半刚性基层沥青路面病害成因及措施

　　3700 　　半刚性基层沥青路面病害成因及措施　　李峰　　岳阳市污水处理管理处湖南岳阳414000 　　摘要：本文就半刚性基层沥青路面病害产生的原因进行分析，并提出处治裂缝的具体措施。　　关键词：半刚性基层;沥青路面;裂缝成因;处治措施　　随着公路建设的发展，尤其是高等级公路建设的发展，半刚性基层沥青路面得到了越来越广泛的应用，湖南省国道从20世纪90年代以来改建和新建工程几乎都是半刚性基层沥青路面。半刚性路面是以无机结合料稳定材料作为路面结构层，与采用粒料类材料作为路面结构层的柔性沥青路面相比，具有强度高、承载力高、整体性好、刚度大的优点，但半刚性路面也有其自身的不足，由于无机结合料稳定材料抗温、抗湿变形能力较差，易形成干缩裂缝及温缩裂缝，进而使路面产生开裂损坏。　　1半刚性基层沥青路面病害调查　　1.1路面病害调查情况　　某路段路面全宽18m，路面结构形式为8cm沥青混凝土面层+18cm水泥稳定碎石十(17cm十17cm)灰土层，按照二级公路标准设计，设计时速8Okm/h，通车5年来该段路面先后出现了横裂、纵裂和沉陷等路面病害。路面病害调查情况如表1所示。　　表1某路段主要病害调查情况　　横裂/m2纵裂/m2不规则裂缝/m2沉陷/m2 　　南半幅北半幅南半幅北半幅南半幅北半幅南半幅北半幅　　超车道行车道慢车道超车道行车道慢车道　　78.154.297.963.8351.6243.2195.5221.9118.687.7113.258.9 　　1.2路面病害情况分类　　根据规范规定，路面病害共分为5类。即：裂缝类、松散类、变形类、接缝类和其他，各类又分为轻、重两种程度。就以上路面病害调查情况来看，该路段主要存在以下两类病害：裂缝类和变形类。　　1.2.1裂缝类病害　　裂缝是各类沥青路面常见病害之一，按裂缝走向分为横裂、纵裂和不规则裂缝三类。　　(1)横裂：裂缝与路面中心线方向基本垂直，缝长贯穿部分路面或整个路面，长度长短不一，每隔一定距离产生一道裂缝，从调查状况来看裂缝分布比较规则，这种裂缝多为反射裂缝，往往是基层产生裂缝后逐渐反射到沥青表面。　　(2)纵裂：裂缝走向基本与路面行道线方向平行，主要集中在行车道标线位置处，超车道和慢车道位置几乎没有，裂缝宽度一般5～10mm，裂缝两侧有明显的轮迹分布，裂缝几乎贯穿整个路段，主要是单条裂缝，部分路段有多条裂缝。明显特点也是南半幅纵向裂缝面积多于北半幅。　　(3)不规则裂缝：裂缝纵横交错，分枝较多，没有大致走向，缝细且密集，这种裂缝在降雨后和重型车辆的荷载作用下，可以形成坑槽。该段南半幅不规则裂缝面积明显多于北半幅。　　1.2.2沉陷类病害　　沉陷是该段较为严重的路面病害，横裂附近均有沉陷现象，不仅数量多，而且分布广，车辆行驶有颠簸不适感，一般每处面积在1m2以上，该病害主要集中在超车道和行车道，也是南半幅多于北半幅。通过现场调查发现：沉陷主要是横裂处进水后车辆反复碾压导致基层松散形成。　　1.2.3其他病害　　松散和啃边等路面病害因数量较少未统计。　　2路面裂缝成因分析　　从路面病害调查来看，路面开裂是主要病害(沉陷大多是裂缝所致)。南半幅比北半幅裂缝和沉陷严重的主要原因是：济宁市为煤炭产地，向东部沿海运煤超载车沿南半幅行驶所致。对三类裂缝(横裂、纵裂和不规则裂缝)选取有代表性的裂缝部位现场钻取路面芯样，对其成因进行分析。　　