论文部分内容阅读
摘 要：伴随社会经济的迅速发展，我国公路建设规模越来越大。沥青路面因其行车舒适、噪音小、平整度良好等优势得到了广泛应用。在半刚性基层沥青混凝土路面使用过程中极易出现反射裂缝问题，若不及时采取措施加以防范，很大程度上这种道路病害将会严重影响沥青混凝土路面的使用寿命。为此，本文在全面了解半刚性基层沥青路面反射裂缝危害的前提下，结合具体案例，提出了相应的防治措施。
关键词：半刚性基层;沥青路面;反射裂缝;防治措施
中图分类号：U416.217 文献标识码：A
0 引言
近年来，我国经济迅速发展，公路交通基础设施也取得了突破性的进展，公路网络基本完善。然而，沥青路面在使用一段时间后，由于行车荷载和自然环境等因素的作用，很多沥青路面出现了早期病害，造成大量路面结构无法达到设计使用年限。沥青混凝土路面病害形式多种多样，比如，坑槽、车辙、裂缝、泛油等等，尤其是裂缝病害最为普遍，若不及时维修养护，必定会发展为反射裂缝，贯穿整个路面结构，危害路面结构的稳定性和安全。随着我国步入“建养并重”发展时期，很多早期修建的公路工程进入了大中修阶段，路面养护任务艰巨而繁重。为此，开展沥青路面反射裂缝研究具有重要的意义和价值。
1 半刚性基层沥青路面反射裂缝的危害
当前，在我国已建高等级公路當中，半刚性基层沥青路面结构最为常见，相比其他基层材料，半刚性基层材料的优点在于高强度、板体性和稳定性好等，因此，可满足公路建设的经济和技术需求。然而，随着交通量的不断增长，半刚性基层的缺点也愈加凸显，究其原因在于半刚性基层很容易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，若不处理，将会进一步扩展至面层，并最终形成反射裂缝，对路面使用性能影响很大。为此，本文对沥青路面反射裂缝的危害进行了阐述。
（1）沿裂缝雨水将下渗至路面结构内部，甚至渗入地基，在动水压力等因素影响下，将对路面材料进行长期连续的冲刷，大幅降低沥青和集料的粘结性，从而影响路基强度和稳定性。
（2）基于裂缝的存在，必定会影响路面板体的连续性，从而出现裂缝处应力集中现象，并向路基顶面传递过大的应力。
（3）一旦路面存在裂缝病害，处理不到位，将会大幅增加沥青面层底面的拉应力和顶面的剪应力，从而扩展为更为严重的病害，比如网裂、坑槽等，缩短路面使用年限。
（4）在行车荷载和气温变化等因素作用下，沿裂缝走向，磨耗层的集料、沥青材料将大量剥落，并出现松散、坑槽等病害。
由此可见，在半刚性基层沥青路面病害当中，反射裂缝影响很大，做好反射裂缝病害处治工作至关重要。
2 工程概况
某公路工程为双向四车道，路面结构形式为4 cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13I）+6 cm中粒式沥青混凝土（AC-20I）+7 cm粗粒式沥青混凝土（AC-25I）+热喷改性沥青防水层+36 cm水泥稳定碎石基层+18 cm水泥石灰稳定土底基层。本工程建成通车多年，交通量逐年递增，整体来讲，交通量规模保持在较高水平。但是在交通量不断增长的同时，公路的服务水平却持续下降，且路面存在大量纵横向裂缝。为了保证道路发展要求，决定对本路段进行双向八车道改建养护施工。
3 路况调查结果分析
通过实地调查结果可见，本路段东、西半幅各车道的路面损坏状况指数（PCI）评价均在“优良”等级，局部路段的PCI评价较差。其中破损最为严重的为行车道，按照破损“严重—轻微”的顺序进行排列，依次为行车道—超车道—硬路肩。相比东半幅，西半幅的行车道和超车道德路况相对较差，但硬路肩处却相对较好。通过大量实践证明，路面破损状况不仅要考虑行驶车辆因素，同时也要综合考虑原路面压实度、路基强度等因素。由于本路段重载车辆较多，因此，行车道的损坏程度要比其他车道严重。为了进一步查明路面实际状况，本文还进行了路面钻芯取样，经分析具体结果如下：
