浅谈高速公路沥青路面裂缝处治及补强施工

摘要：为了给现有的路面养护和新建高速公路提供基础的可借鉴的依据，结合粤赣高速公路现状， 对产生的路面横纵向裂缝和相关病害的成因进行系统的调查分析试验，并采取有针对性的养护措施进行防治， 可有效地从施工管理、设计及养护等各个方面找出解决路面裂缝病害的方法。

关键词：沥青路面裂缝处治补强工艺 粤赣高速

一、前言

随着近几年我国经济的高速建设和发展，高等级公路得到大量修建。而沥青路面由于具有造价低、噪音小、行车舒适、施工快捷、维修方便等优越性，因而得到了广泛的推广和应用。沥青路面在公路建设中越来越占有特殊的重要地位。然而，其缺点在于抗变形能力低，在温度、湿度变化时易产生裂缝，当沥青面层较薄时易形成反射裂缝，沥青路面本身也易产生低温裂缝，沥青路面一旦出现裂缝，有可能导致路面结构性破坏，对道路的使用品质与寿命会产生较大影响。随着近几年我国经济的高速建设和发展，交通通行量成倍提高，在大力开展以沥青混凝土路面为代表的高等级公路的同时，沥青路面裂缝的危害性越来越大，被高度重视起来。 因此，有必要探索高速公路沥青路面裂缝维修及补强的有效工艺，为预防性养护提供比较合理的技术方案，以使预防性养护能够达到预期目的，争取最大的经济效益及社会效益。

二、原路面状况调查

本项目通过研究沥青路面产生裂缝的原因，对沥青路面各种裂缝进行有针对性的处理。通过各种试验手段，包括取芯、弯沉、渗水实验等，探讨最合理的施工工艺，预防因裂缝发展而产生的各种其他病害。

（1）．现场取芯试验

通过施工前后现场钻取芯样检测裂缝填塞饱满程度，确定灌注乳化沥青间隔时间及次数，使裂缝较深较小部位能得到有效填塞。通过取芯，可以检测抗裂贴与基层及面层的结合情况，回填沥青砼与旧路面结合情况，改进抗裂贴铺设工艺及沥青砼回填工艺。检测压浆效果，改进压浆工艺。

（2）．渗水试验

检测沥青砼与旧路面接缝密实程度，对抗裂贴施工时的台阶设置及沥青砼的摊铺碾压等施工工艺提供改进依据。

（3）．弯沉检测

检测压浆补强效果，对压浆工艺进行改进，以达到补强的预期目的。

从目前已施工完罩面及病害处理的路段来看，有效地阻止了雨季流水向基层渗透，从而延长道路的使用寿命，提高路面的行车舒适度。整体效果良好，值得在高速公路的病害处理及预防性养护中予以应用。通过总结形成《高速公路沥青路面裂缝处治与补强施工工艺》。

三、工艺流程图

1、开槽灌缝：封闭作业区―>清缝―>灌第一次乳化沥青―>灌第二次乳化沥青―>填塞瓜米石―>开槽―>清理―>填缝―>撒瓜米石―>清理―>开放交通

2、贴抗裂贴：封闭作业区―>切割―>开凿旧沥青砼―>清理―>开槽灌缝―>洒粘层油―>铺设抗裂贴―>回填沥青砼―>碾压―>清扫―>开放交通

3、压浆：封闭作业区―>放样―>封缝―>钻孔―>清孔―>第一次注浆―>第二次注浆―>养生―>开放交通

四、粤赣高速裂缝处理的施工工艺及质量控制

对于此次粤赣高速的裂缝处理，我们主要采用开槽灌缝、贴抗裂贴裂缝处理和在出现裂缝比较密集的路段进行基层注浆补强等方法， 最后再在原路面进行AC―13罩面以加强路面结构层强度。

1、 开槽灌缝

（1）机械选择

开槽、灌缝工艺的关键是能否在各种复杂路面（沥青、水泥路面）开凿出符合灌缝要求的槽口。而传统的人工的方式进行灌缝作业，虽然可以防止雨水对路面基层的渗透，缓解裂缝进一步的发展，但由于密封材料灌注深度不足，很难达到持久的效果。因此，我们采用了机械施工方法，选用了北京路政通ZCR400开槽机和ZGF120专业灌缝机。ZCR400开槽机具有具有长寿命的碳钢刀片，并有自动跟踪裂缝功能；马力强劲，结构合理，抗冲击力强；引擎配有空气净化装置，可避免开槽时产生的尘土对引擎造成损害；操作方便，安全可靠。而ZGR120型专业灌缝机具有具有双层保温层，间接导热油加热的锅炉式搅拌器；全屏温度控制系统，能准确反映灌缝料的实际温度，并便于观察；输送管须保持恒温，以保证灌缝在喷枪末端出料时的温度；材料泵系统可在不灌注时自动将剩余密封胶回抽到料箱内，保证软管的良好性能，从而提高管路和泵体寿命，并不易发生渗漏情况；较高的加热效率及较短的加热时间；灌缝机应配有压力控制装置。

