钟铭广东省路桥规划研究中心 510000
摘要：本文通过某公路路面大修对基层裂缝的处理方法，分析半刚性基层反射裂缝的成因及采用抗裂贴修复的特点。
关键词：公路基层；裂缝；处理措施
概述我国公路基层设计基本上采用半刚性或刚性结构型式。其中半刚性基层为柔性土基结构向刚性路面采用的过度结构层。其优点是强度高、承载能力大、易于集中拌合施工特点，但易受到养护条件、温度变化的影响，特别是对沥青结构的路面来说比较容易形成反射裂缝缺点。沥青路面由于半刚性基层产生的反射裂缝造成路面开裂，进而造成雨水下渗，给沥青路面带来了龟裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
1、基层反射裂缝的现状某公路全长238.3km，地处平原区，于2003 年底建成通车。全线虽有部分软基，但对裂缝分析后得出，因路基沉降而引起的裂缝极少，只占裂缝的5%左右，可以忽略不计。汇总数据并分析后，该路段平均路面裂缝（单幅）长 228m/km，裂缝宽度在 0.2~1cm 以内，平均间距为16.8 m，SMA路段平均间距为34m。
2、病害形成机理纵观我国已建的公路路面基层结构，基本上是采用半刚性基层，如二灰稳定碎石、水泥稳定级配碎石等，其中水泥稳定级配碎石基层是采用最多的基层结构型式。因其为半刚性结构特点，在建设过程中或是使用过程中，因为环境、路面使用状况等被动、主动力的作用，产生反射裂缝，造成路面出现龟裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
在反射裂缝形成初期，其对沥青路面的使用性能无太大的影响，但随着裂缝周围应力的集中，裂缝逐步扩大，延伸至路面面层，使路面面层形成裂缝。雨水或雪水随裂缝进入基层，导致裂缝两侧的基层含水量加大，造成结构强度明显降低，同时在车辆动荷载反复作用下，基层内部随之产生唧浆现象，基层整体性结构很快就遭到了破坏。路面进而形成网裂、沉陷、坑槽、车辙等病害。
二、基层裂缝成因分析产生路面裂缝归根主要是基层存在反射裂缝。基层反射裂缝形成的主要原因是：基层裂缝基本上为非荷载型的裂缝（干缩、温缩）。干缩裂缝主要表现在施工阶段，基层施工时含水量偏小，洒水养护不及时，造成后期强度形成时失水收缩而产生裂缝。温缩裂缝则主要表现是外界温度变化，基层结构受热胀冷缩温差的作用而开裂。按开裂的表现形式主要分为纵向裂缝和横向裂缝。
1、纵向裂缝基层纵向裂缝形成主要是基层整体结构强度下降，在车辆动荷载作用下基层结构产生的剪切力引起的一种裂缝现象。此种裂缝主要是受力裂缝，这也就是裂缝基本出现在轮迹附近的原因，往往在路表伴随有车辙。出现了纵向裂缝，证明基层整体受力遭到破坏，结构不断剥落，进一步松散、网裂。
2 横向裂缝横向裂缝是半刚性基层最常见病害之一。横向裂缝的产生有多种因素，如：基层裂缝反射、温差、车辆动荷载、地基变形、疲劳裂缝等。其主要分为干缩、温缩两种裂缝，因施工时含水量过小，洒水养护不及时，二灰碎石结构层在强度形成过程中失水收缩而开裂；此外二灰碎石结构层也是一种典型的热胀冷缩型材料，其温度收缩系数为25×10-6 ～40×10-6，在高温时具有较好的应力吸收功能；低温可能产生的拉应变在300×10-6 ～500×10-6 之间，这远远超出了沥青混合料的极限拉应力，造成沥青面层薄弱处就会产生裂缝；受力裂缝是基层在行车重载作用下，基层底部产生过大的拉应力形成的裂缝。
三、过去采用的修补措施（1）灌浆法：灌注沥青胶或是水泥浆的方法对基层进行处理，因为此种处理方法没有改变裂缝处的应力集中状态，因而处理后裂缝又反射到路表面，处理效果不理想。
（2）土工格栅法：在基层面上铺土工格栅的方法进行处理，此种方法是以前较为常用的方法之一。但其具有很强的时限性和局部性。北方冬季雪水较多，温度较低施工期较短，南方则雨水较为丰富，雨季较长，施工期受到限制。水沿裂缝进入基层，最直接、最迅速的反映就是唧浆。因此，如不能及时对裂缝进行封堵，产生的唧浆将使裂缝处路面发生沉陷、网裂，导致基层整体强度明显下降。
（3）挖补法：主要将裂缝周边60～100cm 范围内的基层挖除重铺。这种方法只要是针对裂缝处基层已渗水，基层强度较弱，并已出现唧浆或松散处理，其的处理裂缝效果较好。但对一些未有明显唧浆或松散的裂缝，则显得有心无力的感觉。同时基层裂缝的挖补处理不适于无限扩大，造成基层挖补处沥青混合料难以压实，也容易在此部位形成平整度不佳或沉陷等其他病害。
