浅谈高速公路路面裂缝的处理措施
2011-12-09 来源：中国百科网
一、引言
我国高速公路建设近年来取得了巨大的进步，但随之也出现了许多病害，如破损、裂缝、沉降等，其中裂缝是最常见，也是危害最大的一种。裂缝不仅影响路面美观、降低平整度，而且会影响整个道路的使用寿命，特别是当路面开裂后，雨水就会通过裂缝渗到路面基层、底基层甚至路基，这样会腐蚀混凝土路基，削弱基层、土基的强度，加速道路的破坏，缩短路面的使用寿命。因此，笔者认为很有必要及时对高速公路路面裂缝进行适当的处理。
二、常见的裂缝类型及防治措施
1. 常见的裂缝类型
（1）横向裂缝。横缝是高速公路沥青路面最常见的一种裂缝。横缝大多数属于半刚性基层开裂引起的路面反射裂缝，但也包括温缩裂缝，当雨水沿这些裂缝渗入路面结构层内部，会缩短路面使用寿命。
（2）纵向裂缝。分为自上而下的表面裂缝和自下而上的疲劳裂缝。此类裂缝主要是由于路基的不沉降而引起的，当路基施工过程中压实不均匀，就会存在局部压实不足的现象，通车后，在车辆荷载的长期作用下，路基进一步压实固结，从而导致纵向裂缝的形成。
（3）网裂。当基层局部强度不足，如胶结料偏少，集料离析，压实度不足等，还有路基和面层的强度不足，如变形、下沉、孔隙率过大等，一旦受到重车的作用面层就会拉断成裂缝,变形成为网裂。
2. 高速公路路面裂缝产生的原因
高速公路路面裂缝的产生主要受以下几个因素的影响：路面材料的性能和路基的填料，施工工艺，气候条件，车辆载荷等。
（1）路面材料及路基填料。高速公路路面基层通常采用“水泥稳定碎石层+二灰碎石+石灰土底基层”结构，这种无机结合料是由固相、液相和气相组成，固液气三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩。这其中水是此类材料温度收缩的主要影响因素，水对无机结合料的影响主要通过毛细管张力、扩张作用和冰冻作用实现。当毛细水蒸发完后，半刚性基层材料的吸附水也会开始蒸发，颗粒表面水膜就会变薄，使得颗粒间距变小，分子力增大，导致整个路面层体积进一步收缩，吸附水引起的收缩量要比毛细管作用的影响大得多，当吸附水膜减薄到一定程度后，就会停止收缩。由于压实后水泥的密度不足，土质不均匀，其中的水分蒸发使水泥稳定基层水分不断减少，基层发生体积收缩，形成基层收缩裂缝，并导致裂缝顶端产生应力集中，裂缝向面层扩展，最终到达路表，形成反射裂缝。
（2）气候温度条件。高速公路上沥青面层上的非荷载裂缝主要是温度裂缝，而裂缝的数量及分布密度与温度下降幅度关系密切，随着低温持续时间增长，裂缝也会不断增多和加密,同一条裂缝宽度也会逐渐加宽。当温度较高的条件下，沥青材料的良好的应力松弛性能使得温度升降产生的变形不致产生过大的温度应力，但当气温下降时，沥青材料就会逐渐发硬并开始收缩，沥青面层中产生的收缩拉应力如果超过了沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。尤其在日夜温差大的地区，在沥青面层中会产生较大的温度应力，长期的温度反复升降会导致沥青面层温度应力疲劳，减小沥青混合料的极限拉伸应变，加上沥青的老化使沥青应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度，使路面产生裂缝。
