高速公路水泥穩定基層裂縫成因及處治方案

柳海龍，孟叢叢

(1.江西省高速公路投資集團有限責任公司贛州管理中心;2.江西省高速公路投資集團有限責任公司天馳高速科技發展有限公司)

水泥穩定碎石基層適用于新建和改建各級公路的半剛性路面結構，一般位于瀝青混凝土面層和水泥混凝土面板下，是路面結構層承重結構，它具有強度高、水穩定性好的優點。隨著半剛性柔性路面在高等級路面應用越來越多，水泥穩定碎石結構作為半剛性柔性路面基層，得到了越來越廣泛的應用，且取得了較好的效果。雖然水穩施工工藝比較簡單、成熟，但在實際施工操作過程中卻極易產生早期裂縫，而裂縫是影響高速公路瀝青路面壽命的最主要的因素之一。

某在建高速公路設計路面結構形式為:4 cm SMA－13 SBS 改性瀝青表面層+8 cm AC－20 SBS 改性瀝青中面層+10 cm AC－25 下面層+18 cm 水泥穩定碎石上基層+17 cm水泥穩定碎石下基層+20 cm 級配碎石底基層。在基層施工前期，少數路段出現了早期裂縫，項目管理方立即組織人員調查水穩基層裂縫產生原因，并及時安排處理，取得了較好的效果，保證了高速公路的質量。

1 裂縫成因分析

根據水泥穩定碎石基層產生裂縫的原因，裂縫可以分為以下幾種:干縮裂縫、溫縮裂縫、網狀裂縫、縱縫、路基不均勻沉降產生裂縫。通過對出現的裂縫進行分析，發現存在裂縫的路段裂縫間距比較均勻，在對配合比組成情況、原材料、施工過程控制、養生等各方面進行分析后，確定出現的裂縫主要是干縮裂縫。

裂縫產生的因素有以下幾個方面。

(1)裂縫產生的主要因素是水泥穩定碎石混合料的級配偏細，小于0.075 mm 顆粒含量偏高，黃砂用量偏大;水泥穩定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水、碎石集料都有很大的關系。礦石集料表面也要吸附水，集料中的細料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基層施工過程中，含水量越大，蒸發散失的水分就越多。因此就越易產生干縮裂縫。在抽檢的基層粗集料中，石屑1#料(0 ～4.75 mm)小于0.075 mm 顆粒含量是1.12，大于指導0.12，石屑砂當量指標是58.7，比規定小1.3。

(2)水泥劑量控制略偏高現象;混合料在混凝土硬化過程中，水泥與水起水化反應，消耗大量的水分，水泥含量越高，則消耗的水分越多，水泥含量偏高也是導致干縮裂縫的主要原因。有的單位為了加快工期進度和規范要求的取出完整芯樣要求，加大了水泥劑量。

(3)攤鋪碾壓控制不到位;水泥穩定碎石混合料壓實度是保證強度達到標準要求的重要手段之一，壓實度達不到要求，很容易造成強度達不到要求，在應力的作用下產生裂縫。

(4)養生期較短、開放交通過早等現象。由于水分參與了水泥的水化反應，水分的散失將影響其正常的反應，從而影響凝結硬化后形成的強度，基層表面的水分蒸發，極易產生均勻的裂紋。水泥穩定基層是半剛性路面結構，只有2.5～3 MPa 的強度，過早的通過超重車輛會使水穩基層的結構強度受到破壞，產生不規則的小裂縫。

(5)拌和運輸混合料的離析;導致混合料粒徑不均勻，骨料時而偏粗，時而偏細，導致混合料的干密度呈變化狀態，很容易出現壓實度不合格或超過100%的現象。本次共抽檢底基層壓實度6 處，只有2 處滿足要求，有4 處超百。粒料過于粗糙，則粒料間粘結力不足，一旦車輛上路，表面層極容易跑散，使得基層的平整度難以達到驗收標準要求，如果粒料偏細，基層強度難以合格。

