高速公路瀝青路面裂縫有效封水的技術(shù)探討
摘 要：主要結(jié)合廣惠高速公路全線瀝青路面裂縫施工的實際情況，介紹針對裂縫封閉的有效措施，為同一類型路面病害處治提供參考。
關(guān)鍵詞：裂縫，有效防水，無損傷, 完全封層（壓縫帶+CAP）
一、 前言
廣惠高速公路起于廣州，經(jīng)增城、博羅、惠州，在惠東與深汕高速連接，高填方路段較多，因此由路基不均勻沉降和水穩(wěn)基層收縮開裂等原因引起的反射裂縫病害就較為突出。而且華南地區(qū)是多雨、多臺風的地區(qū)，經(jīng)常性的雨水通過路面裂縫和路面孔隙滲透路面結(jié)構(gòu)層甚至路基，受大車流量和超重車的影響，加速了路面產(chǎn)生唧漿、塌陷、坑槽。較嚴重的滲水擠漿問題對于路基和路面結(jié)構(gòu)整體強度的損害是相當嚴重的，及時地對裂縫進行防水封堵就顯得尤為重要了。
裂縫是更為常見的病害，出現(xiàn)裂縫的原因非常多，由其引起的對路基路面的破壞或?qū)е碌钠渌鼡p失，目前還沒有科學的數(shù)據(jù)分析，這看似小問題而又不會立竿見影導致嚴重后果的裂縫病害(俗稱慢性病)，通常不會引起業(yè)界的高度重視，加上傳統(tǒng)的慣性行為，即使不斷采用新材料、新技術(shù)、新工藝，但因?qū)嵤r間滯后、對裂縫的認識不足、缺乏科學的工藝和必要的評價檢測手段，限制了必要處治手段的實施和技術(shù)的發(fā)揮效果。
雖然不能把裂縫比喻為不治之癥，但防治不當而引發(fā)的對道路的破壞卻是致命的。本文對裂縫結(jié)構(gòu)分析及惡化分析，如何使用簡單、經(jīng)濟、有效的完全封層裂縫防治技術(shù)，使裂縫能夠穩(wěn)定，不再惡化，減輕或停止裂縫帶來的道路破壞，延長道路的使用壽命。對裂縫處治的經(jīng)驗，隨著對預防性養(yǎng)護的重視，希望給業(yè)界提供有益的幫助和參考。
二、 裂縫的結(jié)構(gòu)及其惡化分析
(一)、裂縫的實際結(jié)構(gòu)：裂縫區(qū)域
通常所定義的、理解的、或在工程實踐中所指的裂縫是單一的裂縫，這是裂縫初始階段的表現(xiàn)形式。事實上，在工程實踐中所需處治的裂縫很少有單一裂縫，基本上是如圖2.1所示的裂縫區(qū)域，即可見主裂縫的兩邊伴隨著微裂、孔隙、松散的滲水區(qū)域。
若要完全消除裂縫病害，費用和可實施的條件將會是很難逾越的問題，解決裂縫病害很難有立即一步到位的措施。如何防治裂縫及其所產(chǎn)生的病害，工程應用中有很多選擇。首先要了解裂縫的破壞過程，才能更有針對性防治裂縫的惡化。
（二）、裂縫區(qū)域的惡化是如何產(chǎn)生的？
水通過主裂縫和其它孔隙、微裂滲水通道進入路基，（在荷載作用下），出現(xiàn)唧漿，弱化路基；(在荷載作用下)，產(chǎn)生崩塌，裂縫區(qū)域產(chǎn)生更多的(微)裂縫；進入更多的水，(在荷載作用下)，裂縫區(qū)域產(chǎn)生唧漿和沉陷；在積水和荷載作用下，面層脫落，產(chǎn)生坑槽，破壞路基。裂縫的發(fā)展是動態(tài)，是不斷的惡性循環(huán)過程。隨著雨水的增多和車輛荷載的增大，路面的各種病害增加，有些公路的裂縫數(shù)量呈現(xiàn)幾何級數(shù)的增長，同時，由裂縫引發(fā)的滲水、唧漿、沉陷、坑槽等病害更是無法避免。
