公路施工中水穩(wěn)基層裂縫的防治措施

康富國(guó) 張硯迪

（平頂山市高速公路建設(shè)有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

在我國(guó)高等級(jí)公路當(dāng)中，水泥穩(wěn)定碎石基層是最常用的路面基層結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)為強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。但在長(zhǎng)期使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)基層不可避免地會(huì)產(chǎn)生干縮、低溫收縮裂縫。在行車荷載和溫度的影響下，基層裂縫將逐漸向面層擴(kuò)散，并形成反射裂縫。為了有效防止路面基層裂縫，必須掌握裂縫的影響因素，并采取切實(shí)可行的措施，加大處置力度，從而有效提升路面基層的施工質(zhì)量。

1 公路施工中水穩(wěn)基層裂縫成因

公路建成通車后，在行車荷載和溫度變化等因素的影響，水穩(wěn)基層極易產(chǎn)生裂縫等病害，究其原因?yàn)r青路面產(chǎn)生水穩(wěn)基層裂縫的原因主要有以下幾種：第一，結(jié)構(gòu)層自身強(qiáng)度不足。伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通量越來(lái)越大，作用于路面軸負(fù)載逐漸增加，甚至一度超過(guò)了路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度極限值，裂縫也從縱向開(kāi)裂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)裂，這種裂縫在超載重載路段極為常見(jiàn)。第二，含水率控制不合理。施工過(guò)程中，當(dāng)混合料含水率能否達(dá)到最佳含水率范圍極為關(guān)鍵。但在實(shí)際工作當(dāng)中，卻很難控制，一旦含水率超標(biāo)或不足，都會(huì)影響基層混合料的干縮應(yīng)變，引起基層開(kāi)裂。第三，施工環(huán)境氣候。我國(guó)部分地區(qū)溫差相對(duì)較大，施工初期極易發(fā)生干縮應(yīng)變，而到施工后期則容易產(chǎn)生溫縮應(yīng)變，從而加大基層開(kāi)裂的概率。第四，溫度疲勞裂縫。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時(shí)，瀝青材料的溫度敏感性將會(huì)引起瀝青材料溫度應(yīng)力疲勞現(xiàn)象，大幅減小混合料內(nèi)部的極限應(yīng)變。此外，在溫度作用下，同樣會(huì)造成瀝青混合料勁度模量被破壞，在未達(dá)到極限抗裂溫度的情況下，便會(huì)破壞瀝青混合料，產(chǎn)生基層開(kāi)裂。第五，反射裂縫。作用于瀝青路面結(jié)構(gòu)基層的力主要是拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力和拉應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基層內(nèi)極限的抗拉應(yīng)變，便會(huì)產(chǎn)生裂縫。第六，水泥劑量使用不合理。一般情況下，為了達(dá)到路面基層強(qiáng)度要求，往往會(huì)通過(guò)增加水泥用量或者設(shè)置伸縮縫的方式得以實(shí)現(xiàn)。但這種方式極易出現(xiàn)強(qiáng)度太高的情況，尤其是在水泥水化作用下，基層開(kāi)裂頻頻發(fā)生。第七，細(xì)集料質(zhì)量不合格。目前，很多公路工程當(dāng)中，都會(huì)采用泥粉含量較大的石屑作為細(xì)集料，此類采用干縮、溫縮應(yīng)變較大，進(jìn)而引發(fā)開(kāi)裂。

2 公路施工中水泥基層裂縫防治措施

1）合理選擇面層材料和適當(dāng)增加面層厚度。面層選用勁度模量大、針入度大、溫度敏感性低的瀝青或改性瀝青，并且采用合理級(jí)配的集料，將有助于提高面層的抗裂性能。增大面層厚度能夠抑制荷載型反射裂縫的向上擴(kuò)展。因此，增加面層的厚度不僅可以延緩反射裂縫的向上擴(kuò)展，還可以降低車輛荷載引起的剪應(yīng)力。當(dāng)面層厚度較小時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化速率很大，但是當(dāng)面層厚度大于20cm時(shí)應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化速率逐漸平緩，因此，過(guò)分增加瀝青面層厚度不僅作用有限，而且不經(jīng)濟(jì)。