（1）横向裂缝处芯样结果显示，横向裂缝多属于芯样基层开裂，即反射裂缝。此外，少数芯样的基层未开裂，裂缝主要集中于沥青层，为表层温缩裂缝。
（2）纵向裂缝处芯样结果显示，大多数裂缝未向下贯通到基层，处于表层。究其原因在于表层沥青老化，具有较大硬度。在重载交通作用下，路面表层将会产生大量剪应力，从而导致纵向微裂缝出现于路表处，但若不及时处理，将会进一步发展为龟裂病害。
4 半刚性基层沥青路面反射裂缝防治措施
4.1 沥青路面裂缝处治措施
根据路面调查结果表明，本路段的裂缝主要分为2大类，第一类裂缝主要是由面层温缩和疲劳引起，裂缝从上而下发展，与钻芯取样结果结合进行分析，此类裂缝并未贯穿到基层，多存留在中下面层，属于上宽下窄型裂缝。第二类裂缝主要为水稳层反射裂缝，裂缝从下到上发展，与钻芯取样结果结合分析，裂缝贯穿水稳层及沥青面层，属于上窄下宽型裂缝。为了更好地处治裂缝病害，本文将以轻、重程度划分，采取具有针对性的裂缝处治措施。
4.1.1 轻度裂缝
当裂缝宽度在5 mm以下，缝壁无散落或轻微散落，无支缝或少支缝，且为有规则的一道裂缝时均可认为轻度裂缝。针对此类裂缝病害，可先将原路面拉毛处理，随后进行清理。最后灌注热沥青材料。
4.1.2 重度裂缝
当裂缝宽度在5 mm以上，且贯穿整个路面，裂缝壁散落，有支缝，或伴有坑槽、唧浆，且为多道裂缝并存时均可认为重度裂缝。此类裂缝病害可采用开槽法处治。
第一，开槽尺寸。即沿着裂缝开槽处理，以损坏程度确定开槽长度，在本工程当中，可根据裂缝实际影响宽度范围确定矩形槽开槽宽度，一般要比实际病害多出15 cm左右，根据以往施工经验和相关施工规定要求，表面开槽宽度需控制字130 cm以上，两侧台阶宽15 cm，保证底层开槽宽度在100 cm以上。 第二，开槽深度。根据裂缝实际情况，针对表层裂缝，可先将4 cm原沥青层铣刨掉，当裂缝不存在后，便可停止铣刨施工。若仍存有裂缝，需继续向下铣刨施工，直至裂缝宽度在5 mm以内，随后进行灌浆处理，并在裂缝处粘贴抗裂防水膜。若裂缝属于水稳层反射裂缝，需直接铣刨至基层顶面处。
若为沥青面层裂缝，则在铣刨施工结束后，首先，通过空压机将槽内杂物清理干净，并通过热沥青灌封，在裂缝两侧各30 cm范围内均匀洒布粘层油及铺筑抗裂防水粘层膜。其次，将透层油、改性沥青封层均匀喷洒至槽底处，铺设高聚物改性沥青卷材，一层一层填筑AC-25C粗粒式沥青混凝土与AC-20C中粒式改性沥青混凝土，填筑厚度分别为10 cm、7 cm。最后，压实之后，将改性乳化沥青粘层油喷洒到沥青层间。
4.1.3 其他情况
当裂缝产生的同时，还存在唧浆、沉陷等病害，此时可通过注浆法进行处治。在配制压浆浆液时，需确保其各项指标均符合施工要求。拌和时确保配合比设计准确。具体压浆情况如下：
第一，压浆孔钻深度需深入路床顶5 cm，沿裂缝走向设置压浆孔，布设时可按梅花状设计，间距为50 cm。
第二，压浆施工过程中，需严控压浆压力，保证在1.6 MPa
以内，并对路面变化情况进行随时观测，避免路面产生隆起、鼓包问题。
第三，当压浆量过大时，可采用间歇式压浆法，间歇时间可控制在3 h以上。按照具体情况，间歇压浆次数控制在3次左右。
第四，完成压浆施工后，无需对裂缝作开槽处治。根据压浆后裂缝浆液填充情况，采用热沥青灌缝处理即可。
4.2 路面病害处治部分施工工艺
第一，铣刨面。为了防止铣刨面出现积水问题，需及时清理铣刨面，保证铣刨面无浮浆、无浮尘，不得出现夹层情况，并保证铣刨面平整。
第二，玻纤格栅铺设。铺设过程中，要拉直、拉平玻纤格栅，并做好固定。
第三，止水带施工。止水带粘贴的立面要平整，可通过切割机切边，不得采用开槽机设备。在界面清理过程中，可通过钢丝刷均匀刷洗1遍沥青混凝土立面，将附着的浮尘清理干净。随后将一层改性乳化沥青均匀涂抹骑上，待破乳后，才能粘贴止水带。