2 裂縫處治方案

根據對裂縫產生原因的分析，明確了裂縫的處治原則，確定水泥穩定基層裂縫處治方案。

2.1 裂縫處治的距離基數

裂縫以100 m 為基數，存在15 條及以上橫向裂縫的或連續5 條及以上間距小于5 m 裂縫的，該區域一律返工處理;若存在網裂或分叉的裂縫，左右各延伸5 m 的區域一并進行返工處理;若存在縱向裂縫或不規則的裂縫區域，應對路基一并進行處理。

2.2 裂縫處治方法

水泥穩定碎石下基層選用玻纖格柵進行裂縫處治，水泥穩定碎石上基層選用聚酯玻纖布進行裂縫處治。裂縫處治應根據裂縫的間距、縫寬的不同分別采取以下處理方式。

(1)滿鋪處理。

裂縫間距在12 m 以下的，下基層采用玻纖格柵、上基層采用聚酯玻纖布進行滿鋪處理。聚酯玻纖布幅寬應大于3 m，在AC－25 鋪筑之前處理，可不鋪設下封層。

(2)條鋪處理。

裂縫間距在12 m 以上的，縫寬大于等于5 mm 的，或裂縫發育完全的(裂縫貫通或滿幅存在)的，先采用高滲透乳化瀝青原液灌縫后以聚酯玻纖布條鋪處理，在裂縫出現的位置必須橫向滿幅鋪設，聚酯玻纖布幅寬1.5 ～2 m;縫寬小于5 mm 的，可采用聚酯玻纖布或玻纖格柵條鋪處理。聚酯玻纖布幅寬1.5 ～2 m，玻纖格柵幅寬不小于1.5 m。

2.3 裂縫處治材料技術要求

(1)用于下基層裂縫防治的玻纖格柵材料技術指標應滿足表1 規定，見表1。

表1 玻纖格柵材料技術要求

采用幅寬為1.5 m 的玻纖格柵，玻纖格柵應能耐170 ℃以上的高溫。

(2)用于上基層裂縫處治的聚酯玻纖布(宜為進口)技術指標應滿足表2 規定，用于上基層裂縫處治的聚酯玻纖布浸潤瀝青后技術指標應滿足表3 規定。見表2、表3。

表2 聚酯玻纖布技術指標

表3 浸潤瀝青后聚酯玻纖布技術指標

(3)沉降裂縫處治方法。

在高填方、填挖交界、橋頭臺背回填等位置出現的裂縫，多表現為在相同或不同施工時間內出現左右幅對稱性橫向裂縫或縱向不規則裂縫，且整個結構層全部斷裂，則應按照沉降裂縫進行處理。具體處理方式如下。

①對于上基層未施工段落，下基層出現裂縫的情況，打碎石樁或注漿處理后，在下基層表面鋪設聚酯玻纖布+上基層表面鋪設聚酯玻纖布的方式進行處理。為保證上基層與下基層鋪設位置的對應性，在下基層鋪設時應做好標記。

②對于上基層已施工段落出現裂縫的情況，則宜采取上基層表面鋪設聚酯玻纖布+下面層AC－25 表面鋪設聚酯玻纖布的方式進行處理。為保證上下基層鋪設位置的對應性，在下基層鋪設時應做好標記。

③根據裂縫間距的不同，處治方式與干縮裂縫處治相同。

3 裂縫處治施工工藝

3.1 干縮裂縫處治

(1)清掃基層。

條鋪路段應對裂縫兩側各2 m 范圍進行清掃、吹塵和清洗，路面應保持干燥沒有雜物、塵土和碎石;滿鋪路段應對整個滿鋪段落進行徹底清掃，確保待鋪路段潔凈。

(2)灌縫。

①在基層表面裂縫處開鑿深度不小于2 cm 的“V”槽。

②用森林滅火器吹除裂縫內灰塵。

③所有裂縫的灌縫統一采用高滲透乳化瀝青原液進行灌縫。灌縫應采用多次灌注法，至少應分2 次進行，在第一次灌注后，待其完全破乳下滲后方可進行第二次灌注。灌縫效果應以原液填充飽滿、純瀝青能夠填平裂縫表面為標準。

