淺談水泥穩定砂礫土底基層裂縫的探討和防治

摘要：水泥穩定砂礫土底基層具有半剛性基層的特點，本文對其產生裂縫進行探討，并重點在施工方面提出防治要點。

關鍵詞：底基層 裂縫 防治

水泥穩定砂礫土具有強度高、水穩性好、整體性強、較經濟和料源廣等優點，被廣泛地運用在公路工程建設中，而工后產生裂縫是其最大的缺點，就開裂的原因大致可分為干縮裂縫、溫縮裂縫、荷載型裂縫、路基沉降引起的裂縫和幾者共同作用的裂縫等。我們在磁左公路固鎮至晉冀段改建工程第四標段的水泥穩定砂礫土底基層的施工中，認真分析水泥穩定砂礫土裂縫產生的機理，在施工中針對性的進行防治，路面裂縫得到有效控制取得了良好的效果，下面就裂縫產生的原因逐一進行探討和分析。

1 裂縫產生機理和其影響因素

1.1 干縮裂縫。水泥與天然砂礫土和水拌和壓實后，由于水分蒸發和混合料內部發生水化作用等，引起水泥穩定砂礫土結構層產生體積收縮。當收縮產生的內應力大于水泥穩定砂礫土結構層的抗拉應力時，水泥穩定砂礫土結構層就會產生開裂。干縮裂縫的發生和塑性指數及混合料的水泥劑量、細集料含量、砂礫土的礫石含量、成型時的含水量及失水量、暴露和養生的時間、密實度等都有聯系。

1.1.1 砂礫土的類型。砂礫土中含有粒徑在0.425mm以內的顆粒越多、塑性指數及線收縮越大的砂礫土用水泥穩定后就會出現明顯的干縮，受齡期的影響作用也較大。

1.1.2 混合料的水泥劑量。在一定的水泥劑量范圍內，水泥穩定砂礫土的強度隨水泥劑量的增加而增加，而水泥穩定砂礫土的干縮應變開始隨水泥量的增加而減少，然后又逐漸增加，存在一個干縮應變最小的最佳水泥劑量。水泥劑量宜控制在4%~6%之間，水泥劑量對塑性較大的砂礫土影響較大。

1.1.3 成型時的含水量、密實度。含水量較大、密實度較低干縮應變就大。含水量應控制在最佳含水量+1%范圍內。

1.1.4 養生時間的長短。一般情況下需要經過7天的養生，如果適當延長養生時間，就可以提高結構層的抗拉應力，從而使增加裂縫間距，有效避免或減少裂縫的產生，但也會使裂縫寬度增加。

1.1.5 暴露時間的長短以及失水量。如果失水量不超出規定的范圍，干縮系數就很小，但如果超出了規定的范圍，干縮系數就會驟然增大，當失水量維持在一定程度上，干縮系數又變小。完成養生工作后，如果長時間暴露，就會增大失水量和干縮應變。

1.2 溫縮裂縫。溫縮裂縫是由水泥穩定砂礫土層內固相物質自身的溫縮和由于結構層內水的溫縮而對結構層的收縮二者共同作用的結果。溫縮裂縫有兩種形成機理，一種是低溫裂縫，另一種是溫度疲勞裂縫，溫縮裂縫的產生主要與砂礫土中土的含量、結構層的含水量和水泥劑量等內在因素有關外，還與環境溫度變化、施工時的溫度、密實度等外在因素有關。

1.2.1 砂礫土的中土的含量。在水泥穩定砂礫土結構層內，水的溫縮性（在大于4℃時）＞土的溫縮性＞膠凝體的溫縮性＞礫石的溫縮性，若增大砂礫土中的含土量，就會相應增加混合料的溫縮系數，溫度降低的條件下，溫縮系數受到含土量的影響就越明顯。

