公路沥青路面裂缝原因和防治

　　目前，随着公路交通量日益增大，重载车辆、超载现象十分严重，加以受路面结构、气候、地形、地质条件、行车荷载等多种环境因素的影响，其基层不论是柔性的还是半刚性的，都会产生不同程度各种形状的裂缝。初期裂缝对公路沥青路面的使用性能常无明显影响，但随着表面雨水或雪水的侵入，使处于开裂状态下的路面病害日趋严重，特别是使裂缝附近路基的含水量加大，甚至饱和，在大量行车荷载的作用下，产生沉陷、冲刷和翻浆等病害，严重影响公路沥青路面的使用性能。在当前公路建养资金尚不充裕甚至严重不足的情况下，研究分析公路沥青路面裂缝产生的原因和防治措施具有十分重要的现实意义。

　　1. 裂缝主要形式及现象

　　公路沥青路面的开裂表现形式是多种多样的，主要有横向、纵向、网状和反射裂缝。横向裂缝现象为：裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长有的贯穿整个路幅，有的贯穿部分路幅，裂缝弯弯曲曲、有枝有叉。横向裂缝中的唧浆导致裂缝两侧凹陷，桥头跳车处的路面横向裂缝，在路面积水的作用下加速跳车发展的速度，同时会对路基造成冲刷。

　　纵向裂缝现象为：裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。一般都发生在高填方的路基上。纵向裂缝容易形成沿行车方向呈台阶状，影响行车舒适性。

　　网状裂缝现象为：裂缝纵横交错，将面层分隔成若干多边形的小块，一般缝宽1mm以上，缝距40cm以下。网状裂缝导致公路沥青路面松散或坑槽，严重影响公路沥青路面的综合服务水平。

　　反射裂缝现象为：基层产生裂缝后，在温度和行车荷载作用下，裂缝将逐渐反射到沥青表面，路表面裂缝的位置形状与基层裂缝基本相似。对于半刚性基层以横向裂缝居多，对于柔性路面上加罩的沥青结构层，裂缝形式不一，主要取决于下卧层。

　　2.裂缝产生的原因分析

　　引起公路沥青路面开裂的原因很多，大体可分为三大类:

　　1、由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下，当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时，产生的开裂称之荷载型裂缝。

　　2、由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝，称之非荷载裂缝。

　　3、是经常出现在桥涵两端的横向裂缝，或在路段上出现较长的纵缝，主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起，称为沉降裂缝。尽管公路沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。

　　2.1横向裂缝

　　⑴沥青面层的自身温缩开裂;

　　⑵半刚性基层特别是水泥稳定碎石的开裂反射到沥青面层;

　　⑶某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂导致路面的横裂;

　　⑷面层施工时，施工缝未处理好，接缝不紧密，结合不良。

　　⑸桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降等。

　　2.2 纵向裂缝

　　⑴填方材料和填方的不均匀性，以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间的自然沉降，特别是经过雨水浸泡后，路基强度有所下降，沿边坡部分路基承载力也下降，就会出现纵向裂缝。

　　⑵施工时，前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理，结合不紧密而脱开;

　　⑶纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷;

　　⑷拓宽路段的新老路面交界处土层处理不彻底，沉降不均匀引起纵向开裂;

　　⑸边坡值小于设计值，边坡压实不够和边沟过深使实际填土高度加大而滑坡等引起的纵向开裂。

　　2.3 网状裂缝

　　⑴路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体，使路面的承载能力下降形成的裂缝;

　　⑵沥青与沥青混合料质量差。沥青延度低，抗裂性差。沥青混合料拌和时间过长，拌和温度过高或在储料仓仓储时间过长，使沥青变硬，对拉应变敏感而产生的裂缝;

　　⑶沥青层厚度不足，层间粘结差，水分渗入，形成的裂缝;

　　⑷行车荷载重复作用下引起的疲劳裂缝。

　　⑸外界原因如污染、腐蚀等造成的局部网裂

　　2.4 反射裂缝

　　⑴在已开裂的旧沥青、旧水泥混凝土路面层上加罩沥青面层，由于温度的变化(降低)，老路面的裂缝继续扩展，给也处于温度收缩的新沥青面层一个附加应力，使新铺层在旧裂缝处断开。

　　⑵半刚性基层温缩和干缩开裂引起的反射裂缝等。

　　3.预防措施

　　3.1 横向裂缝

　　⑴对基层进行处治。采取防裂措施，及时对基层进行养生以减少前期开裂，及时铺筑沥青面层或浇洒透油层以减少裸露时间，减少基层横向干缩性开裂。[1]