三、如何更有效防治裂縫的惡化
裂縫的結(jié)構(gòu)是動態(tài)的，這與橋梁伸縮縫結(jié)構(gòu)很相似，裂縫寬度會隨氣溫等環(huán)境變化而產(chǎn)生變化，但裂縫兩邊角不像橋梁伸縮縫鋼鐵結(jié)構(gòu)能承受輪載的沖擊，裂縫在輪載沖擊時容易產(chǎn)生崩塌，故需要在裂縫壁里有防止塌裂的支撐力。如果裂縫不進水的話，裂縫所帶來的破壞是有限的，即是說裂縫的惡化會很緩慢。一要防裂縫塌裂，二要防裂縫滲水，即防塌裂和防水要同時進行。
（一）、正確理解有效的防水區(qū)域
水是無孔不入的，必須把裂縫區(qū)域的所有滲水通道封閉，這包括主裂縫及其周圍的微裂，孔隙。在具體的工程實踐中，要把看得見的主裂縫用膠質(zhì)材料進行封閉后，再把周圍的微裂縫、孔隙等可能的滲水通道用有滲透性和粘結(jié)性的材料進行封閉，形成防水層，達到完全封閉的效果即稱之為完全封層的技術(shù)工藝。如圖3.1所示
（二）、使用無損傷的處治工藝
裂縫區(qū)域是脆弱的，任何損傷勢必帶來裂縫更大更快的惡化，裂縫里的石粒對裂縫壁起著重要的支撐作用，防止和減少裂縫在輪載沖擊時裂縫兩邊的塌裂，故在主裂縫的封閉過程中，應防止機械外力對主裂縫的結(jié)構(gòu)有任何的改變。使用無損傷的工藝對裂縫封閉的同時起著保護裂縫惡化的效果，對較寬的裂縫應撒上適當?shù)氖?，產(chǎn)生擠嵌連結(jié)作用，即封閉裂縫的同時，把外力在裂縫上產(chǎn)生的集中沖擊力轉(zhuǎn)化為對裂縫壁的支撐力，達到防止裂縫崩塌的效果。
四、廣惠高速公路裂縫有效封水的實踐
(一)、2006年試驗
通過對市場上現(xiàn)有裂縫處治技術(shù)的了解和分析比較，2006年底選用壓縫帶+CAP瀝青還原劑即完全封層技術(shù)在廣惠高速公路裂縫病害較為嚴重的路段進行試用實驗，完全封層技術(shù)是廣東及較多省份常用的防止路面水損破壞的預防性養(yǎng)護手段，其特點是快速、、可控、封水性能持久、經(jīng)濟技術(shù)效果明顯，其性價比有其獨到的優(yōu)勢。
1、材料和工藝介紹：壓縫帶和CAP
壓縫帶的技術(shù)特點和施工要求
(1) 無損傷的裂縫處理技術(shù)：壓縫帶對脆弱的裂縫區(qū)域不再產(chǎn)生破壞，壓縫帶與裂縫區(qū)域形成緊密的連接體，加強了裂縫的強度，提高了裂縫處路面抗松散、抗崩邊、抗崩縫和進一步發(fā)展成坑槽的能力，遏制裂縫進一步發(fā)展成坑槽。尤其是其較大的伸縮變形能力，使其較瀝青類封縫材料有著適應裂縫隨溫度變化的能力，不至于因裂縫隨溫度變化重新張開等優(yōu)點。
(2) 簡單快捷，隨時隨地：壓縫帶操作簡單，無需設備，裂縫粘貼完畢，即可通車。隨時隨地，有縫就補，無須等到路面有大量裂縫時才進行處理，即時防止裂縫對道路產(chǎn)生的進一步破壞。
(3) 適用性強：壓縫帶可同時用于水泥、鋼板、瀝青路面、小坑槽、水井蓋的各種裂縫包括反射裂縫的處理，亦可用于封層罩面等施工前的裂縫處理。壓縫帶可隨裂縫走向隨意拐彎，不受急轉(zhuǎn)彎裂縫的限制，能100%的沿著裂縫封縫，保障封縫質(zhì)量。壓縫帶適應溫差大的區(qū)域。在路面高溫時，壓縫帶不會被擠出和給車輪碾走，污染路面；在低溫時，壓縫帶區(qū)域不會形成凹陷，產(chǎn)生積水結(jié)冰，杜絕水從縫隙進入裂縫。壓縫帶施工過程無噪聲和飛揚的塵土。
