1 引言

高速公路瀝青路面具有良好的行車(chē)緩沖性、舒適性，作為典型的柔性路面體系，瀝青路面施工效率高，且后續(xù)維修養(yǎng)護(hù)較為方便，瀝青路面被廣泛應(yīng)用于不同等級(jí)公路路面建設(shè)中。瀝青路面在行車(chē)荷載及復(fù)雜外界環(huán)境影響下，容易出現(xiàn)車(chē)轍、裂縫、坑槽等病害。 裂縫病害如果在前期不加以及時(shí)處治，則會(huì)在溫度變化、雨水沖蝕下擴(kuò)大其病害范圍，最終導(dǎo)致病害區(qū)域的行車(chē)安全性喪失，影響使用壽命降低。 開(kāi)展瀝青路面裂縫病害處治具備重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概述

山東菏澤市某高速公路是該區(qū)域公路路網(wǎng)規(guī)劃中的重要組成部分，雙向4 車(chē)道，設(shè)計(jì)速度120 km/h，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土。 該項(xiàng)目于正式運(yùn)營(yíng)后， 隨著車(chē)輛運(yùn)行數(shù)量的不斷增多，同時(shí)受外界復(fù)雜環(huán)境的影響，瀝青路面出現(xiàn)了不同程度破壞的裂縫，局部超車(chē)道存在嚴(yán)重的車(chē)轍及沉陷病害。 現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目組在2021 年2 月—2021 年6 月對(duì)該高速公路車(chē)流量密集段進(jìn)行了交通量的調(diào)查，其中，車(chē)輛類(lèi)型主要分為中小客車(chē)、大客車(chē)、集裝箱車(chē)，日平均交通量43 369 輛，中小客車(chē)占據(jù)比例達(dá)到了75%，大客車(chē)比例15%，集裝箱車(chē)比例10%。

3 路面裂縫檢測(cè)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，該高速公路K30+000~K96+500段局部行車(chē)道經(jīng)過(guò)1 年的運(yùn)行， 靠近標(biāo)線(xiàn)處存在較為輕微的縱向裂縫，寬度3~5 mm，路面變形程度較淺；該裂縫經(jīng)過(guò)半年的發(fā)展，成為行車(chē)道中間寬度1 cm 左右的支縫，且在車(chē)輛的長(zhǎng)周期運(yùn)行下，該支縫沿著輪跡形成了較多的縱縫，縱縫之間由橫斜縫構(gòu)成，形成網(wǎng)裂、沉陷病害。 項(xiàng)目組裂縫檢測(cè)工作的開(kāi)展主要包括對(duì)公路路面設(shè)計(jì)資料進(jìn)行收集、 路面養(yǎng)護(hù)維修情況調(diào)查、路面破損及強(qiáng)度的檢測(cè)，本文采取鉆孔取芯、挖驗(yàn)方式進(jìn)行路面病害情況的深度檢測(cè)。

3.1 鉆孔取芯

路面鉆孔取芯主要在路面結(jié)構(gòu)良好處、縱向裂縫處、沉陷處開(kāi)展。 其中，行車(chē)道沉陷病害處中下面層、底基層取芯樣較為松散；路面沉陷處局部取芯樣較為完整，但是部分位置貫通裂縫存在于基層，病害下面層松散，上面層存在雜質(zhì)泥團(tuán)；路表無(wú)病害處的芯樣完整性較高，且芯樣外壁較為光滑，少數(shù)存在表面松散及細(xì)微貫通裂縫，如圖1 所示。

圖1 芯樣病害檢測(cè)

3.2 挖驗(yàn)

