S309線臨夏至大河家公路水泥穩(wěn)定碎石基層的預切縫技術(shù)的嘗試

吳平

（甘肅省甘南公路管理局，甘肅 甘南州747000）

S309線臨夏至大河家公路水泥穩(wěn)定碎石基層的預切縫技術(shù)的嘗試

吳平

（甘肅省甘南公路管理局，甘肅 甘南州747000）

水泥穩(wěn)定級配碎石基層是良好的基層結(jié)構(gòu)，但水泥穩(wěn)定基層里的水泥收縮作用導致結(jié)構(gòu)層本身產(chǎn)生裂縫幾乎是一種通病，如何防治水泥穩(wěn)定碎石基層的反射裂縫。在S309線臨夏至大河家公路改建工程的基層施工通過預切縫技術(shù)預防反射裂縫進行了嘗試。

水泥穩(wěn)定碎石基層；反射裂縫；預切縫技術(shù)

水泥穩(wěn)定級配碎石基層是良好的基層結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是具有較高的抗壓、抗彎拉性和良好的水穩(wěn)性等。隨著甘肅公路交通建設事業(yè)的發(fā)展和“十三五規(guī)劃”的實施，水泥穩(wěn)定碎石基層在高等級公路的路面結(jié)構(gòu)設計中廣泛的采用。但是這種半剛性基層有種結(jié)構(gòu)缺點，由于水泥穩(wěn)定碎石基層里的水泥收縮作用導致結(jié)構(gòu)層本身產(chǎn)生裂縫并反射到瀝青面層上，幾乎是一種通病。路面反射裂縫大大增加了運營期養(yǎng)護及修補費用，由于路面有裂縫，也是導致甘肅省許多高等級路面早期水破壞的重要原因之一。因此如何防治水泥穩(wěn)定碎石基層的各種反射裂縫，已成為路面設計和施工中急待解決的問題，就此問題，筆者在S309線臨夏至大河家公路改建工程的基層施工通過預切縫預防橫向裂縫進行了嘗試。

S309線臨夏至大河家二級公路是從臨夏市通往青海的交通要道，全線海拔在2000m以上，地質(zhì)和氣候復雜惡劣。路線起點為臨夏市，途經(jīng)紅臺鄉(xiāng)、營灘鄉(xiāng)、癿藏梁、終點大河家鎮(zhèn)。全線路面設計為20cm厚度水泥穩(wěn)定砂礫底基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石基層+5cm（AK-16）瀝青碎石下面層+3.5cm（AC-13）瀝青混凝土上面層。除別藏梁段（約3km）因隧道未通，沒有鋪筑路面結(jié)構(gòu)層，其他大部分路段2012年一年時間完成大部分基層和面層施工任務。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層橫向裂縫的問題

在2012年的路面施工中，加強管理和嚴格按照規(guī)范施工、重點加強原材料控制和質(zhì)量控制、如降低小于0.075mm的含量和控制水泥含量及含水量等。但一年半以后及2013年8月觀察，面層上出現(xiàn)了水泥穩(wěn)定碎石基層的反射裂縫，在詳細觀測的K16-K17段（1km路段）平均10m一道橫向裂縫，經(jīng)查看該段施工資料和實驗資料，水泥和原材料質(zhì)量檢驗合格，水泥劑量平均值為5.2%，設計水泥劑量5.0%，實際水泥劑量符合規(guī)范要求。2012年4月施工，氣溫正常在20℃左右。該路段屬于改線路段，能夠封閉交通，基層能有良好的養(yǎng)生條件。對裂縫詳細觀測，縫寬基本不超過1mm的裂縫，發(fā)現(xiàn)這類裂縫具有一定的不規(guī)則性，占據(jù)了裂縫總數(shù)的大部分。對5處裂縫處鉆芯觀測，基本裂縫貫穿基層厚度。

2 目前處理水泥穩(wěn)定碎石基層的方法和思路

目前我們國家圍繞著這一課題進行許多研究工作，但總的來說主要是從兩個方面著手：一是從基層施工本身考慮，主要是合理降低水泥的摻用量和粒料的良好級配、并且在拌合和鋪筑過程中嚴格控制含水量、使其接近最佳含水量，以盡可能的減少裂縫；二是從設計著手，采用增加過渡層、增加瀝青混凝土路面厚度，使這種基層反射裂縫不反射到瀝青面層來，比如將半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層改成瀝青穩(wěn)定碎石基層或在基層上鋪設一定厚度的碎石過渡層的方法，都屬于這方面的研究成果，這些方法對防裂縫具有徹底性，效果很好，但前期投資和總成本費用較高。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層進行預切縫技術(shù)的嘗試

根據(jù)本項目實際情況，經(jīng)監(jiān)理同意和業(yè)主批準，項目部在2013年10月鋪筑的K23-K24段水泥穩(wěn)定碎石進行預切縫技術(shù)，嘗試預防水泥穩(wěn)定碎石基層的橫向裂縫。

