纤格栅防治路面反射裂缝的施工要点

程兴娜，孙盼荣

伊川县恒通公路工程养护有限公司

摘要：作为一种路面增强、老路补强的材料，玻纤格栅用于沥青路面反射裂缝防治具有良好的应用效果。本文在全面了解反射裂缝产生机理和危害的基础上，结合具体案例，提出了玻纤格栅防治方案，以期提高路面的抗裂性能。

关键词：玻纤格栅；沥青路面；反射裂缝；原因

引言

半刚性基层是我国高等级公路路面形式之一，此类路面使用年限在10-15年，但在行车荷载与自然因素的长期作用下，很多路面通车2-5年内便出现了大量病害，其中半刚性基层裂缝最为普遍。若不及时处理，裂缝处极易产生反射裂缝。通常情况下，反射裂缝对路面性能影响不会太大，但在外界因素的共同作用下，裂缝将进一步扩展，大幅减短沥青路面的使用性能。为了尽快恢复路面的使用性能，需根据工程实际情况，选择合理的防治措施。玻纤格栅的应用，可以充分发挥织物的强力作用，改善力学性能，增强路面的抗拉强度。因此，在路面反射裂缝防治中采取玻纤格栅材料，可以有效增强路面强度，提高路面的抗裂性能，延长路面的使用寿命。

一、反射裂缝产生机理

1、温度型反射裂缝

面层主要有以下三种应力：（1）基层收缩变形在裂缝处产生拉应力；（2）沥青面层的低温收缩，抵抗了基层的开裂，从而在面层中产生附加应力；（3）当基层与面层没有完全黏结时，基层的拉应力与面层收缩的附加应力会出现应力松弛，使应力减少。在这三种应力叠加作用下，若总应力效应超过面层的抗拉强度，则会导致面层开裂。

对于日气温变化，虽然变化幅度小，但是变化的频率高，基层也会随着日气温变化在其内部出现温度梯度，当傍晚温度降低时，基层上部温度低，下部温度高，导致上部收缩大于下部收缩，出现翘曲变形，反射裂缝进一步发育。

2、荷载型反射裂缝

荷载型反射裂缝一般有以下三个过程，荷载作用于裂缝一侧，裂缝两侧的相对位移加大；荷载作用于裂缝上部，相对位移为0，面层承受弯曲拉应力；荷载驶离时，面层中出现与裂缝相反的剪应力，即两次剪切一次弯拉作用，从而导致反射裂缝。

二、反射裂缝的危害

第一，防水性能下降。路面出现裂缝会使路表水进入路面结构内部，这种不利影响在路基为膨胀土或是湿陷性黄土等对湿度敏感的土质地区更为显著。

第二，路基压应力集中。在反射裂缝部位，裂缝的出现会破坏路面整体性，路面结构被分为板块状，导致荷载不能均匀传递至路基，在裂缝位置，交通荷载将集中向下传递，导致路基顶面压力过大。

第三，路面应力和变形加大。路面结构板体边缘变形和荷载会传递到路面结构内，尤其在基层中将会产生较大的应力和变形，从而缩短路面的使用寿命。

第四，磨耗层沿裂缝破坏。路面磨耗层在车辆、降水、降温等外部因素作用下，骨料沿裂缝出现剥落。

三、工程概况

某公路工程通车运营多年，交通量日益倍增，基于沿线经济发展需要，要进行道路拓宽改造。在路面病害状况调查中发现，路面已出现了裂缝、坑槽等病害，其中裂缝居多。经钻芯取样可知，路面已发生基层反射裂缝，为了有效延缓及控制半刚性基层反射裂缝，减少对沥青路面面层的损害，改善沥青路面的使用性能，决定采用玻纤格栅进行半刚性基层反射裂缝处治。表1为旧路面和设置玻纤格栅加筋层的新路面结构形式对比情况。

旧路面结构形式	新路面结构形式
C15混凝土（20cm）+C15混凝土（20cm）+6%灰土处理的混凝土路面（30cm）	AC-13细粒式沥青混合料（4cm）+AC-20C中粒式沥青混合料（6cm）+玻纤格栅+沥青下封层（1cm）

表1  新旧路面结构形式

1、玻纤格栅的特点及用途

作为一种新型的优质土工基材，玻纤格栅是一种无碱玻璃纤维长丝材料，其编制工艺独特，通过特殊胶材涂抹及覆盖后，可构成一种网状结构。布设玻纤格栅加筋层，可有效防止及抑制基层反射裂缝，其原因在于玻纤格栅具有优异的物理化学特性，其抗拉强度高、延伸率小、无蠕变，且能够与沥青混合料充分融合，具有良好的相容性。同时，玻纤格栅材料耐高温及稳定性好，因此，在施工应用中，能够改善路面结构的应力分布状况，均匀进行荷载传递，改变反射裂缝的应力方向。其主要用途如表2所示。

序号	主要用途
1	玻纤格栅用于旧沥青混凝土路面，可起到加筋增强沥青面层的作用，并用于裂缝等病害防治。
2	抑制基层收缩裂缝病害，避免产生反射裂缝。
3	在路面拓宽工程中，防治新旧结合部位及不均匀沉降引起裂纹。
4	用于有效抑制沉降，应力均匀分布，增强增强强度。