路面探坑挖驗(yàn)則主要是對(duì)裂縫在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的發(fā)展進(jìn)行檢查。 項(xiàng)目組在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行兩個(gè)探坑挖驗(yàn)：1 號(hào)探坑位于行車(chē)道沉陷較為嚴(yán)重處，其中裂縫寬度達(dá)到了2 cm，深6 cm，現(xiàn)場(chǎng)探坑發(fā)現(xiàn)：裂縫普遍存在于各個(gè)不同路面結(jié)構(gòu)層，且各結(jié)構(gòu)層的裂縫寬度變化幅度較小， 裂縫骨料松散較為明顯。裂縫幾乎不出現(xiàn)在路基填土頂面，基層之間充填豐富的泥質(zhì)物。 2 號(hào)探坑則處在沒(méi)有沉陷的位置，挖驗(yàn)結(jié)果表明，路面底基層至面層具有裂縫，底基層處的裂縫處骨料松散，能夠較為容易地去除，碎石層位置處，裂縫呈往周?chē)鷶U(kuò)展的趨勢(shì)，且與上部裂縫具有10 cm 的錯(cuò)開(kāi)。 灰土層位置處，裂縫具備較大的分散和偏移，路基邊坡不鼓出、滑移傾向，路面結(jié)構(gòu)層裂縫上下貫通[1]。

4 路面裂縫原因分析

該高速公路路面裂縫種類(lèi)較多，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料分析表明，裂縫病害和路面行車(chē)流量、環(huán)境溫度、瀝青混合料性能密切相關(guān)，裂縫主要是瀝青混合料性能不佳所造成的。

4.1 橫向裂縫

橫向裂縫則主要表現(xiàn)為溫度收縮裂縫。 溫度變化極容易造成瀝青混合料性能產(chǎn)生變化， 瀝青作為溫度敏感性黏彈性材料，隨著溫度的下降，瀝青混合料硬度提升，收縮變形增大，當(dāng)瀝青混合料的收縮變形應(yīng)力大于自身具備的抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)造成瀝青路面的開(kāi)裂，上部裂縫不斷往周?chē)?、下部擴(kuò)展，則會(huì)形成上寬下窄的橫向裂縫帶。 伴隨著車(chē)輛不斷沖擊，既有裂縫則會(huì)變得越來(lái)越寬。

4.2 縱向裂縫

縱向裂縫的產(chǎn)生則主要是路面結(jié)構(gòu)施工時(shí)， 路基施工質(zhì)量欠佳，壓實(shí)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且路面荷載大于路基承載能力，導(dǎo)致路基不均勻沉降，縱向裂縫由此產(chǎn)生；新舊瀝青路面銜接施工接縫不合理，則會(huì)造成地表徑流的下滲，瀝青混合料則在水流作用下產(chǎn)生黏聚力衰減、表面脫落，也會(huì)形成路表縱向裂縫；項(xiàng)目排水設(shè)施施工不合理，會(huì)造成路基水毀病害，路面結(jié)構(gòu)層之間的壓實(shí)度存在較大差異性， 不同位置的接縫存在明顯空隙，在外界復(fù)雜環(huán)境影響下，路面會(huì)形成輕微的縱向裂縫，一旦承受循環(huán)行車(chē)荷載作用，輕微裂縫則會(huì)發(fā)展為寬度較大的剪切破壞縱向裂縫。

4.3 龜裂

路面龜裂破壞在前期則主要表現(xiàn)為網(wǎng)狀交錯(cuò)裂縫， 繼而不斷發(fā)展為多邊形大范圍裂縫。 龜裂病害產(chǎn)生的原因主要是車(chē)輛荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)點(diǎn)范圍的疲勞破壞，多類(lèi)型環(huán)境因素侵蝕下，裂縫則會(huì)擴(kuò)展至路面，表現(xiàn)出網(wǎng)狀錯(cuò)綜復(fù)雜的病害。 龜裂多產(chǎn)生于瀝青路面結(jié)構(gòu)不完整區(qū)域，且在行車(chē)情況復(fù)雜位置，龜裂病害極其嚴(yán)重[2]。

5 裂縫修補(bǔ)處治分析

針對(duì)上述存在的路面裂縫病害， 本文結(jié)合項(xiàng)目所處環(huán)境及裂縫成因開(kāi)展灌縫膠瀝青路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)用分析。

5.1 原材料

灌縫膠原材料采取90 號(hào)基質(zhì)瀝青，相對(duì)于70 號(hào)瀝青，90號(hào)瀝青具備良好的應(yīng)用性能。 依據(jù)公路工程相關(guān)規(guī)范進(jìn)行性能測(cè)試，90 號(hào)瀝青各項(xiàng)指標(biāo)如表1 所示。瀝青混合料摻合料選取煤矸石，其表面呈棱角狀、光滑，煤矸石需要進(jìn)行粉狀壓碎，形成灰黑色固體，細(xì)度60 目；水泥則選取冀東32.5 硅酸鹽水泥。 煤矸石、 水泥技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。 瀝青混合料級(jí)配為AC-13C，目標(biāo)配比合成曲線(xiàn)圖如圖2 所示。