　　⑵桥涵两侧填土充分压实或进行加固处理;沉降严重地段，事前应进行软土地基处理。

　　⑶按本地区气候条件和道路等级选取适用的沥青类型，以减少或消除沥青面层温度收缩裂缝。优先考虑采用优质沥青。

　　⑷合理组织施工，摊铺作业连续进行，减少冷接缝。冷接缝的处理，应先将已摊铺压实的摊铺带边缘切割整齐、清除碎料，然后用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化;铲除敷贴料，对缝壁涂刷粘层沥青，再铺筑新混合料。

　　⑸充分压实横向接缝。碾压时，压路机在已压实的横幅上，钢轮伸入新铺层15cm左右，每压一遍向新铺层移动15-20cm，直到压路机全部在新铺层为止，再改为纵向碾压。

　　3.2 纵向裂缝

　　⑴路基填筑时，使用合格的填料，并进行分层压实，同时正确放坡，高填方段放缓边坡，减少边坡深度。

　　⑵面层施工时，尽量采用全路幅一次摊铺，如分幅摊铺时，前后幅应紧跟，避免前摊铺幅混合料冷却后才摊铺后半幅，确保热接缝。如无条件全路幅摊铺时，上、下层的施工纵缝应错开15cm以上。前后幅相接处为冷接缝时，应先将已施工压实完的边缘坍斜部分切除，切线须顺直，侧壁要垂直，清除碎料后，宜用热混合料敷贴接缝处，使其预热软化，然后铲除敷贴料，并对侧壁涂刷粘层沥青，再摊铺相临路幅。摊铺时控制好松铺系数，使压实后的接缝结合紧密、平整。

　　⑶沟槽回填土应分层填筑、压实，压实度需达到要求。如符合质量要求的回填土来源或压实有困难时，须作特殊处理，如采用黄砂、砾石砂或有自硬性的高钙粉煤灰或热焖钢渣等。

　　⑷拓宽路段的基层厚度和材料须与老路面一致或稍厚。土路基应密实、稳定。铺筑沥青面层前，老路面侧壁需涂刷粘层沥青。沥青面层应充分压实。新老路面接缝宜用热烙铁烫密。

　　3.3 网状裂缝

　　⑴沥青原材料质量和混合料质量严格按《公路公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求进行选定、拌制和施工。尽量采用低温变形能力高的优质沥青。

　　⑵控制好半刚性基层的施工质量，有条件的可以采用沥青碎石柔性基层，以缓解网裂或龟裂的程度。

　　⑶公路沥青路面摊铺前，对下卧层需认真检查，及时清除泥灰，处理好软弱层，保证下卧层稳定，并宜喷洒粘层沥青。

　　⑷沥青面层各层应满足最小施工厚度的要求，保证上下的良好连接;并从设计施工养护上采取措施有效地排除雨后结构层内积水。

　　⑸路面结构设计应做好交通量调查和预测工作，使路面结构组合与总体强度满足设计使用期限内交通荷载要求。上基层必须选用水稳定性良好的有粗粒料的石灰、水泥稳定类材料。

　　3.4 反射裂缝

　　⑴采取有效措施减少半刚性基层收缩裂缝。

　　⑵基层混合料应在接近最佳含水量的状态下碾压,要防止碾压时含水量过小,压实度和强度不足,造成强度裂缝。

　　⑶对分段施工的基层，在碾压时，应预留3-5m混合料暂缓碾压，待下段混合料摊铺后一起碾压，以利于衔接。对于分层碾压的基层，上下层的接头应错开3-5m，以减少出现裂缝的机会。

　　⑷合理选择混合料的配比，控制细料数量;重视结构层的养护，并及早铺筑上层或下封层以利于减少干缩缝。

　　⑸在旧路面加罩公路沥青路面结构层前，可铣削原路面后再加罩，或采用铺设土工布、土工隔栅后再加罩，以延缓反射裂缝的形成。

　　4.治理措施

　　公路沥青路面裂缝修补方法很多，一般可根据裂缝的实际情况(如宽度、深度等)确定具体的修补工艺。目前常用的方法主要有普通沥青灌缝、专用灌缝料施工、压浆法修补裂缝和进口密封胶灌缝。四种修补方法对照表见表1[2]。

