公路水泥穩(wěn)定碎石路面基層常見病害的產(chǎn)生機(jī)理與防治措施

韓昊，劉大超

（1中交二航局第二工程有限公司，重慶 630042；2重慶交通大學(xué) 材料學(xué)院，重慶 400074）

0 引言

道路特性為條帶-片狀-板體結(jié)構(gòu)，路面基層是構(gòu)成板體結(jié)構(gòu)體系中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層，它對車輛動荷載的承載與傳遞、對雨水及路表水的封堵、保護(hù)土基不被濕軟等起著極其重要的作用。路面基層的種類較多，如柔性基層、半剛（柔）性基層、剛性基層等，以無機(jī)材料[2]作為膠凝材料的基層稱作半剛性基層，如水泥穩(wěn)定粒料、水泥穩(wěn)定土、二灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定工業(yè)廢渣等，水泥穩(wěn)定碎石路面基層是其結(jié)構(gòu)層之一，由于可以因地制宜就地取材、造價低廉、施工簡便、質(zhì)量易于控制，所以在公路建設(shè)中廣泛應(yīng)用于各類等級公路路面基層。水泥穩(wěn)定碎石路面基層的施工質(zhì)量好壞，直接對道路的使用壽命起著決定性作用。如何有效控制水泥穩(wěn)定碎石路面基層質(zhì)量[3]，防止反射裂縫的發(fā)生而破壞路面結(jié)構(gòu)，是每一個公路建設(shè)技術(shù)人員需要首先考慮的內(nèi)容。

1 水泥穩(wěn)定碎石路面基層的常見病害及產(chǎn)生機(jī)理

水泥穩(wěn)定碎石路面基層的常見病害有橫向裂縫、縱向裂縫、不規(guī)則裂縫、表層散粒、拌合不勻（干濕交替）、沉降等類型。其中橫向裂縫和不規(guī)則裂縫一般定性為收縮（溫縮、干縮）裂縫。橫向裂縫和不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生機(jī)理有可能使用了不滿足 《公路路面檢測施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F20規(guī)定的原材料、配合比設(shè)計不科學(xué)（砂率過大、膠凝材料用量過多）、施工工藝差（原材料計量不準(zhǔn)、攪拌不均勻、攤鋪碾壓不及時、碾壓方式不正確等）、施工期溫差過大、養(yǎng)護(hù)方法不正確不及時、路基頂面凹凸不平，鋪筑的路面基層厚薄不均，在溫度應(yīng)力作用下在較薄處產(chǎn)生應(yīng)力集中而使其開裂等原因造成；縱向裂縫和沉降錯臺一般發(fā)生在填方路基的半填半挖路段，由于路基施工質(zhì)量不滿足《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10之規(guī)定要求，填料粒徑和厚度過大使壓實(shí)度[4]不滿足規(guī)范要求，路基不均勻沉降而導(dǎo)致路面基層裂縫的產(chǎn)生；水泥穩(wěn)定碎石中的各種材料屬于無機(jī)材料，表層散粒是無機(jī)材料屬性所致，在膠凝未凝結(jié)硬化之前，因重力作用，大顆粒快速向下移動，在攤鋪碾壓時形成離析現(xiàn)象，表層散粒而未形成板體，這種散粒現(xiàn)象一般只有3～6cm厚（約兩顆碎石疊加后的厚度）；干濕交替現(xiàn)象是因混合料拌合設(shè)備、拌合方式及拌合時間不足而導(dǎo)致拌合不均，攤鋪碾壓后局部路面基層出現(xiàn)干濕交替，潮濕處膠凝材料缺失，路面基層無法形成板體，工后容易出現(xiàn)推移、坑槽等病害。

2 水泥穩(wěn)定碎石路面基層常見病害的維修處治

2.1 橫向裂縫和不規(guī)則裂縫的處治

橫向裂縫和不規(guī)則裂縫均屬于收縮裂縫，該裂縫可能是貫穿性裂縫或未貫穿裂縫，對于路面基層的任何裂縫必須進(jìn)行處理，否則，容易形成反射裂縫而導(dǎo)致路面破壞。處治的方式：以裂縫為中心，在其兩邊分別開挖寬度約10cm左右、深度約攤鋪層厚度的二分之一（10～12cm深）的“V”字型槽，將該槽沖洗干凈，涂刷水泥漿后用與原配合比相同的混合料分層回填夯實(shí)，然后覆蓋養(yǎng)護(hù)。對橫向裂縫和不規(guī)則裂縫嚴(yán)禁采用挖垂直溝槽的方式處治，這樣處治可能造成兩條垂直且貫穿縫隙，從而導(dǎo)致雨水順著縫隙向下滲漏而破壞路基；更不可以挖成垂直溝槽后澆筑水泥混凝土，因為這種溝槽屬于條帶狀，水泥混凝土凝結(jié)硬化時會收縮而形成若干條貫穿性縫隙，雨水滲漏至路基導(dǎo)致路面基層和路面結(jié)構(gòu)破壞。

2.2 縱向裂縫和沉降錯臺的處治

縱向裂縫和沉降錯臺一般發(fā)生在填方路基的半填半挖路段，可能是因為路基施工[5]質(zhì)量較差，填料粒徑和填筑厚度過大、壓實(shí)度不足而使路基不均勻沉降而導(dǎo)致路面基層開裂。對于縱向裂縫和沉降錯臺的處治，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況分析路基沉降（或失穩(wěn)）產(chǎn)生的原因，提出對路基穩(wěn)定性進(jìn)行加固處理的方案，對路基加固處理后再對路面基層進(jìn)行裂縫處治。

