公路施工中水穩(wěn)基層裂縫防治技術(shù)研究

湯輝，徐柿根

（江西贛東路橋建設(shè)集團有限公司，江西 撫州 344000）

0 引言

高速公路結(jié)構(gòu)主要組成部分之一為水穩(wěn)基層，其施工質(zhì)量直接影響著公路路面結(jié)構(gòu)的整體強度和穩(wěn)定性。隨著外界環(huán)境不斷變化，同時行車荷載的長期影響，公路水穩(wěn)基層容易出現(xiàn)病害問題，其中最常見的病害為裂縫問題，按照其產(chǎn)生原因的不同，可分為干縮裂縫、溫度裂縫以及沉降裂縫三種，裂縫產(chǎn)生的最主要原因是水泥混凝土熱脹冷縮后形成內(nèi)外溫差變化[1]。為對公路水穩(wěn)基層裂縫問題進行有效改善，提高基層的整體穩(wěn)定性，本文對水穩(wěn)基層干縮裂縫、溫度裂縫以及沉降裂縫特性及產(chǎn)生原因進行闡述，并結(jié)合實際工程重點研究水穩(wěn)基層裂縫防治措施。

1 工程概況

尋烏（贛閩界）至全南高速公路工程樁號為：K0+000～K112+104，路線全長112.104km，本項目全線均按雙向四車道的高速公路標準設(shè)計，設(shè)計速度80km·h-1，路基（整體式）寬21.5m，路基（分離式）寬10.75m。路面：采用瀝青混凝土路面，標準軸載BZZ-100kN。公路主線路面基層和底基層結(jié)構(gòu)形式設(shè)計為36cm水泥穩(wěn)定碎石基層+19cm級配碎石底基層。該高速公路自投入運營至今數(shù)年，由于該公路所處地區(qū)晝夜溫差較大，同時修筑公路時采用的施工工藝不規(guī)范，路面基層中的水泥無機結(jié)合料內(nèi)會產(chǎn)生不同程度的熱脹冷縮效應，進而導致水穩(wěn)基層裂縫的產(chǎn)生，路面結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性嚴重下降，導致公路行車舒適性降低。針對該公路水穩(wěn)基層裂縫問題，經(jīng)研究決定采用相應的裂縫防治技術(shù)進行修補，并選定試驗路段檢測施工質(zhì)量。

2 水穩(wěn)基層裂縫類型及產(chǎn)生原因

2.1 干縮裂縫

公路水穩(wěn)基層在自身硬化的過程中，其內(nèi)部水分會不斷降低，體積會產(chǎn)生收縮變形，當變形應力超過水穩(wěn)基層的實際承載能力時，會導致干縮裂縫的產(chǎn)生。公路水穩(wěn)基層干縮裂縫產(chǎn)生原因較多，主要有集料、水、混凝土配比及水泥型號等。干縮裂縫的主要表現(xiàn)形式有兩種，即：（1）水穩(wěn)基層中碎石集料會吸收一定的水分，當集料含量較多時，則所吸收的水分也會變大，水穩(wěn)基層施工時水分蒸發(fā)散失嚴重，進而產(chǎn)生干縮裂縫；（2）公路水穩(wěn)基層在凝結(jié)硬化時會產(chǎn)生水化反應，伴隨一定的熱量釋放，使得混凝土內(nèi)水分散失，當水泥含量越大時，其水化反應越劇烈，水分散失越嚴重，最終會導致干縮裂縫。

2.2 溫度裂縫

無機結(jié)合料主要由水泥與水混合后產(chǎn)生凝固硬化反應，同時與砂礫拌和后形成混凝土結(jié)構(gòu)[2]。當環(huán)境晝夜溫差較大時，水泥無機結(jié)合料內(nèi)會產(chǎn)生不同程度的熱脹冷縮反應，使得混凝土體積產(chǎn)生變化，當應變大于自身的強度極限時，會導致溫度裂縫的產(chǎn)生。通常水穩(wěn)基層施工時采用的水泥劑量小于5%，容易產(chǎn)生熱脹冷縮。水穩(wěn)基層硬化時產(chǎn)生水化反應而釋放熱量，同時熱量散失較慢，導致混凝土形成內(nèi)外溫差，混凝土內(nèi)部膨脹外部收縮，進而導致溫度裂縫。

2.3 沉降裂縫

沉降裂縫不同于溫度裂縫和收縮裂縫，主要由水穩(wěn)基層內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化而產(chǎn)生的裂縫，同時會產(chǎn)生不同程度的沉降。當公路路基壓實施工未按照規(guī)范標準進行施工時，水穩(wěn)基層容易產(chǎn)生沉降裂縫[3]。通常采用分層壓實的方式進行公路施工，當采用的施工技術(shù)不到位時，會導致基層壓實不足，若不進行及時處理，受到外界影響，水穩(wěn)基層會產(chǎn)生沉降裂縫，容易產(chǎn)生交通事故，并影響公路使用壽命。