表2  玻纤格栅的主要用途

2、玻纤格栅施工要点

（1）设计要点

第一，粘结固定。玻纤土工格栅加铺施工中，考虑到热沥青粘结性能要比乳化沥青好，因此决定选择热沥青施工。在土工格栅装设时，一般情况下，应先喷洒乳化沥青，随后按照格栅。但热沥青也按照此工序，一方面两者相互黏连，无法有效应对张力作用；另一方面，先喷洒热沥青，若其固结速度快，则会影响粘结效果。为此，决定先进行玻纤土工格栅安装固定，再喷洒热沥青，要求在整个喷洒环节不得出现漏洒现象。热沥青的应用不仅能够有效粘结路面与格栅，充当粘结剂的作用，还能起到路面裂缝封层养护的功能。

第二，面层厚度。根据施工具体情况，在玻纤土工格栅施工中，应在5cm以上控制面层厚度。若重载交通量过大，则需适当增加厚度。沥青路面挠曲疲劳与裂缝的产生过程极为复杂，若层厚较薄，则会严重影响施工效果。

（2）粘层施工

施工前，路面裂缝内的灰尘、杂物等可通过压缩空气彻底清理。要求预先处理路基强度不足处，若裂缝宽度较大，可先通过沥青混凝土进行添堵，坑槽处可则通过冷拌料或热拌料填充，要整平表层，确保铺装玻纤土工格栅时，顺平、均匀。

热沥青喷洒时，与玻纤土工格栅宽度相比，其喷洒横向范围略宽，可多出5~10cm。为保证沥青喷洒均匀，能够充分向格栅底面渗透，提高粘结性能，需合理控制温度，一般路表温度控制在30℃以上，沥青温度控制在150℃以上。因本工程需先固定玻纤土工格栅，再喷洒热沥青，两者接头处，可铺设一层油毡，长度约15m左右，避免因喷洒过度，造成局部泛油等情况。

（3）玻纤土工格栅铺装

按照施工流程完成铺装施工，先将油面清理干净，并做初步整修，保证其平整度。随后通过人工方式进行玻纤土工格栅摊铺，要求先固定好前端格栅，按照梯形方式进行摊铺并固定，待铺装完玻纤土工格栅之后，即可喷洒热沥青，随后将养护料撒布其上，最后摊铺油面。

在整个铺装环节严禁一次摊开长度过长，每幅以5人协作施工即可，其中固定需3人，拉扯、整平需2人，预付一定张力，避免张力不足或松弛。

格栅搭接时，纵横向搭接宽度各有不同，一般纵向搭接宽度需控制在20cm以上，横向搭接宽度控制在15cm以上。按照沥青摊铺方向，纵向接缝前一幅需搭接至下一幅。

铺设玻纤格栅时，要采取相应的固定措施，避免出现褶皱问题，如出现褶皱情况，将会大幅减弱其反射应力吸收能力，从而影响防裂效果。一般可选择铁皮、钢钉进行固定，保证最大限度拉平、拉直玻纤格栅。但在玻纤土工格栅上严禁使用钢钉钉子、锤子直接捶打，若出现钢钉断裂、铁皮松动，需再次进行固定。完成玻纤格栅铺设固定作业之后，可选择胶轮压路机进行初压，保证土工格栅和路表紧密粘结。完成上述施工后，即可进行沥青混凝土面层施工。

（4）碾压施工

初压时，应避免出现路面推移情况，可在1.5~2km/h控制碾压速度。复压施工中选择双轮式压路机，则需控制喷水量，不宜多喷。压路机的振幅、频率均可按照碾压层厚度进行适当调整，该阶段碾压速度可控制在2.5~3.5km/h。终压阶段，每次碾压轮迹重叠宽度控制在20cm以上，碾压速度控制在2.5~3.5km/h，若施工过程中温度下降过快，需及时采取措施，加快进度。

3、玻纤格栅抗裂效果

为了检验玻纤格栅的施工应用情况，可进行玻纤格栅施工段与普通路段进行对比分析，检测道路弯沉值。在道路横断面进行等间距测点设置，共设10个测点，采用贝克曼梁法测两种不同路面的弯沉。所得检测结果如下表3所示。

测点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
普通路段（0.01mm）	7.5	8.9	10.2	7.9	8.2	13.1	13.6	10.5	8.3	13.6
玻纤格栅（0.01mm）	2.9	2.9	3.1	3.2	3.1	3.3	3.1	2.8	3.1	3.1

表3  道路弯沉值检测结果

由此可见，普通路段的弯沉值范围在7.5-13.6，玻纤格栅的弯沉值范围在2.8-3.3，在玻纤格栅铺筑后，可大幅减小路面弯沉，降低路面变形，提高路面的抗疲劳性能和承载力，沥青路面基层抗裂效果良好。

四、结束语

综上所述，玻璃纤维土工格栅是一种用于路面增强、老路补强，加固路基及软土基的优良土工合成材料。在沥青路面反射裂缝处治中，采用玻纤格栅材料，可改善路面结构应力分布情况，有效抑制反射裂缝发生，降低施工及养护成本，延长工程使用寿命。

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