第四，夹层处理。当水泥稳定碎石基层等部位存在夹层时，需清理干净。
第五，回铺。回填沥青混合料时，要保证其回填高度与标高要求相符，不得出现高低不平现象。
5 结束语
综上所述，2021年是“十四五规划”的启动之年，在今后的五年将进一步加快推进我国交通公路网络建设。公路规模的持续扩大，带来了沿线地区经济发展，同时也面临着巨大的养护压力。若养护不及时，势必会进一步降低路面的使用功能，进而对行车安全造成严重威胁。半刚性基层是我国沥青路面的主要基层形式，由于半刚性基层的膨缩系数较大，很容易产生收缩裂缝，进而引发面层反射裂缝，当基层内渗入水后很难排除，将会损坏路基路面，导致半刚性基层强度下降。裂缝是半刚性基层路面最突出的病害，很多病害都是因裂缝而起，因此，我们必须抓住问题本质，在解决裂缝上下功夫，提出切实可行的抗裂措施。
参考文献：
[1]布穷.高寒高海拔地区半刚性基层沥青路面防裂基布复合试件防反射裂缝性能研究[J].青海交通科技，2019（04）：113-119.
[2]高嫄嫄，王维玉，赵庆新.基于解析方法的半刚性基层沥青路面裂缝反射问题研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2018，37（12）：49-54+68.
[3]何铭.半刚性基层沥青路面反射裂缝性能及防治措施研究[J].建材发展导向（上），2019，17（01）：97-98.
[4]王胜难.半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝防止措施分析[J].工程技术研究，2019，4（06）：126-127.
[5]王雪蓮，黄晓明，卞国剑.基于数值模拟的半刚性基层沥青路面反射裂缝扩展路径分析[J].公路，2018，63（05）：1-6.
[6]宋健民，白鹏飞，管晓晴.半刚性基层沥青路面反射裂缝建模分析[J].公路工程，2017，42（03）：40-44+51.
[7]孙文圃，白雨瓒，张洪亮.交通荷载作用下玻纤格栅对反射裂缝扩展的影响[J].公路与汽运，2019（06）：83-87.
关键词：半刚性基层;沥青路面;反射裂缝;防治措施
中图分类号：U416.217 文献标识码：A
0 引言
近年来，我国经济迅速发展，公路交通基础设施也取得了突破性的进展，公路网络基本完善。然而，沥青路面在使用一段时间后，由于行车荷载和自然环境等因素的作用，很多沥青路面出现了早期病害，造成大量路面结构无法达到设计使用年限。沥青混凝土路面病害形式多种多样，比如，坑槽、车辙、裂缝、泛油等等，尤其是裂缝病害最为普遍，若不及时维修养护，必定会发展为反射裂缝，贯穿整个路面结构，危害路面结构的稳定性和安全。随着我国步入“建养并重”发展时期，很多早期修建的公路工程进入了大中修阶段，路面养护任务艰巨而繁重。为此，开展沥青路面反射裂缝研究具有重要的意义和价值。
1 半刚性基层沥青路面反射裂缝的危害
当前，在我国已建高等级公路當中，半刚性基层沥青路面结构最为常见，相比其他基层材料，半刚性基层材料的优点在于高强度、板体性和稳定性好等，因此，可满足公路建设的经济和技术需求。然而，随着交通量的不断增长，半刚性基层的缺点也愈加凸显，究其原因在于半刚性基层很容易产生干缩裂缝和低温收缩裂缝，若不处理，将会进一步扩展至面层，并最终形成反射裂缝，对路面使用性能影响很大。为此，本文对沥青路面反射裂缝的危害进行了阐述。
（1）沿裂缝雨水将下渗至路面结构内部，甚至渗入地基，在动水压力等因素影响下，将对路面材料进行长期连续的冲刷，大幅降低沥青和集料的粘结性，从而影响路基强度和稳定性。
（2）基于裂缝的存在，必定会影响路面板体的连续性，从而出现裂缝处应力集中现象，并向路基顶面传递过大的应力。