（2）材料选择：

由于灌缝材料产品的性能和价格不一，我们在选用灌缝材料时主要考虑以下要求：①在本最低气温温度下，仍能保持一定的弹性与延伸性；本地最高气温温度下不发软，车辆通过时修补材料不被轮胎卷走。②要考虑原路面的裂缝分布情况。裂缝严重的路面所选用的密封胶应具有高粘性，对路面状况的敏感性要低；裂缝较少的路面所选用的灌缝材料具有高延伸性和粘结性。③要考虑路面的交通量大小。④灌缝材料技术标准满足以下要求：

灌缝材料技术标准

项目 要求 试验方法

针入度（25℃，100g，5s） 15~35 T0604-2000

软化点 ≥77℃ T0606-2000

5℃延度（低温） ≥18mm T0605-1993

弹性恢复率（25℃） ≥40% T0662-2000

粘着张力 ≥500% ――

最终选择的材料为：茂名金天地改性乳化沥青，灌缝料为河南百和牌，瓜米石，细沙。

（3）施工工艺

在开槽前先用乳化沥青进行灌缝,分两次进行，先用高压风枪吹净缝内杂物，然后进行第一次灌缝，灌满后待乳化沥青充分破乳再进行第二次灌注，灌完后填塞瓜米石。最后再进行开槽，灌注填缝料。

开槽：用开槽机对准裂缝中线切割出均匀的正、长方形凹槽，槽口尺寸至少1cm宽，1.3cm深，深度宽度比不超过2：1。根据实际缝宽选择合适尺寸，对于小于10mm宽的裂缝，开槽宽度为12mm~15mm，深度为15mm，对于大10mm宽的裂缝，开槽宽度为15mm～20mm，深度20mm。密封胶的高度应在路表面上1mm~1.5mm。且用专用工具辗出一条5~8cm宽的密封带（最佳效果是裂缝在密封带中间处）。

清理：裂缝切缝后需采用高压气体喷射设备进行清理。该设备须配备有效清除空气中杂物的油滤，并可连续输出清洁干燥的600KPa的高压空气。每条裂缝周边和裂缝槽内至少进行两遍高压喷气流清理。第一遍清除裂缝杂物时，喷气嘴应在距离裂缝不大于5cm的位置，第二遍距离可以较远些，以便清除裂缝和裂缝周边的所有松散杂物。进一步以热高压空气喷枪对开槽进行处理，要求喷枪可提供连续高温高压空气气流，使开槽干燥并轻微变黑，以除去湿气。

填缝：清缝后2分钟内采用热沥青进行填缝，填缝材料需在具有双层保温层，间接加热的锅炉内融化，并严格控制材料的加热温度范围。在清理过的槽口内灌注热沥青时，要自下而下上充分填满，以避免在填料下部产生气穴，每条裂缝的灌注工作必须连续作业。如出现未充分填封的裂缝须再次进行填封处理。填满后用瓜米石进行填塞，将溢出路面的填缝料用刮刀刮干净。裂缝表面用石屑、滑石粉铺洒，以免给车辆及施工机械带走。

2、抗裂贴裂缝处理

（1）主要机械：

小型铣刨机，风炮

（2）主要材料：

河南百和抗裂贴，FAC-20

抗裂贴为l 3 mm厚的聚合防水膜涂在0. 3mm厚的抗皱重载型聚丙烯机织物上，两种材料经严格工艺碾压制成宽度97.8mm的卷材。对于缝宽大于5mm、支缝较多、缝壁散落的严重裂缝采用抗裂贴进行处治时采用抗裂贴的宽度为32cm。

抗裂贴性能指标

性能指标项目 要求

抗压强度 >8KN/m

软化点 >90oC

延伸率 >25%

低温脆裂 -25 oC

冷折裂 无断裂或分离

（3）施工工艺

施工准备：沿裂缝的走向切割出宽100cm的凹槽,原则上切割到基层顶面.在清槽后采用开槽灌缝的新型耐用材料对基层裂缝进行灌缝(工艺同上),涂刷底层油.