1.2.2 結構層的含水量。達到最佳含水量時，結構層的溫縮受到水的溫縮的影響程度很深，同時，結構層的溫縮系數也達到最大值。

1.2.3 環境溫度變化。結構層溫縮在很大程度上受到環境溫度變化的影響，嚴重時比干縮變化的影響作用還要大。

1.2.4 施工成型時的溫度、密實度。施工時的溫度越高，成型時的體積在溫度變化時其溫縮效應最大，若結構層收縮，這個地方就很容易開裂。

1.3 荷載型裂縫。荷載型裂縫包括疲勞荷載型裂縫和瞬時荷載型裂縫。它與結構層厚度、結構層的彈性模數、行車的速度及荷載、路基的彈性模數等有關。

1.3.1 結構層厚度。結構層越厚，荷載傳遞至底部就會增加受力面積，拉應力隨著底部壓強的減小而減小。

1.3.2 結構層的彈性模數。結構層彈性的下降幅度隨著其彈性模數的增大而減小，結構層底部的拉應隨著底部變形的縮小而變小。

1.3.3 行車的速度及荷載。行車的荷載越大，對結構層產生的下沉越大，行車時速度越大，對結構層產生的推力越大，結構層內產生的拉應力越大。所以，結構層的養生期間禁止車輛通行，允許養生灑水車正常工作，灑水車應控制行車速度。

1.3.4 路基的彈性模數。如果增加路基的彈性模數，路基受力就不會有明顯的下降，結構層的下降幅度也因此而變小，隨之也會減小結構層產生的拉應力。

1.4 路基沉降引起的裂縫。由于路基不均勻沉降，產生裂縫。它與路基填筑有關。

2 裂縫的施工防治

針對裂縫產生的原因在施工時要做好如下施工控制，就能起到減少裂縫的作用。

2.1 路基施工方面。嚴格按規范要求做好路基壓實，對軟基、填挖交界處、臺背回填等特殊路段要特別控制。

2.2 路面施工方面

2.2.1 對砂礫土中所含細集料的塑性指數及含量進行控制，以使水泥穩定砂礫土內的粘土含量降低。通過0.075mm篩孔的顆粒的含量不應超出5%~7%的范圍，細土的塑性指數最好在3以內，若塑性指數或細土太大，則用部分粉煤灰或0~5mm石屑代替，或先用石灰處治。

2.2.2 水泥用量不要超過6%的合理范圍，滿足強度要求后，將水泥劑量將至最低，但要保證不低于4.0%。

2.2.3 鋪筑路面前先要對路基灑水濕潤，保證水泥穩定砂礫土底基層底部混合料不出現失水失效的問題，且要根據要求設計有效結構層的厚度。

2.2.4 路基上松散的浮土清理干凈，以防發生路基反彈及薄層貼補的問題。運用“圓洞方補法”來處理松散和反彈的路基，也就是將全部的松散和反彈區挖除成矩形，至少挖10cm的深度，在利用上層結構層材料或同層材料回填、壓實。

2.2.5 施工組織合理、工序銜接緊湊，注意摻水拌制到碾壓成型的時間，保證結構層的具備足夠的強度及密實度。

2.2.6 在拌和及碾壓兩個環節，注意含水量的控制，成型時，含水量應該為最佳含水量，往往按照天氣狀況劃分時間段來確定混合料含水量的增或減。

2.2.7 混合料要均勻拌和，混合料中的水泥應該均勻分散，否則抗拉力及強度無法滿足要求，這個地方就容易開裂。

2.2.8 碾壓后的養生工作應該及時進行，確保結構層有最夠的含水量，盡量避免暴曬變干而引起開裂。

2.2.9 嚴格控制車輛通行。養生階段禁止車輛通行，但允許灑水車正常工作，尤其是養生階段的前2天，應該對行車嚴加控制，灑水車也要通過側噴灑水養生。完成養生工作后，要按照強度的相關規定限制施工車輛加速及載重。

2.2.10 結束養生工作后，要及時進行上層結構層的鋪筑，以免水泥穩定砂礫土中水分很快蒸發，還應該降低溫差對結構層的影響，防止溫縮裂縫及干縮裂縫的發生。如不能及時開始上層結構層的鋪筑工作，就需要根據天氣狀況灑水養護，以防因暴曬引起水分缺失。

參考文獻：

[1]杜峰敏，李成河.水泥穩定砂礫半剛性基層材料冰凍耐久性的研究[J].黑龍江工程學院學報;2006年03期.

[2]于衛海.水泥穩定砂礫基層組成設計及施工[J].森林工程;2002年04期.