东西高速路面裂缝成因及维护

摘要：分析数据总结东西高速公路部分路面裂缝成因，以及为降低路面破坏程度而采取的保护措施。

关键词：裂缝切槽灌缝

中图分类号：TV543文献标识码： A

阿尔及利亚东西高速公路西标段路面工程陆续完工至今已3年，西标段在投入使用后一年，部分路段发生路面裂缝等病害，从现场调查来看，裂缝走向横纵交错，呈不规则，且随时间推移，在荷载作用下不断扩展。

出现裂缝的原因很多，多种不利因素叠加造成了裂缝较多。这些因素包括薄层路面在冬雨季加之夜间施工，温度损失过快；路基施工周期短，反挖换填和加宽路段太多存在路基不均匀沉降；改建段半幅通车半幅施工造成路面污染；潮湿区地下水位高，路基受浸泡；通车后交通量较大（当前36600辆/天）等。

为确定裂缝类型，进行了取样检测，共取芯样20个，9个位于裂缝上取芯样，其中1个芯样裂缝贯穿BBMA层，6个芯样裂缝深度贯穿BBMA且已延伸进入BBME层，2个芯样裂缝已发展进入EME层，并未贯穿。沥青各结构层之间粘结情况比较理想。有7个芯样在裂缝边缘处钻取，看不出裂缝深度，另外还有4个芯样在没有裂缝的区域钻取。

BBMA厚度及孔隙率：所有芯样BBMA厚度均符合规范及CCTP要求。从路面面层BBMA的孔隙率来看， BBMA孔隙率平均值分别为8.1%，符合NF P98-132的规范要求5-10%，但是，有裂缝芯样孔隙率平均值（8.5%）明显大于没有裂缝的芯样（6.7%）孔隙率平均值。

从裂缝的平面形状可以看出，裂缝多为纵向裂缝和斜向裂缝，部分裂缝有分叉发展现象，形状不是很规则。从裂缝处取芯样品观测（联合体是在较宽并且较长的裂缝上进行的取芯），多数裂缝已贯穿BBMA磨耗层，部分裂缝已进入BBME联接层，少数裂缝已发展进入EME层。从观测取芯样品可以得出结论，路面裂缝均为从上往下发展，属于的“TOP-DOWN”裂缝。

传统的路面疲劳裂缝是由于路面结构层中的基层承受了过量的疲劳荷载而开裂，这种裂缝的发展机理是裂缝从路面基层底面开始从下往上发展。而“TOP-DOWN”裂缝则是因为路面磨耗层压实度不足、孔隙率过大而导致沥青混凝土抗裂性能差等原因，路面在轮胎荷载作用下，路面磨耗层抗剪应力不足从顶部开裂，并从上往下发展。

为了防止雨季路面积水沿裂缝下渗，在荷载作用下加大病害程度，总承包商从2012年起陆续对裂缝较严重路段进行灌缝保护措施。灌缝是对高速公路普遍采用的的防护措施，一定程度上起到延长路面使用寿命的作用。

向业主上报了多套裂缝维护方案，最终选择大面积使用密封胶处理。

裂缝密封技术大致可分为两种。第一种技术方法，用专门的工具沿着裂缝垂直面开槽，使得密封剂在槽内可扩展和收缩，一次性完成。第二种技术方法，直接灌缝，宽度一致。

材料使用美国Maxwell生产的ELASTOFLEX 360改性聚合物密封胶，该胶耐候性好，抗疲劳，与沥青砼粘结性好，伸缩性好，能较长时间封闭裂缝。灌封施工，使用的材料含有改性沥青橡胶聚合物，产品的使用要加热。产品的设计用于极端高温气候，使用的环境温度为7.2°C至48.9°C，路面温度为7.2°C至82.2°C。

设备采用CIMLINE牌230DH加热灌缝一体机、CIMLINE牌PCR-25型开槽机、灌缝机拖车等。此设备能控制温度加热ELASTOFLEX 360材料，通过软管导出液状材料。MAGMA 230DH 附带空气压缩机，用压缩空气清理裂缝。裂缝的加宽，使用CIMLINE PCR-25开槽机，在现有裂缝垂直面上开槽。

工艺特点

通过专用切槽灌缝机成套设备，先将难以直接灌注饱满的路面裂缝扩大，同时用高压气体将缝内杂物吹干净，紧随着用设备自带加热搅拌系统和特制供料管用加热后的灌缝密封胶一次性把裂缝填满。