2.1横向裂缝成因分析　　通过对横缝部位的路面钻孔取芯，发现横向裂缝表现为两种开裂形式：一种是仅沥青中上面层开裂，裂缝宽度一般不超过5mm，贯穿整幅路面;另一种是沥青面层整体开裂，同位置的水稳碎石基层存在不同程度的开裂。　　分析认为，第一种横向裂缝是非荷载裂缝，主要是温度裂缝。温度裂缝的表现形式主要有两种。　　(1)温缩裂缝。夏季在阳光照射下，沥青混凝土面层表面和底部的温度始终有差别，沥青面层愈厚，表面温度与底面温度差别愈大。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱点(或面)的混合料的抗拉强度，面层的表面就首先开裂。　　(2)温度疲劳裂缝。岚济线地处我国北方，昼夜温差大，随着沥青面层表面温度的大幅度变化(白天与夜间温差较大，即使在夏季，由于骤降暴雨，路面的表面温度在短时间内也会急剧下降)，沥青面层表面产生较大的温度收缩应力，在温度应力的反复作用下，沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。　　第二种横向裂缝是半刚性基层的反射裂缝。半刚性基层材料具有较高的抗压、抗弯强度，以此作为基层能够满足基层所起的承重层作用，但伴随着强度增高的同时其刚度(模量)也较大，特别是胀缩系数较大，容易导致缩裂的产生，并引起沥青面层发生反射性裂缝。从调查来看，大约90%以上的横缝是半刚性基层反射裂缝引起的。　　2.2纵向裂缝成因分析　　该路段路面纵向裂缝主要表现为沿两个轮迹带处的多条纵向开裂。严重处伴有不同程度的沉陷现象。尤其南半幅较多，极为突出的特点是：平曲线的缓和曲线和圆曲线段弯道内侧轮迹处纵缝开裂严重。从纵缝部位的钻芯结果看，沥青面层纵缝处的水稳碎石基层松散，基本无强度，二灰碎石基层芯样完整，强度较高。因而这种纵缝主要是载荷裂缝，其形成原因主要有以下几点。　　(1)水稳碎石基层施工质量较差，本身强度不足，承载力低。　　(2)水稳碎石基层混合料含泥量较大，由于层间结构中水的泵吸作用，基层混合料细料被层间水冲刷，细料被水带走，导致基层松散，强度降低。　　(3)在重车荷载作用下，半刚性基层的底部产生拉应力，当其大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂，在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展到上部，使沥青混凝土面层产生裂缝。尤其在平曲线段，由于重型车辆的向心力所致，弯道内侧车轮承担的重量较大，导致压强急剧增加，致使路面形成沿车轮的纵向开裂。　　3路面开裂处治措施　　3.1横向裂缝处治措施　　对于路面的横向裂缝，应根据横缝两侧破损程度分别予以处理。　　(1)对于横缝间距较大(大于10m)路段的裂缝，首先清除缝中的杂物，然后采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。　　(2)对于横缝两侧出现一定宽度网裂、沉陷和破碎带的裂缝，应挖除裂缝松散外边缘各1m，处理长度应不小于2m，分两层挖除面层后重新按3cmAC-13C+5cmAC-20C的结构组合铺筑。横缝处破碎松散25cm以上时，应考虑挖除基层并用沥青稳定碎石填补。为防止横向反射裂缝的发生，应在基层顶面裂缝骑缝铺设一定宽度的玻纤格栅;为增强各结构层的层间粘结，在基层顶面洒布液体石油沥青透层油，洒布量为0.6kg/m2。