高速公路水穩(wěn)基層裂縫成因及防范措施

龍良輝

（江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330069）

基層施工是構(gòu)成高速公路整個(gè)施工體系的重要部分，其中又以裂縫防治尤為關(guān)鍵。受原材料質(zhì)量、技術(shù)方案、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素的共同作用，基層容易產(chǎn)生不同程度的裂縫，在降低整體美感的同時(shí)還會(huì)對(duì)基層質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，甚至?xí)萍s后續(xù)面層的施工作業(yè)。對(duì)此，針對(duì)基層裂縫成因展開(kāi)探討，為之采取針對(duì)性處理措施極具必要性。

1 工程概況

萍鄉(xiāng)至蓮花高速公路位于江西省萍鄉(xiāng)市，文章重點(diǎn)針對(duì)A1標(biāo)段施工作業(yè)展開(kāi)探討。該段起于K0+018.177萍鄉(xiāng)市經(jīng)開(kāi)區(qū)，最終到達(dá)K8+600里善村，總長(zhǎng)度為8.6km。根據(jù)區(qū)域內(nèi)車(chē)輛通行要求，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，采取整體式路基形式，寬25.5m，主要由行車(chē)道、中間帶、硬路肩等部分構(gòu)成。

2 路面裂縫情況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果得知，K7+220～K7+247左幅中面層存在質(zhì)量問(wèn)題，該處出現(xiàn)1道長(zhǎng)27m的裂縫，總體寬度介于1～2cm，并表現(xiàn)出持續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)；K11+130～K11+345右幅基層分布有大量裂縫，橫縱裂縫共計(jì)27道，長(zhǎng)度不同，均介于13～29m；K16+400左幅下面層形成了長(zhǎng)度為13.4m的裂縫，各處長(zhǎng)度介于4～11m。

基于鉆芯取樣的方式分析裂縫實(shí)際情況，得知K16+400處的裂縫表現(xiàn)出上下層明顯粘連的現(xiàn)象，但所得芯樣完整性較好，級(jí)配優(yōu)良，可以明顯看到相同斷面產(chǎn)生了上下層裂縫。

3 在建高速公路水穩(wěn)基層裂縫成因

3.1 荷載裂縫成因

伴隨車(chē)輛的持續(xù)運(yùn)行，車(chē)輪會(huì)與路基發(fā)生不間斷的接觸，隨之加大了基層底部拉應(yīng)力，若遇到大量超限荷載，將明顯提升拉應(yīng)力值，甚至?xí)笥诨鶎涌估瓘?qiáng)度，隨之出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，并由底部逐步向上擴(kuò)展。

3.2 溫度裂縫成因

因現(xiàn)場(chǎng)溫度下降，致使基層材料發(fā)生不同程度的體積收縮現(xiàn)象，在其作用下易在薄弱處產(chǎn)生裂縫，若缺乏及時(shí)的處理措施，會(huì)明顯加劇裂縫的擴(kuò)張，嚴(yán)重影響到道路質(zhì)量。

3.3 干縮裂縫成因

干縮裂縫主要發(fā)生于水泥穩(wěn)定碎石基層中，若該結(jié)構(gòu)的水分不夠充足，當(dāng)處于失水狀態(tài)時(shí)極容易產(chǎn)生裂紋。以基層施工后期最為典型，因溫度的作用，將明顯提升水分流失率，隨之出現(xiàn)水穩(wěn)基層缺水現(xiàn)象，逐步表現(xiàn)出體積縮小的趨勢(shì)，整個(gè)變化過(guò)程具有階梯特性，在此環(huán)境下干縮裂縫隨之產(chǎn)生[1]。此外，在整個(gè)混合料構(gòu)成中，以水泥的含量最大，因此對(duì)水分的需求量也相對(duì)較大，若缺乏足夠的水分，將產(chǎn)生干縮裂縫現(xiàn)象。

3.4 施工裂縫成因

若基層施工中所用材料不滿(mǎn)足質(zhì)量要求，或是缺乏合理的檢測(cè)手段，將會(huì)對(duì)基層質(zhì)量造成影響，常見(jiàn)有厚度不合理、水泥用量偏多等，此時(shí)水穩(wěn)基層也容易出現(xiàn)裂縫。