由于水泥穩(wěn)定級配碎石基層使用的設計水泥劑量為5%左右，這種水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)因其抗壓強度較高，同時受原材料及含水量等不均勻性因素的影響較大。經(jīng)查詢相關(guān)資料和咨詢專家。預切縫技術(shù)的切縫的布設以橫縫為主，間距20m，貫穿整個水穩(wěn)碎石基層寬度。縫深一般為基層厚度的1/3左右即20cm厚度的水泥穩(wěn)定基層切縫深度7cm，縫寬0.5cm，切割時間選擇水泥穩(wěn)定碎石基層完工一周內(nèi)，以切割時切口不形成松散但又不致于強度過高不易切割為適度。切割完成后對切縫采用熱改性瀝青及時灌縫處理，灌滿全部切割深度。基層切縫后，切縫雖有瀝青填料填充，但從受力角度來分析，它依然是基層中受力最弱的環(huán)節(jié)。另外，基層被切割后分成了許多板塊，有損于其整體性能。為了彌補這方面的不足，并且防止基層裂縫反射到面層上，灑鋪透層前，在切縫處鋪設1m寬土工布（切縫兩側(cè)各50cm范圍內(nèi)）。

3.1 預切縫施工工藝及操作要點

施工放樣→切縫→切縫清理→灌縫→鋪設土工布→灑布透層→面層施工。

1）施工放樣。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工完成一周內(nèi)，以20m整樁號為準進行放線并做好標記。

2）切縫。使用切割機對水泥穩(wěn)定碎石基層切縫，縫深為基層厚度的1/3，縫寬0.5cm。切縫防裂施工的關(guān)鍵設備是切割機，施工時最好選用高強度合金鋼片的新型混凝土切割機械，這樣既可加快進度，又可降低工程成本，取得更好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

3）切縫清理。切縫完成后對縫內(nèi)的小石子和石粉等雜物進行清理（可使用高壓氣泵等）。

4）灌縫。切縫采用空氣壓縮機配合毛刷清理干凈，再使用灌縫車將熱改性瀝青進行灌縫，灌縫要飽滿。

5）土工布及鋪設。灑布透層前在預切縫位置鋪設土工布寬度為1m（切縫兩側(cè)各50cm范圍內(nèi)）。采用錨固法施工。先將一段用鋼釘固定住，并將土工布拉緊，每隔1m固定一排釘子。

6）質(zhì)量檢查。基層符合質(zhì)量檢驗評定標準各項指標，養(yǎng)生期不少于7d，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗收認可。切縫內(nèi)無灰塵、砂粒，切縫兩側(cè)各100cm內(nèi)無污染，灌封飽滿。土工布固定牢固、平整、無皺褶，無卷邊、卷角現(xiàn)象。

3.2 后期觀察結(jié)果

瀝青下面層鋪設完成1周后，在瀝青下面層的切縫處鉆芯取樣，從瀝青面層鉆芯的試件上來看，土工布在水泥穩(wěn)定基層與瀝青下面層粘接較好，能夠起到縱橫抗拉作用，而且對瀝青下面層鋪筑過程和平整度沒有影響，整個試驗過程較順利。

一年后即2014年10月對預切縫技術(shù)處理的試驗段觀測，平均約50m到100m出現(xiàn)一道反射裂縫。對裂縫處鉆芯檢測，發(fā)現(xiàn)裂縫在基層厚度范圍內(nèi)沒有貫通，另裂縫位置基本都在預切縫位置上。

4 結(jié)論

從試驗成果來講，主要達到了以下目的：即水泥穩(wěn)定碎石基層反射裂縫的部位就在我們預切縫的位置，其余部位無裂縫；由于觀測時間較短，目前來看，降低了裂縫的出現(xiàn)，從10m出現(xiàn)裂縫到50m出現(xiàn)一道，而未切縫段落的裂縫則是無規(guī)則的，長度較短，從某種意義上講裂縫是可控的。

1）切縫時間的掌握，是影響裂縫的主要因素。切縫的設置首先表現(xiàn)在要選取合適的時間上，切縫過早難以施工并且也會影響水穩(wěn)層的整體性能，切縫過遲會由于約束力的而出現(xiàn)裂縫。

2）根據(jù)原始實驗數(shù)據(jù)整理，應加強原材料的質(zhì)量控制，原材料不合格，細集料的含土量大極易形成裂縫。因此，要加強原材料質(zhì)量控制和施工工藝管理，同時在鋪筑瀝青混凝土面層前，要做好水泥穩(wěn)定層的養(yǎng)護工作。

路面工程中水泥穩(wěn)定碎石基層反射裂縫是不可忽視的一種病害，綜上所述。為避免和減少水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)反射裂縫，要從級配控制、水泥用量和原材料的含泥量、壓實度和碾壓時的最佳含水量，同時注意養(yǎng)護工作，盡可能減少水穩(wěn)層的反射裂縫發(fā)生。同時采取水泥穩(wěn)定碎石基層的預切縫技術(shù)，能有效減少水泥穩(wěn)定碎石基層中出現(xiàn)的反射裂縫現(xiàn)象。

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