④在確保裂縫內填充飽滿高滲透乳化瀝青原液后，再將3 ～5 mm 的碎石與瀝青乳液混合填入“V”槽內，保證在鋪筑上層時，裂縫處不出現過多自由瀝青上移現象。

⑤裂縫處理完后，必須待乳液充分破乳、煤油完全蒸發后進行下道工序的施工，一般時間宜在72 h 以上。

(3)噴灑透層油(熱瀝青)。

①對于下基層玻纖格柵處治的路段，在裂縫兩側各0.75 m 范圍內或滿鋪路段，按0.5 kg/m2純瀝青用量噴灑改性乳化瀝青。

②對于上基層如采用條鋪聚酯玻纖布處治的路段，在裂縫兩側各1 m 范圍內，噴灑熱改性瀝青，噴灑量宜為0.6 ～0.8 kg/m2，噴灑溫度宜控制在170 ～180 ℃，聚酯玻纖布幅寬1.5 ～2 m，熱瀝青的噴灑寬度應比聚酯玻纖布寬5 ～10 cm 左右。

③對于上下基層采用聚酯玻纖布滿鋪的段落，應滿熱噴改性瀝青，噴灑量宜為0.8 ～1.0 kg/m2，聚酯玻纖布幅寬大于3 m，聚酯玻纖布縱向搭接寬度為5 ～10 cm。

(4)布設聚酯玻纖布(玻纖格柵)。

①玻纖格柵的布設(條鋪、滿鋪)

條鋪玻纖格柵時將其平鋪在裂縫兩側各不小于0.75 m范圍內;滿鋪玻纖格柵時按照條鋪的工藝進行平鋪。

鋪設玻纖格柵必須與基層粘牢，并用固定器固定。固定器包括固定釘和固定鐵皮。固定釘可用水泥釘、射釘或膨脹螺釘，釘長8 ～10 cm，膨脹螺釘直徑為6 mm;固定鐵皮可用厚1 mm、寬3 cm 的鐵皮條。

②聚酯玻纖布的布設(條鋪、滿鋪)

熱瀝青灑布完成后，立即采用人工鋪設聚酯玻纖布，鋪設玻纖布后，利用膠輪壓路機快速碾壓1 ～2 遍，以保證與水穩基層貼合緊密;鋪設完成后對道路進行交通管制。

(5)返工處理。

對于需返工處理段落，應積極對已鋪筑的基層進行銑刨，清理干凈重新進行鋪筑。

3.2 沉降裂縫處治

沉降裂縫的處治統一采用聚酯玻纖布處理，處治工藝與干縮裂縫處治相同。

上基層施工:下基層表面裂縫處治完畢后應立即進行上基層施工。上基層施工時應首先將玻纖格柵(聚酯玻纖布)上的雜物進行清掃，然后按《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)進行基層施工。

下封層施工:

(1)上基層表面裂縫處治完畢后應立即進行下封層施工。

(2)上基層采用聚酯玻纖布滿鋪的路段可不設下封層。

(3)下封層施工時應首先將聚酯玻纖布上的雜物進行清掃，然后按《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40—2004)進行下封層施工。

4 結 語

(1)為減少基層裂縫，應做到三個控制。在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量;在減少含泥量的同時，限制細集料、粉料用量;根據施工時氣候條件限制含水率。施工中要求合成集料級配中0.075 mm 以下顆粒含量不宜大于4%，含水率不宜超過最佳含水率的1%。

(2)水泥穩定碎石7 d 浸水無側限抗壓強度應按設計圖紙要求，并在確保7 ～14 d 取芯基本完整的情況下盡量采用底限。

［1］李建鑫.淺析水泥穩定碎石基層裂縫產生原因及防治方法［J］.科技信息，2007.

［2］江西省高速公路項目標準化管理指南(規范化施工標準)，2011.

［3］江西省高速公路施工質量控制要點，2011.

［4］公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40－2004)［S］.