3.5 基層原因引起裂縫

以路基填筑施工為例，未嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范展開(kāi)回填作業(yè)，如缺乏開(kāi)挖臺(tái)階處理，后續(xù)碾壓過(guò)程中效果欠佳，伴隨車(chē)輛產(chǎn)生的大量荷載，加之結(jié)構(gòu)存在一定自重，容易出現(xiàn)路基沉降現(xiàn)象，隨之產(chǎn)生裂縫。對(duì)此，技術(shù)人員針對(duì)互通匝道取樣，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)基層與底基層兩部分出現(xiàn)了明顯平行錯(cuò)開(kāi)現(xiàn)象，且存在滑動(dòng)面，引發(fā)此類(lèi)問(wèn)題的原因主要源自?xún)煞矫妫绰坊鶑?qiáng)度不足以及發(fā)生了不均勻沉降。基于銑刨的方式得知，部分基層呈現(xiàn)出松散狀的特點(diǎn)，難以形成密實(shí)的板體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明該處所用材料的配比缺乏合理性，且養(yǎng)護(hù)作業(yè)未做到位。裂縫示意圖如圖1所示。

圖1 裂縫示意圖

4 高速公路水穩(wěn)基層裂縫防治措施

4.1 加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制

（1）確定合適的水泥凝結(jié)時(shí)間，此處選擇的是緩凝水泥，基于此材料的特性，初凝時(shí)間應(yīng)＞4.5h，終凝時(shí)間應(yīng)＞6h；（2）通過(guò)試配的方式掌握工藝參數(shù)，如強(qiáng)度等級(jí)、劑量等，形成工藝參數(shù)后為后續(xù)的施工作業(yè)提供指導(dǎo)；（3）注重對(duì)粗細(xì)集料的質(zhì)量控制，需通過(guò)機(jī)制碎石的方式獲得粗集料，要求各顆粒之間具有優(yōu)良的茹結(jié)力，并確保含泥量的合理性，以便提升水泥與石子的結(jié)合效果，有效避免開(kāi)裂現(xiàn)象，所用材料的石屑含量需得到合理控制。

4.2 合理控制含水量

針對(duì)含水量采取嚴(yán)格的控制措施，此舉是確保基層壓實(shí)度的關(guān)鍵，同時(shí)也是預(yù)防裂縫的必要前提。混合料運(yùn)輸、攤鋪等過(guò)程中都伴隨一定程度的水分散失現(xiàn)象，其中以夏季高溫時(shí)段更為明顯，這一問(wèn)題應(yīng)得到施工人員的高度重視。相較于最佳含水量而言，在實(shí)際施工中所用的混合料含水量應(yīng)超出該值的1%～2%，主要目的在于避免碾壓粘輪現(xiàn)象，提升碾壓密實(shí)度，有效避免裂縫問(wèn)題。

4.3 提高攤鋪碾壓質(zhì)量

基于分層碾壓的方式展開(kāi)施工作業(yè)，要求上下基層采取連續(xù)攤鋪的方式，完成下基層攤鋪碾壓作業(yè)后，便要隨即展開(kāi)上基層攤鋪。整個(gè)施工過(guò)程中需注重時(shí)間控制，不可出現(xiàn)工序脫節(jié)現(xiàn)象，從而確保水穩(wěn)基層具有完整性，避免出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題。不僅于此，初壓、復(fù)壓以及終壓3個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量都要得到保障，碾壓設(shè)備的行進(jìn)速度以2.5～4.5km/h為宜，全程遵循連續(xù)、均勻的碾壓原則，不可出現(xiàn)中途停頓現(xiàn)象，以在最大程度上消除裂縫[2]。現(xiàn)場(chǎng)碾壓情況如圖2所示。