四、抗裂贴处理方法为提高基层裂缝的处理效果，节省养护成本，有必要采用新处理方法。
高分子橡胶沥青材料抗裂贴处置方案正是在这种思想的指导下而产生的。
2005 通过多次实践及不断完善，形成较为完整的、可靠性较高的一种抗放射裂缝材料。原理就是：对要进行路面中修或是大修阶段的路段对基层的反射裂缝采用贴封处理，这样的新工艺即节约了工程造价，同时施工较为方便、简单，加快工程进度。
1、抗裂贴材料性能抗裂贴是一种沥青基高分子聚合物改性防水卷材。由有高强抗拉织物、耐高温、沥青相容性好的抗拉织物复合而成，其在高温下不流动，低温下不脆裂，厚度为3mm，宽度为5～50cm，其主要性能指标见表 1。
表1 抗裂贴性能表
抗裂贴主要是利用其柔韧和延展性能，减弱、减轻基层反射裂缝的应力集中，降低面层在基层反射裂缝处的劈裂作用，同时消除裂缝处的不平整。具体为：（1）力学效应：高分子聚合物材料作为一个应力吸收膜，可增大基层内的垂直裂缝沿界面向水平方向发展的可能性，从而延缓反射裂缝到达面层的时间。
（2）桥联作用：基层反射裂缝形成后，高强织物、耐高温、沥青相容性好的抗拉织物双层作用使开裂断面具有一定的抗弯拉能力，减少反射裂缝处张开变形，降低裂缝尖端的拉应力集中。
（3）嵌锁咬合作用：将提高开裂断面抗剪切传荷能力，降低裂缝尖端的剪应力集中。
（4）耐低温、防水作用：沥青基高分子材料具有在一定低温下保持一定弹性的性能和良好的防水效果，并且在低温时保持性状不发生变化，防止路表开裂后水的下渗。
2、施工工艺1）环境要求与尺寸选择（1）应在表层温度等于或大于21 ℃的条件下使用。
（2）如表层温度低于21 ℃，建议使用温火烤抗裂贴的胶面，注意不得过烤，胶面熔化即可。
（3）宽度选择结合裂缝的走向与具体形态，一般规格为24，32，48，96cm 等。
2）基层横向裂缝表面处理（1）施工前将基层横向裂缝表面的灰尘和水渍等杂物清除，保持表面干燥清洁。
（2）清理或凿平基层表面的凸起物。
3）铺设抗裂贴在铺设抗裂贴时应将抗裂贴成卷材料拉紧，保持抗裂贴平整、不起皱、不翘边，铺设抗裂贴后用胶轮滚筒至少滚压 3 遍。
4）其他要求与说明（1）抗裂贴被铺设后，及时进行上面层的施工，避免受潮和雨淋。一般来说两者铺设时间不宜超过24 h。
（2）铺设抗裂贴后，应洒布一层粘层油（如：乳化沥青），并在抗裂贴上撒些细粒碎石或混合料等，以防止车辆或摊铺机粘结抗裂贴，（3）抗裂贴上铺设热沥青昆合料的厚度应大于40 mm。
（4）压实时，将压路机调整到最低振幅和最高频率的位置，避免压路振幅过大，在抗裂贴位置出现剥落现象。
（5）针对基层承载能力状况总体较好的基层纵向裂缝，则是在基层表面满铺抗裂贴，一方面防止了水的渗入，另一方面节省了养护经费。
五、效果分析选取2006~2008 年专项治理中选取不同环境气候条件等环境下采用抗裂贴处理基层反射裂缝路段进行了跟踪调查，将其调查结果进行汇总，结果见表 2 所列。
表2 抗裂贴处理裂缝效果跟踪调查表
由表2 可见，经过抗裂贴处理后的基层反射裂缝再次反射至路面的为4 条，占调查总数的3.3 %，良好率达96.7%，显示了抗裂贴的使用性能。
超车道满铺段因是2008 年9 月份施工，从目前看效果良好，长期效果待进一步观察。
六、经济效益分析1、基层横向裂缝采用抗裂贴后进行经济分析，以1 道 3.7mm 横缝计，见表3 所列。
表3 基层横向裂缝
七、结论综上所述，我认为，采用抗裂贴处理基层反射裂缝是一种比较有效、便捷、经济的施工工艺，其有效性已通过实践检验。从养护角度来看可解决基层反射裂缝问题，在一定范围内具有推广价值，目前虽然在路面日常养护维修当中由于各种原因还没有大范围推广应用。但其会对养护产生较大的变革。此外，公路在建设时期先行处理以后基层反射裂缝具有重要的参考价值，特别是对市政道路普遍存在的反射裂缝也有较好的借鉴作用，经济效益与社会价值巨大。
论文作者:钟铭
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/9/28
标签：裂缝论文; 基层论文; 反射论文; 路面论文; 沥青论文; 结构论文; 应力论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;