（3）一旦路面存在裂缝病害，处理不到位，将会大幅增加沥青面层底面的拉应力和顶面的剪应力，从而扩展为更为严重的病害，比如网裂、坑槽等，缩短路面使用年限。
（4）在行车荷载和气温变化等因素作用下，沿裂缝走向，磨耗层的集料、沥青材料将大量剥落，并出现松散、坑槽等病害。
由此可见，在半刚性基层沥青路面病害当中，反射裂缝影响很大，做好反射裂缝病害处治工作至关重要。
2 工程概况
某公路工程为双向四车道，路面结构形式为4 cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13I）+6 cm中粒式沥青混凝土（AC-20I）+7 cm粗粒式沥青混凝土（AC-25I）+热喷改性沥青防水层+36 cm水泥稳定碎石基层+18 cm水泥石灰稳定土底基层。本工程建成通车多年，交通量逐年递增，整体来讲，交通量规模保持在较高水平。但是在交通量不断增长的同时，公路的服务水平却持续下降，且路面存在大量纵横向裂缝。为了保证道路发展要求，决定对本路段进行双向八车道改建养护施工。
3 路况调查结果分析
通过实地调查结果可见，本路段东、西半幅各车道的路面损坏状况指数（PCI）评价均在“优良”等级，局部路段的PCI评价较差。其中破损最为严重的为行车道，按照破损“严重—轻微”的顺序进行排列，依次为行车道—超车道—硬路肩。相比东半幅，西半幅的行车道和超车道德路况相对较差，但硬路肩处却相对较好。通过大量实践证明，路面破损状况不仅要考虑行驶车辆因素，同时也要综合考虑原路面压实度、路基强度等因素。由于本路段重载车辆较多，因此，行车道的损坏程度要比其他车道严重。为了进一步查明路面实际状况，本文还进行了路面钻芯取样，经分析具体结果如下：
（1）横向裂缝处芯样结果显示，横向裂缝多属于芯样基层开裂，即反射裂缝。此外，少数芯样的基层未开裂，裂缝主要集中于沥青层，为表层温缩裂缝。
（2）纵向裂缝处芯样结果显示，大多数裂缝未向下贯通到基层，处于表层。究其原因在于表层沥青老化，具有较大硬度。在重载交通作用下，路面表层将会产生大量剪应力，从而导致纵向微裂缝出现于路表处，但若不及时处理，将会进一步发展为龟裂病害。
4 半刚性基层沥青路面反射裂缝防治措施
4.1 沥青路面裂缝处治措施
根据路面调查结果表明，本路段的裂缝主要分为2大类，第一类裂缝主要是由面层温缩和疲劳引起，裂缝从上而下发展，与钻芯取样结果结合进行分析，此类裂缝并未贯穿到基层，多存留在中下面层，属于上宽下窄型裂缝。第二类裂缝主要为水稳层反射裂缝，裂缝从下到上发展，与钻芯取样结果结合分析，裂缝贯穿水稳层及沥青面层，属于上窄下宽型裂缝。为了更好地处治裂缝病害，本文将以轻、重程度划分，采取具有针对性的裂缝处治措施。
4.1.1 轻度裂缝
当裂缝宽度在5 mm以下，缝壁无散落或轻微散落，无支缝或少支缝，且为有规则的一道裂缝时均可认为轻度裂缝。针对此类裂缝病害，可先将原路面拉毛处理，随后进行清理。最后灌注热沥青材料。
4.1.2 重度裂缝
当裂缝宽度在5 mm以上，且贯穿整个路面，裂缝壁散落，有支缝，或伴有坑槽、唧浆，且为多道裂缝并存时均可认为重度裂缝。此类裂缝病害可采用开槽法处治。
第一，开槽尺寸。即沿着裂缝开槽处理，以损坏程度确定开槽长度，在本工程当中，可根据裂缝实际影响宽度范围确定矩形槽开槽宽度，一般要比实际病害多出15 cm左右，根据以往施工经验和相关施工规定要求，表面开槽宽度需控制字130 cm以上，两侧台阶宽15 cm，保证底层开槽宽度在100 cm以上。 第二，开槽深度。根据裂缝实际情况，针对表层裂缝，可先将4 cm原沥青层铣刨掉，当裂缝不存在后，便可停止铣刨施工。若仍存有裂缝，需继续向下铣刨施工，直至裂缝宽度在5 mm以内，随后进行灌浆处理，并在裂缝处粘贴抗裂防水膜。若裂缝属于水稳层反射裂缝，需直接铣刨至基层顶面处。