2.3 路面基層表層散粒的處治

水泥穩(wěn)定碎石中的材料屬于無機(jī)材料，新拌合的水泥穩(wěn)定碎石混合料，在膠凝材料未凝結(jié)硬化之前，因地心重力作用，攤鋪碾壓時大顆粒快速向下或向前移動，形成粗細(xì)骨料分離，這種狀態(tài)稱為離析現(xiàn)象，或稱為“散粒窩”，即表層散粒而未形成板體，這種現(xiàn)象一般只有3～6cm厚（約兩顆碎石疊加后的厚度），其下部已碾壓密實(shí)。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)離析時，立即用混合料撒布在上面，用方口鏟將表層粗顆粒掠走，細(xì)料填充到散粒顆粒中，碾壓密實(shí)形成密實(shí)板體；若施工時未發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水泥凝結(jié)硬化后不可再用該方法處理，那樣會破壞原水穩(wěn)層結(jié)構(gòu)，可采用稠度小于30s的水泥漿潑灑在“散粒”處，將其固結(jié)，待凝結(jié)硬化后即可進(jìn)行下道工序施工。

2.4 干濕交替現(xiàn)象的處治

水泥穩(wěn)定碎石中的水泥量僅為混合料總量的3%～6%，即每立方米80～120kg/m3，若混合料拌合設(shè)備功能不滿足或拌合時間不足而導(dǎo)致拌合不均，攤鋪碾壓后局部路面基層出現(xiàn)干濕交替（白癜風(fēng)狀），潮濕處為粗細(xì)集料中膠凝材料缺失，路面基層無法形成板體，工后容易造成路面推移、坑槽等病害。對于這類病害應(yīng)畫出潮濕區(qū)域，徹底清除不密實(shí)處的混合料，重新按原配合比配制混合料攤鋪碾壓密實(shí)，并保濕養(yǎng)生。

3 水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 路床質(zhì)量控制

路床作為道路的載體，既要承擔(dān)其上路面面層和基層的自重，還要承擔(dān)車輛動荷載，該結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞直接影響道路的行車舒適度、行車安全性和耐久性。在鋪筑路面基層前對路床的壓實(shí)度、平整度、彎沉值、幾何尺寸等進(jìn)行全面檢測，尤其是平整度應(yīng)作為主控指標(biāo)控制，防止路基凹凸不平使路面基層薄厚不均而導(dǎo)致裂縫的發(fā)生，確保路面基層的質(zhì)量。

3.2 原材料控制

水泥穩(wěn)定碎石中的水泥[6]或其他膠凝材料、砂、石[7]、水是構(gòu)成路面基層的主要材料，這些材料中的任一種材料不滿足規(guī)范要求，均可能造成路面基層不合格。水泥宜選用≤42.5級水泥；細(xì)集料最好采用中砂，細(xì)度模數(shù)Mx控制在2.6～3.0之間；碎石宜選用連續(xù)級配即為4.75～26.5mm之間，其他指標(biāo)滿足《公路路面檢測施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F20規(guī)定要求；拌合用水采用滿足《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749之規(guī)定要求。

3.3 拌合、攤鋪、碾壓工藝控制

3.3.1 拌合設(shè)備

水泥穩(wěn)定碎石中水泥用量較少，拌合時應(yīng)采用強(qiáng)制式拌合設(shè)備進(jìn)行拌合，并根據(jù)設(shè)備類型確定拌合時間長短。每次拌合前應(yīng)檢查其計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行工作。

3.3.2 攤鋪與碾壓

水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層攤鋪時宜采用攤鋪機(jī)連續(xù)、均勻攤鋪。若多層結(jié)構(gòu)最好采用連續(xù)式疊加攤鋪，一次性成型，使結(jié)構(gòu)形成一個整體。攤鋪厚度不得小于16cm、不宜大于23cm，否則，無法碾壓密實(shí)。攤鋪后在水泥初凝前必須碾壓密實(shí)（以每一作業(yè)班第一盤料拌合加水計時），施工技術(shù)人員現(xiàn)場隨時查看施工質(zhì)量，控制碾壓速度和碾壓方式，對發(fā)現(xiàn)的“離析窩”現(xiàn)象及時補(bǔ)料填充并碾壓密實(shí)；在施工過程中測量人員用方格網(wǎng)控制標(biāo)高和平整度，試驗檢測人員及時檢測壓實(shí)度和無測限抗壓強(qiáng)度試件制作。

3.3.3 養(yǎng)生、局部缺陷處理及交通管制

水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪碾壓結(jié)束后應(yīng)立即檢查其外觀質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷應(yīng)及時進(jìn)行修補(bǔ)，確保其鋪筑的路面基層滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求；碾壓結(jié)束后應(yīng)盡快采用薄膜覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不少于14d，在養(yǎng)生期間經(jīng)常檢查其是否薄膜覆蓋完好，若有薄膜破損或未覆蓋應(yīng)及時修復(fù)。由于新鋪筑的路面檢查強(qiáng)度很低，在養(yǎng)生期間嚴(yán)禁一切車輛通行，防止結(jié)構(gòu)體破壞或表層散粒。

4 結(jié)論

水泥穩(wěn)定碎石路面半剛性基層因其諸多優(yōu)越性，被廣泛應(yīng)用于各等級公路路面基層。作者通過多年的工作經(jīng)驗，總結(jié)提出了簡便易作、切實(shí)可行的水泥穩(wěn)定碎石路面基層常見病害的處治方法，同時，提出了施工質(zhì)量過程控制要點(diǎn)，可減少道路病害的發(fā)生，延長道路的使用壽命和維修周期。