（3）车辆载荷作用。在高速公路路面裂缝的各分车道的分布规律调查中，唧浆、裂缝的分布主要以行车道为主，路面横纵裂缝交错，甚至产生网裂，这充分说明重载车辆对路面裂缝的影响非常大，甚至使道路发生结构性破坏。调查表明，沥青路面破坏往往集中在春秋多雨季节，当沥青路面透水严重或排水不畅时，雨水通过沥青面层空隙或缝隙，浸湿各结构层材料甚至路基土，使其变形增加，强度下降，承载力降低，使用寿命缩短。尤其是在行车荷载的作用下，进入路面结构层之间的空隙中的水分，会成为高孔隙水压力和高流速的水流，冲刷层面材料，促使沥青面层出现剥落、松散等病害，进而破坏整个路面结构的使用性能。
3. 常见的裂缝防治措施。
（1）贴缝带贴缝处置法。首先清除裂缝污物，再根据裂缝大小，裁割好贴缝带尺寸，一般为2cm宽，还要注意避免贴缝带贴面受污染。用喷火枪烘烤贴缝带，当缝面出现油点而贴缝带粘贴面变油滑时，贴缝带便可粘贴在缝面上。在贴缝缝带收尾部分，烘烤时间应稍长一些。
（2）机械灌缝。主要采用开槽机，灌缝机，空压机等进行灌缝处理。包括开槽，清缝，灌缝，冷却等工艺流程。是目前使用较多的一种灌缝处理方法。
（3）普通灌缝法。即采用人工在现场对沥青进行加热，用铁壶或专用器具进行灌缝，一般需浇灌2-3遍，待沥青冷却即可。此法简便易行，费用较低，但处理效果较差，需每年重复施工，不提倡使用。
三、京津塘高速公路裂缝处理措施
京津塘高速公路是连接北京、天津和塘沽的高速公路，全长142.69公里,其中北京段35公里。京津塘高速公路北京段自1990年亚运会开通以来，已连续运营超过18年，路面老化、破损严重，而沥青路面产生裂缝就是其中最主要的集中破坏之一。京津塘高速公路北京段路面裂缝较多，而且有的裂缝较宽较深，工作量大，因此采用机械灌缝。
1.材料和设备的选用。
（1）灌缝材料。灌缝材料采用从新加坡引进的的一种新型灌缝材料－高弹密封膏，此材料粘附性和抗老化能力强。
（2）灌缝设备。美国科来福公司是世界上最大的一家生产公路养护设备的公司，本工程均引进该公司的设备。开槽机采用美国科来福公司的Model-200开槽机；清理机采用该公司生产的热空气枪进行清缝处理；灌缝机采用该公司的SS-125DC进行灌缝。
2.灌缝工艺过程。
（1）开槽。首先启动开槽机，将发动机转速调整至最大，然后抬起T型离合器手柄，搬动刀头升降开关将裂缝跟踪指示器对准裂缝，向后拉动开槽机，便可自动沿裂缝轨迹进行开槽作业。对于细缝可画线作标记。
（2）清缝。利用热空气枪产生的高压空气对开槽的裂缝进行清理，尤其是积水潮湿的裂缝，使用热空气枪既能清除尘土和残渣，又能对裂缝进行烘干和一定程度的加热，这样能加强填缝材料与裂缝的粘合作业。
（3）灌缝。启动灌缝机，向加料仓中加入高弹密封膏，然后在控制箱上设定灌缝材料温度，打开控制箱上燃烧器开关，加热45分钟左右，材料即可达到设定温度，再将加热软管卸下，扣动喷枪上的扳机，就可以向裂缝中进行灌料，出料速度可以根据实际情况来调整。最后用密封胶在槽口左右各贴出30mm左右。
（4）冷却。灌缝后，让密封胶冷却20分钟即可放行通车。
3.应用效果。
对裂缝灌缝处理半年之后，对该路段进行了检测，检测结果如下。
（1） 对灌缝处进行渗水试验，发现封水效果良好，路面的积水很难渗到地基层。
（2）从抽芯和开挖情况看，浆液只进入了裂缝空隙，并没有进入完好的沥青层，说明取得了预期效果。
（3）从弯沉检测看，注浆后弯沉值明显比注浆前减小，且与完好路段的弯沉值较接近，说明灌浆补缝确实起到了补强作用，且基层顶面反应模量也得到了提高。
四、结束语
从本工程的测试效果来看，说明机械灌缝不仅施工方便，而且对裂缝修复效果良好，今后的道路养护中应该更多的采用先进技术和设备，努力提高我国高速公路养护水平。