　　表1 四种裂缝修补方法对照表

　　工艺参数指标

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　　项目施工方法

　　普通沥青灌缝 专用灌缝料施工 压浆法修补裂缝 进口密封胶灌缝

　　材料 普通沥青 改性沥青 水泥 高分子聚合物

　　便宜 较贵 价格低 价格高

　　设备 简单 比较简单 普通 合理

　　人员 3 7 20 10

　　操作 容易 易操作 较复杂 易操作

　　工程造价 2.5-3元/m 6元/m 80-120元/m 18-22元/m

　　寿命 1年 5年 长期 15年

　　评价 可用 寿命不理想 特殊部位施工 推广应用

　　4.1 横向、纵向和反射裂缝的修补

　　⑴缝宽小于2mm时，可不作处理。

　　⑵缝宽2-5mm的可用改性乳化沥青灌缝，大于5mm的可用改性沥青(如SBS改性沥青)灌缝。灌缝前，须先清除缝内、缝边碎垃圾、垃圾，并保持缝内干燥，灌缝后，表面撒上粗砂或3-5mm石屑。

　　4.2 网状裂缝

　　⑴如夹有软弱层或不稳定结构层时，应将其铲除;如因结构层积水引起网裂时，铲除面层后，需加设将路面渗透水排除至路外的排水设施。然后再铺筑新混合料。

　　⑵如强度满足要求，网状裂出自沥青面层厚度不足时，可采用铣削网裂的面层后加铺新料来处理。加铺厚度按现行设计规范计算确定;如在路面上加罩，为减轻反射裂缝，可采取各种“防反”措施进行处理(详见3.4节)。

　　⑶由于路基不稳定，导致路面网裂时，可采用石灰或水泥处理路基，或注浆加固处理，深度可根据具体情况确定，一般为20-40cm。消石灰用量5%-10%，或水泥用量4%-6%。待土路基处理稳定后，再重做基层、面层。

　　⑷由于基层软弱或厚度不足引起路面网裂时，可根据情况，分别采取加厚、调换或综合稳定的措施进行加强。水稳定性好、收缩性小的半刚性材料是首选基层。基层加强后，再铺筑沥青面层。

　　5.沥青路面裂缝养护管理对策

　　对目前已存在的问题，必须高度重视，站在战略发展的高度，集中精力，重点研究解决，具体要从以下几个方面来加强：

　　5.1 加大“四新”技术的推广应用，在吸收消化上下功夫

　　对于“四新”技术不能采取观望和等待的态度，而要积极吸收消化，最后通过实践选择符合我们自身特点的新材料、新工艺、新技术、新设备。

　　5.2 加大关键技术的研究，在推广应用上下功夫

　　在裂缝养护施工、管理过程中，当前面临的关键问题要从技术的层面去研究，如路面裂缝关键技术等。作为管理者来讲要研究再生利用技术，监理要研究质量标准怎么控制，施工单位要严格控制配合比。

　　5.3 加大裂缝处置专业技术人才的培养，在综合技能上下功夫

　　不论管理者、监理者、施工者包括材料供应商都要在新的技术、材料、结构方面进行研究，而这些研究主要靠人才，这些人才不仅要对本专业很了解，还要计算机管理系统很了解，在此基础上突出技术人员的综合性。从管理角度讲，就是集管理技术、监理指标控制、施工关键工艺把握于一体。

　　5.4 加大社会化裂缝养护管理力度，在运行机制上下功夫

　　养护的社会化是发展的必然趋势，要建立完备的社会化养护管理体系，首先要建立科学养护质量评定体系，传统的指标能不能控制养护质量还值得探讨，我们应借鉴规范，超越规范。其次要研究人、机、料匹配的标准，对满足公路养护需要的人员结构、机械设备配备的标准进行研究。第三是建立完备的裂缝处置工程计划管理程序，计划管理、程序控制体系，计量支付管理程序等。

　　6.路束语

　　在沥青混凝土路面裂缝处置施工中，只有采取积极有效的措施，杜绝以上各种不利因素发生，严格规范施工，才能有效控制公路沥青路面的开裂缝问题，提高公路沥青路面的质量。公路的作用及特点决定了公路养护管理的重要性与特殊性。如何搞好高速公路的养护管理，是摆在公路管理部门面前一项长期而艰巨的任务。正确树立“公路建设是发展，公路养护也是发展，而且是更为重要的发展”的观点，是我们从事公路养护管理工作的根本出发点。按照我国建立社会主义市场经济的要求，为满足公路的使用公益性，及其社会化大生产的商品属性，我们必须从公路可持续发展战略的高度，研究现代化公路养护管理对策，深化改革现行公路养护体制与运行机制，走出一条适合我国公路事业不断向前推进的新路子。