在地的气候也可能造成路面发生开裂。本文选择的高速公路项目所处地区全年降雨量较少、气候温热干燥，高温会导致高速公路路面混凝土失水过快形成干缩裂缝，使路面铺装产生混凝土横向、纵向或者网状裂纹。同时，由于高速公路的基层结构和面层结构之间一定存在差异，且项目施工材料本身性质也存在差异，所以，路面受气候、温度等外在环境的影响程度也各不相同。在受气候环境影响时，高速公路路面不同材料产生的温度应力并不相同，材料挤压收缩之间超过抗压强度，就会导致高速公路路面出现裂缝问题[3]。

2.3车辆荷载原因

高速公路承受的车辆荷载也是裂缝出现的原因之一。车辆负载会导致路面的半钢性地层结构受到拉应力影响。若承受的拉应力值超过路面的基层材料允许的抗拉强度范围，则该高速公路路面的基层结构底部会发生内部开裂状况，导致路面层受到影响[4]。高速公路的路面承载力是限度的，车辆的反复碾压会使路面出现微小形变，导致混凝土整体性能下降，最后出现裂缝。同时，由于持续的车辆荷载，若不及时对高速公路混凝土路面进行养护施工，则裂缝范围会不断延展，最终导致路面破坏。

3高速公路裂缝处理施工养护技术

3.1水泥-沥青灌注路面裂缝养护技术原理

针对目前我国高速公路路面广泛采用的沥青和水泥两大填充材料，以采用混合材料为母体骨架作为高速公路路面裂缝养护施工基础，采用灌注改性的水泥泥浆对高速公路表面或内部发生的开裂状况进行相应处理，能够有效解决高速公路路面或内部出现的裂缝问题，具有显著的社会效益和经济效益[5]。水泥是一种典型的水硬性材料，沥青则是良好的有机结合材料，二者之间不同的性质能够彼此合作，在混凝土裂缝修补应用方面成为一种良好的复合型有机水硬性填充材料，对高速公路的混凝土路面裂缝和内部裂缝养护施工具有良好的实际应用效果。该种材料具有良好的流动性能、较小的干缩和温缩特性、良好的稳定性、施工过程简单易操作、较好的力学性能，使其对高速公路路面和内部出现的开裂的问题能够进行有效处治。

根据本文所选择的高速公路工程项目的水泥泥浆灌注需要和灌注后的混凝土路面性能要求，此类高速公路裂缝养护施工技术能够通过相应灌注手段，在高速公路路面裂缝中形成网状结构以增加路面的整体力学强度。该类材料具有一定的抗压性能和抗剪切的强度，能够有效降低复合材料的温度敏感度，对已修复高速公路路面提供一定的抗形变能力，且能显著增强高速公路的路面抗渗性能，减少路面积水，提高裂缝修补后的路面使用耐久度和投入使用年限。

3.2高速公路裂缝施工技术应用质量控制

3.2.1母体骨架混合材料质量要求

对于本文选定的高速公路工程的项目裂缝养护施工技术中所使用的母体骨架层，其混合料应该满足相应的质量要求。在实际裂缝养护施工之前，应该对其进行质量检测，包括材料的空隙率、粗细骨料级配、稳定度、流值、谢伦堡析漏损失率、肯塔堡飞散损失等[6]。本高速公路工程中使用的母体骨架混合材料经过相应的检测，可知其空隙率应该维持在15%～20% 范围内，稳定度需要大于等于3.5 kN，流值在20.0～40.0内，谢伦堡析漏损失率小于0.3%，肯塔堡飞散损失小于20%。

母体骨架混合料的严格配比能够保证空隙率要求，大空隙结构的良好性能可以显著增强高速公路工程路面的耐久性、缩短裂缝维修养护周期、降低高速公路运营成本，从而减少养护时期的风道施工对高速公路运行带来的影响。

3.2.2水泥泥浆质量要求

对于裂缝养护施工技术中使用的水泥泥浆，需要对其流动度和2 h内的贮存稳定性进行检测。需要注意的是，在本工程项目的裂缝施工养护中，填补裂缝的水泥泥浆的灌注量的确定必须要多方面考虑，如考虑高速公路路面的结构层的厚度、母体骨架混合材料的填充体积等影响因素，一般采用的计算方法如下。

式（1）中：为该工程项目中母体骨架的空隙率，单位为；为路面裂缝灌注水泥泥浆养护施工后的空隙率，单位为；为水泥泥浆拟填充的空隙率，单位为。式（2）中：为填充材料的单位灌注量，单位为L；a为该高速公路工程的路面长度，单位为m；b为该高速公路工程的路面宽度，单位为m；h为该高速公路的结构层厚度，单位为m。

在高速公路路面裂缝养护施工进行时，水泥泥浆灌注后的剩余空隙率确定需要根据水泥质量密度等进行计算。其中，水泥泥浆灌注前、后的相应尺寸规格的高速路面钻芯式样的质量之差即为水泥质量，母体骨架设计空隙率与水泥泥浆相对体积之差即为剩余孔隙率，计算公式如下。

式（3）、式（4）和式（5）中：为相同尺寸及规格的高速路面试件钻芯质量之差，单位为g；为该高速公路工程项目裂缝养护使用水泥泥浆灌注后质量，单位为g；为该高速公路工程项目裂缝养护使用水泥泥浆灌注前质量，单位为g；为该高速公路工程项目裂缝养护使用水泥泥浆水化后密度，单位为g/cm3；为剩余空隙率，单位为。

经过计算，能够发现该高速公路工程的水泥泥浆灌注量符合原本设计值，剩余的孔隙率在允许的4%～6%范围内，填充裂缝材料的回弹模量保持在2 000～5 000 MPa之内，且通过高速公路路面钻芯取样，能够发现填补缝隙的养护材料灌浆深度能够达到高速公路路面结构层的90%以上，能够有效发挥裂缝养护填充材料的特点，对本高速公路工程裂缝进行有效养护，使修复后的高速公路路面拥有较好的路面结构承载力和良好的耐久性。

4结语

综上所述，高速公路路面使用的混凝土是非均质材料，其中，多种原材料本身性质、施工工艺、施工人员技术水平、环境气候温度等原因都可能使混凝土出现开裂现象。本文以某高速公路工程的裂缝处理为例，对混凝土裂缝的养护施工技术应用策略开展了分析研究，并采用改性水泥泥浆灌注技术手段对高速公路裂缝进行养护施工处理，保证裂缝养护施工的工程质量和安全稳定性。希望本文能为类似的高速公路混凝土裂缝养护处理提供一定的参考。

参考文献

[1] 祝华杰，宿钟鸣，何信.基于GA-BP神经网络的运营高速公路隧道养护工程科学决策优先级排序[J].公路，2024，69（6）：342-348.

[2] 江臣，杨洋，胡洪龙，等.既有高速公路改扩建工程路面性能评价及利用策略 [J].公路交通科技，2023，40（9）：27-36.

[3] 杨杰.高速公路沥青路面典型病害及预防性养护技术分析[J].黑龙江交通科技，2023，46（2）：76-78.

[4] 回达鹏.高速公路日常养护工程施工及质量控制[J].交通世界，2022（19）： 155-157.

[5] 黄志成.高速公路沥青路面修复机械灌浆技术研究[J].四川建材，2022，48 （1）：151-152.

[6] 孙金鑫.G30连霍线西安至临潼高速公路沥青路面与桥梁检测评价及其成套养护施工技术研究[D].西安：长安大学，2012.