抗裂贴的铺设：①在铺设前不得将隔离膜（纸）揭开，铺设时将背面的隔离膜（纸）张揭去，自粘面朝下，有织物的一面朝上，以接缝为中心线将抗裂贴平整的贴在路面上。②在铺设抗裂贴时应将成卷材料拉紧，铺设后的抗裂贴应平整、不起皱、不边。③若有支缝，抗裂贴需重叠，搭接宽度不大于5 cm，不能超过两层以上的重叠。④在铺设抗裂贴后用胶轮滚筒进行滚压至少三遍。

热沥青混合料回填：①铺设完成后，及时填补FAC-20混合料并压实，其间隔时间不应超过24小时，避免受潮和雨淋。②压实过程中，第一层采用夯板夯实，面层用12T压路机碾压。将压路机调整到最低振幅和最高频率的位置，如果压路机振幅过大，将会在抗裂贴的位置出现少量剥落。压实需人工及时修整以保证其压实度及平整度。

3、注浆补强

（1）主要机械：

博深ZIZ-200水钻，杭钻ZY3.5专业压浆机。

（2）主要材料:

水泥金杰牌PO42.5，粤和牌粉煤灰，FDN-5高效减水剂，UEAE膨胀剂。

（3） 施工工艺

施工前的准备：①首先是配合比设计，经过计算、室内配制，最终确定的配合比为：水泥：粉煤灰：水：膨胀剂：减水剂=1：0.5:0.7:0.1:0.005。在施工中根据注浆情况对粉煤灰用量进行适当调整，以达到最佳效果。②施工前主要准备工作为封缝，对压浆区域的裂缝，无论缝宽大小，原则上都应同时封闭，以防裂缝相互贯通而跑气跑胶。③沿缝长先涂一层基液，待胶泥初凝后，再抹上一层胶泥，并除气泡抹平，待胶泥初凝后，表面用基液涂刷二度。

钻孔：开孔采用水钻（ZIZ-200），沿路线行车方向仅在行车道按正三角梅花布置，孔之间的间距建议按1.5m进行布设。开孔直径为63mm，垂直度小于1％，钻孔深度为59cm~61cm，考虑到底基层可能存在破碎，要求孔底大约进入底基层3cm左右，相临孔洞中心垂直间距为160cm。

注浆：①注浆之前应先对注浆泵的压力表和容量表进行检查，确保其安装正常，且在施工过程中经常检查，质量检查时尤其要注意这一点；②制浆前应对水泥质量进行抽检，并在制浆时控制粉煤灰的掺量；当注浆不理想时可适当减少粉煤灰用量，直至采用纯水泥浆。③在注浆的过程中，通过在注浆管上安装两个止浆皮碗，止浆皮碗安装在导浆管距路面表面以下约10-15cm为准，即路面下面层处，主要是在确保孔内的注浆压力的前提下，不让浆液从注浆孔中冒出，且防止了由于浆液进入沥青面层而破坏沥青路面的现象。止浆塞采用镀锌管和皮碗制作，将制作好的止浆塞轻轻的下放已钻好成孔的注浆孔中，下放时尽量居中，然后拧紧膨胀，封闭外环隙。④注浆先灌注路面孔，后注路面中间孔，跳跃间隔进行。分两遍压浆，这样既可以减少第一遍压浆时相邻孔冒浆多的问题，也可以通过第二遍注浆检验第一遍注浆效果，提高了注浆质量的可靠度。第一次注浆将高压注浆管连接导浆管上，通过加压灌注，当相邻孔或裂缝中冒水泥原浆、注浆压力达到0.5MPa时即可停止注浆。停止15min再注浆一次，第二次压力一般应高于第一次，但不超过0.5MPa，注浆孔旁裂缝或相邻孔冒出水泥原浆即可终孔。每注完一孔先用木楔堵孔。经测算，平均每孔注浆量约为0.04m3。

堵孔：注浆工作完成后将导浆管拔出，每注完一孔用木楔堵孔，待浆液抗压强度达到3.0MPa时用水泥浆液堵孔至沥青面层以下4cm，面层以下4cm采用热沥青封孔并认真夯实确保压实度。养生三天后方可进行罩面处理，整个工序结束后，及时打扫清理现场，保证路面清洁。

罩面：罩面的工艺按沥青混路面的施工工艺，在此不再赘述。

五、结语

从目前已施工完罩面及病害处理的路段来看，，有效地阻止了雨季流水向基层渗透，从而延长道路的使用寿命，提高路面的行车舒适度。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。