国省道大中修改造后沥青路面裂缝成因和维修设计处治方法

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【摘 要】本文以国省道在大中修改造后出现沥青路面的裂缝为研究对象，通过其成因分析，论述沥青混凝土路面裂缝成因及处治方法，总结大中修改造工程设计要求，可供类似工程参考

【关键词】国省道大中修改造；沥青路面；裂缝成因；维修设计处治方法

一、前言

在国省道干线公路使用过程中，随着交通发展，人民群众对路面路况的要求越来越高，国省道进行白加黑，路面拓宽和改建成为改善国省道交通发展的重要途径，改造后路面伴随使用时间增长和荷载反复作用次数累积，沥青路面出现以裂缝为主要破坏形式。笔者通过参与对多个路面大中修项目设计，通过现场裂缝的调查和形成原因分析，利用合理的设计处治理论，对裂缝等病害进行处治。从而延长道路的使用寿命，减少道路大修和改造周期，节约成本，充分发挥道路的社会效益。

二、裂缝的表现形式和成因分析

2.1、常见沥青路面裂缝类型。

裂缝是改造后沥青路面主要的病害之一，从裂缝形式分析，有纵向裂缝、横向裂缝、龟裂与块裂几种。横向裂缝与路中心线基本垂直，缝宽不一，缝长贯穿部分路幅或整个路幅。裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地的气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。纵向裂缝走向基本与行车方向平行，裂缝长度和宽度不一。主要集中在行车道轮迹分布密集处的中间重车道，轮迹位置及轮迹分布范围较小，大车、慢车、重型车辆全部集中在行车道上，快车、小型车，轻型车行驶于超车道机会明显增多，超车道上荷载较小，交通量相对较小，纵向裂缝也较小，纵缝缝宽一般在5～10mm，靠近标线或位于车道中央，且绵延几十米，甚至数百米。常以单条裂缝形式出现或者多条纵向裂缝平行出现。（3）网状裂缝：裂缝纵横交错，缝宽1mm以上，缝距40cm以下，1m2以上。（4）反射裂缝：主要是因为软基路段不均匀沉降引起的裂缝直接反射到沥青路面。另外，行车荷载的作用加速裂缝的发展。

初期产生的裂缝对沥青路面的使用性能常无明显影响，但随着表面雨水或雪水的侵入，在行车荷载作用下，使处于裂缝状态下的路面病害日趋严重，特别是裂缝附近土基的含水量加大，甚至饱和，在大量行车荷载作用下，产生沉陷、翻浆等路面次生病害，严重影响沥青路面的使用性能，因此，加强改造后沥青路面裂缝的防治是重要工作。

2.2、裂缝产生原因。

沥青路面开裂缝的原因是多种多样的，影响裂缝轻重程度的主要因素有：沥青和沥青混合料的性质，基层材料的性质，气候条件、交通量和车辆类型及施工因素等。改造后沥青路面的产生裂缝的主要是反射裂缝，主要原因可以分为：

2.2.1 原有混凝土板的处理不当

在旧水泥路面上加铺沥青面层，由于没有对就混凝土面板处理，如板底的脱空及不均匀沉降严重；混凝土板破碎率比较高等原因，混凝土板作为基层处理不当，在车辆荷载的作用下，沥青加铺层板底脱空处等位置产生较大的弯沉，从而使加铺层顶面产生拉应力，直接导致纵横裂缝的出现。或者，旧混凝土板块间接缝较大，缝宽普遍在1.0-2.0cm之间，最宽达3cm，在接缝处产生最大的弯沉，从而使加铺层顶面产生拉应力，直接导致反射裂缝。

3.2 管沟沟槽回填料压实度不满足要求

在埋深较浅的过路管线，地形限制，由于沟槽开挖面窄，回填料无法采用机械辗压，引起修复结构下沉，导致反射裂缝的产生，出现的横向裂缝及纵向裂缝，分别与管沟沟槽的位置相一致。