圖2 水穩(wěn)基層碾壓

4.4 重視基層養(yǎng)生工作

結(jié)束水穩(wěn)基層的碾壓作業(yè)后，需隨即采取覆蓋措施，并通過(guò)灑水的方式養(yǎng)護(hù)。若出現(xiàn)水分散失的情況，易使材料發(fā)生水化反應(yīng)，不利于基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，該現(xiàn)象在夏季高溫時(shí)更為明顯。在持續(xù)性高溫環(huán)境下，基層表面的水分快速蒸發(fā)，若缺乏合適的灑水養(yǎng)護(hù)措施，將提升裂縫出現(xiàn)概率。通常而言，結(jié)束基層的碾壓作業(yè)后需對(duì)其覆蓋草袋，避免基層直接暴露的情況，在此基礎(chǔ)上再灑水養(yǎng)護(hù)，使得基層持續(xù)保持濕潤(rùn)的狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少要達(dá)到7d。若遇到冬季低溫環(huán)境，需采取合適的保溫措施以免混合料冰凍。

4.5 嚴(yán)格按要求開(kāi)展驗(yàn)收

以技術(shù)規(guī)范為基本指導(dǎo)，需在同一年完成基層與瀝青層的施工作業(yè)，盡可能避免路面開(kāi)裂現(xiàn)象。具體至該工程中，結(jié)束底基層施工后未及時(shí)采取鋪筑施工作業(yè)，在冬季低溫環(huán)境的影響下，隨之產(chǎn)生溫度裂縫與干縮裂縫。上述現(xiàn)象主要是因?yàn)槭┕と藛T未嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)范，基層長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境中，從而出現(xiàn)了不同程度的裂縫。由此可見(jiàn)，必須以行業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，盡快完成基層與瀝青層的施工作業(yè)，針對(duì)高填方等特殊路基，需加強(qiáng)對(duì)細(xì)部的質(zhì)量控制，最大程度上避免裂縫。

4.6 對(duì)裂縫進(jìn)行有效處理

若裂縫寬度在5mm以?xún)?nèi)，此類(lèi)裂縫較為微小，可清縫灌乳化瀝青；若裂縫寬度超過(guò)5mm，較為可行的是擴(kuò)槽灌縫施工的方式；部分情況下裂縫寬度超10mm，此時(shí)要先銑刨處理，隨后注入水泥漿，當(dāng)強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求后方可再次展開(kāi)基層的鋪筑施工[3]。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，若填筑作業(yè)未滿(mǎn)足規(guī)范而引發(fā)裂縫現(xiàn)象，此時(shí)要鉆孔并灌注水泥漿，結(jié)束之后銑刨裂縫層，最后在該區(qū)域鋪筑基層。

4.7 注重?cái)備仚C(jī)和運(yùn)料車(chē)輛的配合

關(guān)于水穩(wěn)基層的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，運(yùn)料也會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成影響。若缺乏合適的運(yùn)輸措施，或是攤鋪?zhàn)鳂I(yè)與材料運(yùn)輸之間難以達(dá)到有效銜接狀態(tài)，都會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。一旦出現(xiàn)此情況，攤鋪機(jī)在履帶前行走時(shí)，因設(shè)備的晃動(dòng)會(huì)伴隨大量混合料灑落現(xiàn)象，此時(shí)需采取合理的處理措施，否則將對(duì)攤鋪機(jī)的順利行走造成影響，所得的路面平整度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。對(duì)此，要立足于工程實(shí)際情況，在專(zhuān)員的指導(dǎo)下調(diào)度運(yùn)料車(chē)，避免與攤鋪機(jī)碰撞。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前的準(zhǔn)備工作也尤為關(guān)鍵，需要將縫隙中殘留的各類(lèi)雜物清理干凈，以便砂漿與巖體的有效結(jié)合，確保整體穩(wěn)定性，在提升施工效率的同時(shí)控制裂縫。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水穩(wěn)基層是整個(gè)高速公路項(xiàng)目中尤為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，相關(guān)人員要從工程實(shí)際情況出發(fā)，注重對(duì)原材料的控制，編制合適的工藝方法，將養(yǎng)護(hù)工作落實(shí)到位，最大程度上避免施工裂縫，給高速公路施工作業(yè)提供支持，推動(dòng)交通運(yùn)輸事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。