半刚性基层沥青路面抗裂施工技术

杨文丽

（石家庄市京昆高速公路石太管理处，河北 石家庄 050223）

一、引言

高速公路路面结构大多采用沥青混凝土结构形式。由于受到行车荷载、外界环境、公路自身老化等因素的长期影响，沥青路面会出现一定的病害问题，导致基层稳定性和强度降低。半刚性基层沥青路面抗裂施工技术主要是在混合料内加入一定量的抗裂缝剂，改善半刚性材料力学性能，提高公路整体质量，同时可解决施工中的环境污染问题。

二、工程概况

某高速公路工程全线长33.52km，设计行车速度为120km/h，为双向四车道，路面宽度为22m，路面为改性沥青混凝土结构。随着车流量逐渐增大，重载超载车辆逐渐增多，经勘查发现该公路局部位置存在不同程度的病害问题，如车辙、裂缝、泛油、推移等，其中裂缝问题最为严重，多为基层裂缝。本文结合该路面基层裂缝问题，选择了合理的抗裂施工技术，并制定出合理的施工工艺方案。

三、半刚性基层裂缝产生机理

（一）水泥稳定碎石基层开裂机理

半刚性基层是由多项材料经过碾压构成的一种板型结构，组成材料有矿料、无机结合料等。由于混合料自身形状特性，其内部各材料构成不均匀，长期在外界因素影响下，混合料各处受不均匀荷载作用，从而造成应变疲劳，在应力集中部位会出现裂缝现象，随时间推移裂缝会逐渐扩散增大，甚至贯穿整个基层内部，导致基层开裂。

（二）发射裂缝产生机理

公路施工完毕后，受长期重载超载车辆碾压以及外界环境长期影响，造成路面水泥稳定碎石基层各处受力不均，最终形成裂缝问题。半刚性基层裂缝可分为两种，分别为宏观裂缝和微观裂缝，宏观裂缝通常发生于沥青面层铺筑早期，在长期行车荷载影响下，基层和面层连接处应力应变集中作用，进而产生疲劳反应，随时间推移，裂缝将贯穿整个沥青面层内部，最终形成反射裂缝。

（三）沥青面层裂缝产生机理

沥青混合料内部由于矿料粒径大小不同以及沥青胶结料黏性，导致其内部无法均匀混合分布，沥青混合料内部容易出现许多小裂缝问题，在温度和荷载作用下，沥青路面内裂缝逐渐集中，温度骤变以及温差变化时应力消除，反复变化后路面出现应变疲劳，最终产生疲劳裂缝。

四、半刚性基层沥青路面抗裂施工技术在公路工程中的应用

（一）沥青路面抗裂施工技术类型

1.沥青面层抗裂技术

半刚性基层沥青层厚度较低，基层强度不够，路面容易产生裂缝，降低公路行车安全性。因此应加强沥青面层厚度，将面层应力扩散分布均匀，提高面层的稳定性，减少应力集中，缓解沥青面层的抗裂压力。据研究得到沥青面层厚度的最大值为20cm，当达到临界值时，不仅会造成路面裂缝，还会增大施工成本。所以在施工时，应挑选合理的施工材料，同时优化材料的配比设计，提高沥青面层的整体抗裂效果。

2.基层抗裂技术

通常在稳定碎石内加入少量骨架，结合骨架的嵌挤原理，降低水泥剂量，减少水稳碎石内的化学反应，并合理控制原材料的含水量和温度，以提高路面的抗干缩性和抗温缩性，这样在减少水泥剂量的基础上会降低基础强度。因此，应以骨架来设计水稳碎石，降低骨料摩擦效果。

3.界面层抗裂技术

面层铺设主要包括土工织物、应力吸收层以及玻璃纤维格栅，其中土工织物由于自身较好的融合性可有效与不同材料配合，但在外界温度骤变的前提下，会出现水平位移，因此确保土工织物的良好保温隔热效果，可控制水平位移降低开裂几率。应力吸收层的成本较低，可较好解决应力集中问题，提高基层整体抗裂效果。玻璃纤维格栅自身具有良好的抗高温、抗腐蚀、抗压效果，与沥青材料融合后可增强其综合效果，缓解面层拉应力的同时，减少裂缝数量。

（二）施工工艺

1.材料拌和

结合施工实际情况选择合理的水泥拌和机，该项目选用WBC-500型号的水泥稳定土拌和机，并通过室内试验确定所需机械量，在正式拌和前对拌和机进行安装和调试，确保机械的正常使用。同时，通过室内试验进行材料配合比设计，掺入5%左右的缓凝剂，以免出现拌和花白料。合理控制水泥剂量、用水量、拌和速度和功率，避免出现混合料离析现象。

2.基层混合料运输及摊铺

计算拌和楼与施工现场实际距离，根据距离长短，选择合理型号的运输自卸车来装运混合料，以减少混合料在运输过程中散失温度，同时保证混合料在施工中可连续供应。通过室内试验确定混合料摊铺系数，以选取合理型号的摊铺机进行摊铺施工。摊铺机在工作运行中应时刻保持直线行驶，并均匀连续地控制摊铺温度，提高面层平整度。

3.基层混合料的碾压施工

基层混合料碾压施工的方式为先一遍静压再一遍振动小幅度碾压，然后再大小振各压实一遍，最后再一遍静压处理。层次分明地设置碾压区域，并设定好分解标识，前后轮的重叠范围确保在50%左右，提高基层碾压的连续效果。

4.沥青面层摊铺碾压

提前将摊铺机熨平板进行预热处理，将温度控制在混合料施工温度范围内，以免在施工中混合料黏结在车轮上，通常熨平板的预热时间大致在30min左右，可根据实际情况适当对温度时间进行调整。沥青面层的碾压主要有初压、复压、终压三个步骤，沥青面层碾压过程中，应选用振动压路机和单轮压路机，并设定好碾压遍数。

5.施工注意事项

施工前，对技术人员做好施工培训并进行专业考核，通过室内试验来检验原材料的性能指标，不满足标准应及时摒弃。同时，确保各个机械车辆和设备可正常使用，提高施工质量。

（三）质量检测

在试验路段上进行半刚性基层沥青路面抗裂施工，施工完毕后对施工质量进行检测，通常检测指标包含基层压实度、含水量等。采用无核密度仪检测基层的压实度和含水量，同时人为观察路面裂缝问题，对比试验路段和常规路段裂缝情况，试验路段压实度检测结果和裂缝观测结果分别如表1、表2所示。检测得到压实度和含水量变化较小，施工材料开裂情况得到良好改善，半刚性基层沥青路面施工质量良好，表面裂缝数量得到有效控制。

表1.试验路段压实度检测结果

表2.裂缝观测结果

五、结语

本文研究了半刚性基层裂缝产生机理处治方法，重点介绍4种抗裂施工类型，阐述了半刚性基层沥青路面抗裂施工工艺，并在具体工程进行应用，证实了路面抗裂施工技术的合理性和实用性，可有助于指导实际施工。