3.3、旧路拓宽时，新旧路基衔接处理不符合技术规范要求，新路基（加宽部分）压实度不够，造成路基不均匀沉陷或滑坡，形成裂缝。

三、改造后沥青路面的维修设计处治方法

由于改造后的沥青路面产生的裂缝主要是反射裂缝，反射裂缝很难消除，只能采取措施控制开裂，在加铺沥青层以后，在现有每条横缝上面先进行灌缝处理，通过日常养护和维护，对竖向裂缝的调查和观测，已出现的裂缝基本稳定，缝宽没有扩大的趋势，同时没有新的裂缝出现，加铺层已释放因温度变化而引起的水平方向伸缩出现的拉应力和因荷载引起的竖向弯沉出现的弯拉应力、剪切应力，从而控制裂缝的出现。当裂缝在汽车荷载的作用下，裂缝宽度变宽，裂缝有发展，同时产生沉陷、翻浆等路面次生病害，通过弯沉检测和钻芯取样，确定路面结构层的承载能力，结合公路使用状况评价（PQI）指标， 选择合理的维修方法。

3.1表面封闭法。对于裂缝出现的初期，裂缝宽度在2MM以下的轻微裂缝，可沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青，在低温潮湿季节宜采用阳离子乳化沥青，进行灌缝处理。对于细裂缝（2-5mm）可用改性乳化沥青灌缝。对大于5mm的粗裂缝，可用改性沥青（如sbs改性沥青）灌缝。灌缝前，必须清除缝内、缝边碎粒、垃圾，并使缝内干燥。灌缝后，表面撒上粗砂或3-5mm石屑。

3.2开槽灌缝法。对于裂缝宽度在5MM以上的纵向或横向裂缝且基层强度较好，用专用开槽机沿裂缝方向进行开槽，开槽宽度为1CM-1.3CM，深度为1CM-3CM，然后用风力灭火机将缝内的碎石和灰尘以及裂缝两边的杂物清理干净，在专用密封胶加热到160℃-170℃左右时，用灌缝机上带有专用刮平器的喷头将密封胶均匀地灌入槽内，并在裂缝两侧形成一定宽度（3CM左右）的密封胶封层，如果局部密封胶塌陷还要再次补灌，直到平整饱满为止。待密封胶冷却后，即可开放交通。

3.3铣刨加铺法。

对于非基层强度不足原因引起的路面龟裂和网裂，采用铣刨机铣刨病害部位的面层，采用与原面层材料相同的沥青混凝土铺筑即可。

对于因基层强度不足或翻浆的严重龟裂、块裂，采用铣刨机铣刨病害部位的面层和基层，然后采用等强度加固，用同原基层材料回填，按规范压实、养生，如果底基层强度不足出现“弹簧”还需要对底基层进行处理，如有可能在基层顶面加铺一层玻纤格栅或土工布以提高整体强度，最后摊铺与原面层材料相同的沥青混凝土面层。

四、小结

沥青路面改造后，裂缝是不可避免的。通过改造后沥青路面裂缝的成因分析和处治方法的分析，在进行白加黑、路面拓宽和改建的改造工程中，要注意如下事项：

（1）在进行沥青混凝土路面加铺改造前，首先应对原有旧混凝土路面的使用情况进行全面的调查和检测，结合基础资料分析判定主要病害成因，据该公路等级、技术指标要求、结构强度（弯沉值）和交通量组成及发展趋势综合确定路面面层及基层厚度和制定水泥混凝土板病害处理措施。

（2）原老路处理，在全面调查原老路技术状况的基础上，根据原路面病害类型，合理采用处治方案。大修路段，原则上应少挖多填，并应先处治好原路面病害后，再加铺新的路面；中修路段，为确保新铺路面质量和厚度的均匀性，可采用铣刨一定厚度沥青砼面层后，再加铺新的路面

（3）若原水泥混凝土板损坏等级为差时（破板率大于40%），宜将混凝土板破碎成不小于 400mm 的小块，用做新建路路面的底基层或垫层，并按新建沥青路面进行设计；若原水泥混凝土板损坏等级为次或以上时（10%≤破板率≤40%），宜对原水泥混凝土板断板、局部松动等进行挖补修复，同时在原水泥混凝土板上设置沥青应力吸收夹层或玻璃纤维格栅夹层；对板底脱空、不均匀沉降的混凝土板，应进行压浆处理。

（4）尽量减少对原水泥混凝土板进行扰动，对难以拆迁的过路管线的设置，应保证沟槽回填料有足够的压实措施，如果压实措施不足，建议沟槽回填料采用素混凝土进行管线前后1m范围进行加固。

参考文献：

[1]姚祖康 《公路设计手册-路面》 1999