(4) CAP瀝青還原劑的技術(shù)性能：是一種含活化物的冷混合還原劑，對老化的瀝青路面、橋面進行滲透和粘接，激活老化膠質(zhì)和恢復其原有性能，提高原有瀝青的抗剝落能力，形成新的保護封層，延長道路使用壽命。
(5) CAP瀝青還原劑主要防治的病害：防治瀝青混凝土壓實度不足、不均勻、混合料離析、鋪裝時溫差大等引起的水破壞；防治麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等引起的路面破壞。CAP使瀝青張力增強，降低溫感，預防微裂縫的產(chǎn)生。
(6) CAP瀝青還原劑適用的路況條件：從目前的使用效果看，路面反射裂縫開始冒出、路面完整性好、存在表面細料剝落、麻面、局部松散、滲水、微裂縫、瀝青老化、早期唧漿等早期病害、抗滑性能較好的半剛性基層瀝青路面上作為預防性養(yǎng)護措施是合適的。
2、壓縫帶和CAP(完全封層)的施工應用
經(jīng)過路況調(diào)查，廣惠高速公路右幅K124+000～K125+500和K126+000～K127+500，路面裂縫比較多，部分路段松散、唧漿嚴重，局部出現(xiàn)坑槽、沉陷、車轍等現(xiàn)象。2006年底選擇右幅K124+000～K125+500及右幅K126+000～K127+500兩段的主車道以及超車道共計22500㎡實施完全封層預防性養(yǎng)護工程。
為觀測路面病害處治效果，連續(xù)幾場大雨后的二天左右時間，在2007年5月30日早上考察了廣惠高速公路右幅K124+000～K125+500及右幅K126+000～K127+500完全封層施工后情況，雖然經(jīng)過春運及多場的大暴雨和連續(xù)降雨，我們發(fā)現(xiàn)只有個別壓縫帶脫落。
竣工9個月后，施工段路面上發(fā)現(xiàn)8有處輕微唧漿，1處嚴重唧漿（施工前裂縫已經(jīng)有嚴重沉陷），以及數(shù)處壓縫帶脫落的現(xiàn)象。這些問題的產(chǎn)生主要是因為：一，由于路肩沒有施工CAP，不能完全建立防水層，水會通過從車道貫穿至路肩的裂縫下滲到行車道和超車道內(nèi)，引發(fā)路面唧漿；二，路基不穩(wěn)定；三，可能是因為施工問題。再次產(chǎn)生唧漿病害是因為原裂縫區(qū)域本身已經(jīng)嚴重沉陷，地基不穩(wěn)，在車輛荷載和動水壓力的作用下仍然容易產(chǎn)生二次唧漿破壞。此種沉陷裂縫應先挖補，再用完全封層處治裂縫區(qū)域才能達到效果。
(表1)完全封層裂縫處治前后效果對比
|
分項 路段 |
裂縫處治 數(shù)量（處） |
裂縫處治 長度m |
裂縫唧漿 |
壓縫帶脫落 |
||
|
數(shù)量（處） |
百分比 |
長度（m） |
百分比 |
|||
|
右K124+000～K125+500 |
372 |
1045 |
6 |
1.6％ |
3.8 |
0.4％ |
|
右K126+000～K127+500 |
324 |
967 |
3 |
0.9％ |
2.3 |
0.2％ |
|
合計 |
696 |
2012 |
9 |
1.3％ |
6.1 |
0.3％ |
由上表1可以清晰的看出，完全封層（壓縫帶+CAP）技術(shù)處理后的路面裂縫完好率超過98％以上，而壓縫帶完好率更是超過99%，這說明了完全封層技術(shù)是相當有效的。