灌缝机和牵引车之间通过连接线，可实现同步电子刹车，同时能够随着裂缝走向手动调整方向，使用非常方便。

工艺流程

施工准备交通疏导预热材料开槽及清理填封裂缝恢复交通施工完成

施工准备

1）材料准备

灌缝专用密封胶10T，安全标志2套，手套、反光背心等劳保用品10套。

2）设备及工具

开槽灌缝设备1套（自带空压机），牵引车1部，扫帚、钢丝刷、抹平板等工具多套。

3）人员

管理人员1名，技术人员1名，现场操作人员8名。

技术控制要点

1）交通疏导

严格按照法国标准要求的样式和间距设置交通疏导的警示标志、锥形帽等。

2）启动设备，材料预热

检查开槽机、灌缝机并将灌封机连接到牵引车上，确保其技术状况良好，将风挡设为三档，向灌缝机密封胶加热罐内添加密封胶，启动灌缝机，打开主电源和电热管开关，通过控制面板按钮将送料管、密封胶、导热油温度分别设定为160℃、190℃、288℃，开始加热密封胶，封料块熔化并通过管路循环后，应将阀门关闭，利于导热油更有效地被加热，防止密封胶过热老化。

3） 开槽及清理

宽度≥5mm的裂缝开槽作业，开槽机锯片应尽可能对准裂缝中线，扩宽至大约12mm，加深至10至15mm。开槽机倒行作业，开启前要铣刀要离开地面，轮胎要打满气，开槽完毕，用空压机的高压气体至少进行2遍高压喷气清理，将槽内杂物吹走，第一次喷气清除裂缝内杂物时，喷气嘴应在距离裂缝不大于5cm的位置，清理后人工用扫帚、钢丝刷等辅助工具配合将裂缝周围颗粒较大的杂物清扫干净，保证裂缝两侧至少各15cm范围内的没有任何杂物。第二遍距离可以较远些，以便彻底清除裂缝和裂缝周边的所有松散颗粒和杂物，保证裂缝内、外无尘土、微小颗粒附着。开槽机使用时要经常检查皮带和滤芯，及时更换和清理。

宽度

4）填封裂缝

1、达到设定温度后，启动沥青送料泵，打开手杖阀，沿槽口灌注加热好的密封胶（施工温度在145℃－155℃之间），密封胶通过送料管送入，灌注时喷嘴要压住裂缝，充分填满。

2、要用ISO68号导热油，密封胶添加前不要在地上拆包装，防止沾上杂物，不得从两侧同时加料，密封料要放在加料盖上推入，防止溅起伤人。

3、如出现轻微龟裂裂缝可采用抹平板来摊平填缝材料。理想的密封后表面应比裂缝宽一点，以确保密封胶与裂缝两壁紧密粘结。

4、灌注工作要连续，并在裂缝表面形成“T”形密封层。

5、为加强密封胶强度， 可适当在封缝表面均匀撒布少量细砂。当路面温度过低时，不宜施工。

6、在密封胶未达到工作温度前，不得转动送料管。为防止密封胶在送料管中凝结，手杖不用时要一直放在辅助仓内，并打开手杖阀，使密封胶在管路中循环。当工作完成后，应立即倒流按钮使送料管中的料倒流，反序关闭机器，密封料被3次加热后应废弃。

7、施工后立即收集施工产生的垃圾、废料，并分类装运回营地集中处理。

5）恢复交通

恢复交通时应逆着行车方向撤除各种安全标识物，同时前方必须有人指挥交通，动作要快。

国内在路面裂缝处理方面，也没有什么特别有效的方法，大多采用加铺沥青，或者铣刨重铺的方法，或者就地热再生。这几种方法虽然能彻底的解决裂缝问题，但是费用昂贵，而且需要封闭交通，影响高速公路的使用。

通过我们对美国产ELASTOFLEX 360灌缝胶的使用，发现在满足高速公路使用功能的情况下，该胶能延长路面的使用年限，推迟大修的时间，一定程度上降低全寿命使用成本。

参考文献

（1）“Cahier des Clauses Techniques Particulières”du projet de l’Autoroute Est-ouest d’Algérie(C.C.T.P)”，阿尔及利亚东西高速公路专用技术条款（C.C.T.P）；

（2）“Catalogue des Structures Type de Chaussées Neuves（1998 SETRA/LCPC）”，新型道路类型结构目录（1998年版）；

（3）“Conception et Dimensionnement des Structures de Chaussée（1994）”，路面结构尺寸设计构思与尺寸测量。

（4）Catalogue de Dimensionnement des Chaussées (Neuves du Novembre 2001)，确定路面尺寸的目录一览

（5）Guide technique-Construction des chaussées neuves sur le réseau routier national-Spécifications des variantes (2003 SETRA)，国家公路网建筑新路面技术指南－方案说明(2003 SETRA)