表1 90 號(hào)瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 煤矸石、水泥技術(shù)指標(biāo)

圖2 目標(biāo)配比合成曲線(xiàn)圖

5.2 施工步驟

5.2.1 裂縫開(kāi)槽

路面裂縫病害開(kāi)槽處理需要依據(jù)裂縫形成方式的不同而采取相適應(yīng)的開(kāi)槽方式， 開(kāi)槽方式?jīng)Q定了路面開(kāi)槽結(jié)構(gòu)的尺寸、類(lèi)型。 現(xiàn)場(chǎng)裂縫多為長(zhǎng)大裂縫，采取開(kāi)槽機(jī)進(jìn)行路面裂縫開(kāi)槽時(shí)，則需要對(duì)開(kāi)槽設(shè)備進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，并且依據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開(kāi)槽寬度、深度的控制。

5.2.2 開(kāi)槽清理

為了有效確保路面裂縫開(kāi)槽界面和灌縫膠填料之間的接觸性及良好的密封效果，現(xiàn)場(chǎng)需要采取空氣高壓噴槍進(jìn)行開(kāi)槽底部清理工作，對(duì)開(kāi)槽中的灰塵、碎石等雜質(zhì)進(jìn)行及時(shí)清除。 除此之外，為優(yōu)化開(kāi)槽界面和修補(bǔ)料之間的黏結(jié)性，可以采取鋼絲刷進(jìn)行開(kāi)槽底部的深度清潔；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度偏低時(shí)，開(kāi)槽位置處瀝青的黏結(jié)和融合則可借助于熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱干燥[3]。

5.2.3 填補(bǔ)料灌縫

路面開(kāi)槽處理結(jié)束后， 技術(shù)人員則需要將填補(bǔ)材料進(jìn)行灌縫處理， 灌縫機(jī)需要對(duì)準(zhǔn)開(kāi)槽部位， 并且合理調(diào)整其出料量，避免出現(xiàn)填料過(guò)多或缺失。 技術(shù)人員需要控制填筑截面略高于開(kāi)槽界面，以便后續(xù)整平處理。

5.2.4 貼縫整平

當(dāng)灌縫填補(bǔ)處理一定距離之后， 現(xiàn)場(chǎng)可以開(kāi)動(dòng)平地機(jī)進(jìn)行填料壓實(shí)，平地機(jī)速度要保持緩慢勻速，以便達(dá)到最優(yōu)壓實(shí)效果。 原路面需要和開(kāi)槽壓實(shí)表面保持齊平，壓實(shí)處理后則需要采取鏟刀對(duì)壓出填料進(jìn)行整平。 貼縫整平完成之后，需要讓修補(bǔ)位置溫度下降至45 ℃，即可恢復(fù)交通。

5.3 處治效果分析

灌縫膠進(jìn)行瀝青路面裂縫處治之后， 原路面和修補(bǔ)料結(jié)合區(qū)域性能趨于穩(wěn)定， 現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)技術(shù)人員則需要開(kāi)展該路段的病害檢測(cè)評(píng)估，路段養(yǎng)護(hù)修復(fù)前后的路面狀況指數(shù)PCI評(píng)價(jià)結(jié)果如表3 所示。 結(jié)果表明，采取上述材料及級(jí)配的灌縫膠材料進(jìn)行病害處治， 路面破損狀況評(píng)價(jià)系數(shù)PCI 都達(dá)到了優(yōu)良級(jí)別。 路段上車(chē)道的路面破損情況較下車(chē)道較為嚴(yán)重，養(yǎng)護(hù)后的PCI 能夠滿(mǎn)足路面使用性能， 灌縫膠裂縫處治技術(shù)具備高效快速的效果，能夠?yàn)楹罄m(xù)交通運(yùn)行提供極大便利[4]。

表3 路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)前后PCI 評(píng)價(jià)

6 結(jié)語(yǔ)