;在沥青混凝土面层间均匀洒布一层SBR改性乳化沥青粘层油。洒布量为0.6kg/m2。　　(3)对于横缝啃边且间距小于10rn的路段，考虑到机械化施工，最小处理长度不宜小于30m，采取铣刨中上面层，然后视裂缝宽度对原有的路面横向裂缝进行热沥青灌缝。重新铺筑3cmAC-13C+5cmAC-20C沥青面层的方法予以处理。　　3.2纵向裂缝处治措施　　(1)对于单条纵缝无支缝且无明显沉陷的路段，清除缝中的杂物，采用开槽灌注密封胶的方法予以处理。　　(2)对于长段纵缝有细小支缝且表现为轻微沉陷的路段，考虑到目前病害发展的速度，为确保路面结构的整体性，采取挖补面层的措施处理。　　(3)对于多条纵缝并有明显沉陷或严重网裂伴有唧浆、沉陷的路段，采用铣刨面层及基层的措施予以处理。面层填补分两层铺筑，上面层采用3cmAC-13C型SBS改性沥青混合料，下面层采用5cmAC-0C型SBS改性沥青混合料，基层采用ATB-25沥青稳定碎石进行填补，分两层(9cm+9cm)铺筑。为增强各结构层的层间粘结，在底基层顶面洒布液体石油沥青透层油，洒布量为0.6kg/m2;在沥青碎石基层顶面洒布一层SBR改性乳化沥青粘层油，洒布量为0.6kg/m2。;在沥青混凝土上、下面层间做一层SBS改性沥青粘结防水层，洒布量为1.8kg/m2。　　(4)对轮迹处产生的纵向裂缝采取重点处理措施：沿开裂处左右各1rn开挖至灰土层，采用钢纤维混凝土补强处理。　　4裂缝处治施工时应注意的问题　　(1)为保证新旧路面各层间的紧密结合，消除贯通接缝的不利影响，在新旧各结构层间应设置台阶。对于大面积机械施工的路段，纵向顺路向台阶长度为2m，由于挖补较深，横向台阶的宽度设置为15cm。考虑到轮迹带附近车轮荷载对新旧路面纵向接缝的不利影响，基层两侧纵向接缝和上面层两侧纵向接缝应避开轮迹带至少50cm。　　(2)对于新建的沥青稳定碎石基层以及小面积基层破损的修补，分两层(9cm十9cm)铺筑，并采用机械碾压的方式确保压实度符合要求。对不便于机械碾压的部位应强夯。为增强新铺沥青混合料与旧路面间的粘结，并防止水分渗入结构层内部，同时起到粘层和封层的作用，沥青各层之间(包括台阶侧壁)应均匀洒布一层SBR改性沥青乳液。沥青洒布量为0.6～0.8kg/m2。为进一步提高路面的防水性能，在上面层和下面层之间洒布SBS改性沥青防水层，洒布量为1.8kg/m2。对修补的边缘可适当采取灌缝的方式处理，防止水分沿新、旧路面接缝处下渗。　　(3)为防止裂缝再次反射到新建沥青表面层上，在病害治理路段，要先将裂缝处松散破碎的部分清理出去，用开槽灌注密封胶的方法予以处理后，再铺上玻纤格栅防止裂缝反射，然后铺筑沥青混凝土。　　(4)旧沥青面层铣刨后，应彻底清扫残留的浮渣、粉尘等杂物，并用空压机吹干净，保证铺筑沥青混凝土时下承层顶面干燥、清洁、无污染。　　(5)沥青混凝土面层施工应严格按照相关规范的要求进行，严把原材料质量关，保证砂石材料规格、质量的稳定性与均匀性以及沥青混合料拌和的均匀性，确保铺筑质量、压实度达到相关要求。　　5结语　　因开裂而引起损坏是我国半刚性沥青路面最常见的一种损坏现象，高等级公路半刚性基层沥青路面的开裂主要是由于半刚性基层开裂的特性和施工质量控制管理的差异性所致，这就对后期的路面开裂养护处治提出了更高的要求。　　参考文献：　　[1]JTGF4O一2004,公路沥青路面施工技术规范Is]. 　　[2]JTJ073.2—2001,公路沥青路面养护技术规范[s].