3 水穩(wěn)基層裂縫防治技術(shù)要點

3.1 原材料

為預防水穩(wěn)基層中產(chǎn)生嚴重的裂縫問題，應對各原材料的性能進行嚴格控制。科學有效地對各項原材料進行分級處理，并合理設(shè)計水泥混凝土配比，通常選用天然砂礫作為公路基層材料，采用振動篩分的方式進行集料分級。嚴格控制細集料含量，針對低于粒徑0.075mm的細集料，其含量不得過大，由于集料的收縮性較大，同時塑性較高，容易產(chǎn)生裂縫病害，所以應嚴格控制小于0.075mm粒徑的細集料含量。水穩(wěn)材料拌和時會產(chǎn)生水化熱反應，混凝土內(nèi)外部會形成溫度差，容易產(chǎn)生溫度裂縫，所以在進行公路水穩(wěn)基層施工時應合理控制水泥劑量，同時對水泥混凝土配比進行優(yōu)化處理。

3.2 混凝土攤鋪

采用配備噴霧灑水設(shè)備的灑布裝置對公路下承層進行噴水潮濕處理，選擇兩臺攤鋪機進行同步施工，攤鋪施工時應勻速慢行，并對攤鋪厚度進行嚴格控制，保證公路基層的松鋪系數(shù)滿足設(shè)計要求。公路水穩(wěn)基層攤鋪施工完畢后施工技術(shù)人員及時對攤鋪質(zhì)量進行檢測，確保基層標高、厚度及高程滿足規(guī)范要求。當公路水穩(wěn)基層出現(xiàn)離析現(xiàn)象時，應立即進行鑿除并重新填補，預防基層裂縫產(chǎn)生。

3.3 混凝土碾壓

選用雙鋼輪壓路機、振動壓路機及三輪壓路機進行組合碾壓作業(yè)。公路水穩(wěn)基層碾壓長度應小于80m，另外確保混凝土的含水量小于最佳含水量的±2%。水穩(wěn)基層碾壓過程中遵循先慢后快、先輕后重的原則進行展開，同時選用最佳碾壓次數(shù)。水穩(wěn)基層碾壓中碾壓速度控制在1.5～1.7km·h-1范圍內(nèi)，當存在彈簧現(xiàn)象時，及時處理再摻加適量的水泥材料，避免水穩(wěn)基層產(chǎn)生大面積裂縫。

3.4 驗收

公路瀝青面層和基層需在同一年內(nèi)施工完畢，這樣可適當降低基層裂縫的產(chǎn)生幾率。當公路基層施工完畢后沒及時進行瀝青鋪設(shè)時，基層容易產(chǎn)生干縮裂縫和溫度裂縫，應嚴格按照施工規(guī)范進行處理。公路水穩(wěn)基層施工完畢后，加強對施工質(zhì)量的驗收，以提高基層質(zhì)量，減少裂縫產(chǎn)生。

3.5 養(yǎng)護

公路水穩(wěn)基層施工完畢后，加強對基層養(yǎng)護，定期檢查水穩(wěn)基層質(zhì)量，確保水泥混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計要求。公路水穩(wěn)基層裂縫防治過程中，合理控制公路基層的干縮裂縫和溫度裂縫的寬度小于5mm，同時可以在裂縫內(nèi)部灌注適量的乳化瀝青。當水穩(wěn)基層裂縫寬度大于5mm時，可選用擴槽灌縫的方式進行處理。當公路水穩(wěn)基層產(chǎn)生沉降變形時，基層裂縫寬度大于10mm，對裂縫進行銑刨處理，再在裂縫內(nèi)灌注適量的泥漿，待水泥混凝土強度滿足設(shè)計要求后再進行基層鋪設(shè)。另外，可采用玻璃纖維格柵的方式進行裂縫防治，減少外界環(huán)境對基層的影響，預防基層裂縫出現(xiàn)，玻璃纖維格柵技術(shù)指標如表1所示，其裂縫處理示意圖如圖1所示。

表1 玻璃纖維格柵技術(shù)要求

圖1 玻璃纖維格柵處理裂縫示意圖

4 結(jié)語

本文為研究水穩(wěn)基層裂縫防治措施，重點研究了水穩(wěn)基層裂縫防治措施，研究結(jié)果表明采用合理的水穩(wěn)基層裂縫防治技術(shù)，可有效提升水穩(wěn)基層整體質(zhì)量。