施工前后的圖片對比：
壓縫帶不僅嵌入裂縫內(nèi)，而且所有裂縫區(qū)域無松散、無微裂、無崩邊、無脫粒，即使是較嚴重的反射裂縫，亦能夠起到完全封水及杜絕唧漿現(xiàn)象，裂縫區(qū)域的病害破壞沒有再發(fā)展，完全封層處理瀝青裂縫可以說是十分。
(二)、2007年和2008年的完全封層技術(shù)應用。
根據(jù)2006年完全封層技術(shù)對裂縫防水的試驗，可見完全封層預防性養(yǎng)護技術(shù)是一種有效的路面裂縫防水手段，為了節(jié)省費用，又能達到有效的裂縫防水處治，在2007和2008年采用封閉可見主裂縫后，再在其周邊涂刷涂料，以達到完全封層的效果，具體的數(shù)量如下：
1、（表2）2007年完全封層處治裂縫明細表
|
路段 分項 |
處治裂縫數(shù)量 |
比06年同期增長 |
|
右幅K124+000～K125+500 |
1525.7M |
45.9％ |
|
右幅K126+000～K127+500 |
1504.6 M |
55.6％ |
2、（表3）2008年完全封層處治裂縫明細表
|
路段 分項 |
處治裂縫數(shù)量 |
比07年同期增長 |
|
右幅K124+000～K125+500 |
4065.0M |
166.4％ |
|
右幅K126+000～K127+500 |
4315.2M |
186.8％ |
五、廣惠高速公路裂縫有效封水的總結(jié)
廣東是多雨水地區(qū)，特別多強臺風和長降雨。雨水會通過裂縫進入路面基層，在高速行使的車輪荷載以及動水壓力等綜合因素作用下，裂縫病害就會發(fā)展擴大，裂縫病害給路面所造成的破壞是巨大的。
對如下裂縫增長的分析，可以更清楚地了解到預防性養(yǎng)護的重要性和緊迫性。
這些都說明了完全封層技術(shù)是公路預防性養(yǎng)護的有力手段，是公路資產(chǎn)保值的有效途徑，具有良好成本效益比。完全封層技術(shù)值得在高速公路養(yǎng)護中大力推廣和應用。
（一）裂縫快速增長
從表1、表2、表3比較分析來看，裂縫的增長是呈幾何級的，裂縫病害的長度較之兩年前增長了超過x倍（如圖9所示）。
（二）裂縫處治要及時有效
早期的裂縫病害如不及時給予處理，裂縫迅速發(fā)展并擴大，將成幾何級般增長。盡早處理路面裂縫病害，提倡預防性養(yǎng)護，“防范于未然”，是養(yǎng)護工作的關(guān)鍵。
顯然，裂縫的發(fā)展是動態(tài)的，要防止裂縫滲水而引起病害的惡化，要做好裂縫處治工作的及時性，隨時隨地，有縫就補，把裂縫病害封堵在萌芽狀態(tài)，防微杜漸。病害越早處理，不但可以保持路面的質(zhì)量，而且可以減少后期維修費用。
采取科學、有效果的裂縫處治技術(shù)，為防止因裂縫引起的沉陷唧漿及基層惡化，主裂縫和裂縫區(qū)域的細裂縫都要同時得到封閉防水，強調(diào)整個裂縫區(qū)域處治。壓縫帶+CAP（1＋1>2的效果）完全封層技術(shù)，即壓縫帶處理主裂縫和CAP處理微小裂縫、松散、崩裂，兩種材料優(yōu)勢互補，可以整體解決裂縫區(qū)域病害問題，是一種科學有效防止裂縫區(qū)域滲水的無損傷裂縫處理技術(shù)。
參考文獻：
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