若为沥青面层裂缝，则在铣刨施工结束后，首先，通过空压机将槽内杂物清理干净，并通过热沥青灌封，在裂缝两侧各30 cm范围内均匀洒布粘层油及铺筑抗裂防水粘层膜。其次，将透层油、改性沥青封层均匀喷洒至槽底处，铺设高聚物改性沥青卷材，一层一层填筑AC-25C粗粒式沥青混凝土与AC-20C中粒式改性沥青混凝土，填筑厚度分别为10 cm、7 cm。最后，压实之后，将改性乳化沥青粘层油喷洒到沥青层间。
4.1.3 其他情况
当裂缝产生的同时，还存在唧浆、沉陷等病害，此时可通过注浆法进行处治。在配制压浆浆液时，需确保其各项指标均符合施工要求。拌和时确保配合比设计准确。具体压浆情况如下：
第一，压浆孔钻深度需深入路床顶5 cm，沿裂缝走向设置压浆孔，布设时可按梅花状设计，间距为50 cm。
第二，压浆施工过程中，需严控压浆压力，保证在1.6 MPa
以内，并对路面变化情况进行随时观测，避免路面产生隆起、鼓包问题。
第三，当压浆量过大时，可采用间歇式压浆法，间歇时间可控制在3 h以上。按照具体情况，间歇压浆次数控制在3次左右。
第四，完成压浆施工后，无需对裂缝作开槽处治。根据压浆后裂缝浆液填充情况，采用热沥青灌缝处理即可。
4.2 路面病害处治部分施工工艺
第一，铣刨面。为了防止铣刨面出现积水问题，需及时清理铣刨面，保证铣刨面无浮浆、无浮尘，不得出现夹层情况，并保证铣刨面平整。
第二，玻纤格栅铺设。铺设过程中，要拉直、拉平玻纤格栅，并做好固定。
第三，止水带施工。止水带粘贴的立面要平整，可通过切割机切边，不得采用开槽机设备。在界面清理过程中，可通过钢丝刷均匀刷洗1遍沥青混凝土立面，将附着的浮尘清理干净。随后将一层改性乳化沥青均匀涂抹骑上，待破乳后，才能粘贴止水带。
第四，夹层处理。当水泥稳定碎石基层等部位存在夹层时，需清理干净。
第五，回铺。回填沥青混合料时，要保证其回填高度与标高要求相符，不得出现高低不平现象。
5 结束语
综上所述，2021年是“十四五规划”的启动之年，在今后的五年将进一步加快推进我国交通公路网络建设。公路规模的持续扩大，带来了沿线地区经济发展，同时也面临着巨大的养护压力。若养护不及时，势必会进一步降低路面的使用功能，进而对行车安全造成严重威胁。半刚性基层是我国沥青路面的主要基层形式，由于半刚性基层的膨缩系数较大，很容易产生收缩裂缝，进而引发面层反射裂缝，当基层内渗入水后很难排除，将会损坏路基路面，导致半刚性基层强度下降。裂缝是半刚性基层路面最突出的病害，很多病害都是因裂缝而起，因此，我们必须抓住问题本质，在解决裂缝上下功夫，提出切实可行的抗裂措施。
参考文献：
[1]布穷.高寒高海拔地区半刚性基层沥青路面防裂基布复合试件防反射裂缝性能研究[J].青海交通科技，2019（04）：113-119.
[2]高嫄嫄，王维玉，赵庆新.基于解析方法的半刚性基层沥青路面裂缝反射问题研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2018，37（12）：49-54+68.
[3]何铭.半刚性基层沥青路面反射裂缝性能及防治措施研究[J].建材发展导向（上），2019，17（01）：97-98.
[4]王胜难.半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝防止措施分析[J].工程技术研究，2019，4（06）：126-127.
[5]王雪蓮，黄晓明，卞国剑.基于数值模拟的半刚性基层沥青路面反射裂缝扩展路径分析[J].公路，2018，63（05）：1-6.
[6]宋健民，白鹏飞，管晓晴.半刚性基层沥青路面反射裂缝建模分析[J].公路工程，2017，42（03）：40-44+51.
[7]孙文圃，白雨瓒，张洪亮.交通荷载作用下玻纤格栅对反射裂缝扩展的影响[J].公路与汽运，2019（06）：83-87.