2）基層材料合理組成設(shè)計(jì)。為了減少基層材料溫縮系數(shù)，必須合理控制材料的類型、級(jí)配組成及含水率等因素。通過(guò)適當(dāng)減小基層彈性模量，能夠達(dá)到防治基層裂縫的目的。為此，在確保路面承載力滿足規(guī)定要求的前提下，應(yīng)盡可能減小基層模量，同時(shí)采取較小溫縮系數(shù)的基層材料，從而減少裂縫發(fā)生。按照水穩(wěn)基層干縮特性分析，當(dāng)基層粒料越細(xì)的情況下，含水率就會(huì)越高，此時(shí)其干縮變形程度越大。因此，在選擇材料時(shí)必須合理控制粒徑的大小。

3）加鋪土工合成材料。將土工合成材料鋪設(shè)到土體內(nèi)部或者各層土體之間，可以達(dá)到增強(qiáng)土體的作用。同時(shí)，土工合成材料的應(yīng)用，可以有效抑制路面裂縫的產(chǎn)生，其作用主要在于4點(diǎn)，具體如下：第一，鋪設(shè)土工合成材料后，基層裂尖的拉應(yīng)力就因土工合成材料的隔離作用而不能直接傳遞到面層；第二，在基層、面層間設(shè)置土工格柵，它就會(huì)將裂尖應(yīng)力從垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向，并且起到加筋的作用增強(qiáng)了瀝青面層的整體抗拉強(qiáng)度；第三，土工合成材料的延伸性能可以將基層裂尖的拉應(yīng)力擴(kuò)散到更廣的區(qū)域，起到消能緩沖的作用；第四，隔水防滲，土工合成材料的孔隙被瀝青油封閉后，可隔斷路面水向基層滲透，進(jìn)而保護(hù)基層強(qiáng)度。

4）應(yīng)力吸收層設(shè)置。將低模量、高韌性的應(yīng)力吸收層設(shè)于面、基層之間，不但可以達(dá)到封水的效果，同時(shí)還能抑制反射裂縫發(fā)生。應(yīng)力吸收層應(yīng)用中，可按照基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、厚度等條件，合理調(diào)整應(yīng)力吸收層配合比，保證其柔性、韌性符合施工規(guī)定，從而有效抵抗瀝青面層傳遞的行車荷載。相比其他防裂方法，應(yīng)力吸收層對(duì)施工工藝具有較高要求，一旦基層施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)，那么將會(huì)嚴(yán)重影響應(yīng)力吸收層的使用功效。

5）開(kāi)槽灌縫施工。在瀝青路面日常養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，開(kāi)槽灌縫是一種常見(jiàn)的裂縫防治措施。施工中，沿著裂縫走向通過(guò)開(kāi)槽機(jī)切割出一定寬度的溝槽，相比裂縫寬度，開(kāi)槽深度應(yīng)略大一些。隨后通過(guò)吹風(fēng)機(jī)清理干凈槽內(nèi)雜物。清理干凈后，將加熱的灌縫材料注入裂縫，灌縫完成10～15min后，便可開(kāi)放交通。目前，常用的灌縫材料有乳化瀝青、改性瀝青等，通過(guò)灌縫可以將灌縫材料和原路面結(jié)構(gòu)粘結(jié)成一個(gè)整體，具有良好的抗裂、防水作用。

3 工程概況

某公路工程建成通車多年，在交通量大幅增長(zhǎng)和氣溫、雨水等自然環(huán)境長(zhǎng)期作用下，局部路段路面出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的病害問(wèn)題，其中裂縫居多，已對(duì)道路行車舒適性和安全造成了不利影響。通過(guò)病害調(diào)查分析，可知路面水穩(wěn)基層已開(kāi)裂，為了有效防治基層裂縫，決定采用環(huán)氧改性聚氨酯材料進(jìn)行壓力注漿施工，具體施工流程如下：

1）布孔。按照設(shè)計(jì)要求，結(jié)合工程實(shí)際情況，可間隔50cm設(shè)注漿孔，并做好標(biāo)記，保證孔位正確。

2）裂縫防護(hù)。鉆孔施工前，為避免鉆孔時(shí)灰塵等進(jìn)入裂縫，可提前采用透明膠帶粘貼裂縫，從而提高裂縫修補(bǔ)材料的滲透作用，以免路面污染。

3）鉆孔。按照裂縫深度情況，準(zhǔn)確確定鉆孔深度，采用螺旋鉆桿施工。鉆孔時(shí)，鉆桿需垂直路面，確保鉆孔質(zhì)量，鉆孔之后，必須快速將孔內(nèi)灰塵、雜質(zhì)清理干凈。

4）注漿。正確安裝注漿管和注漿帽，利用夾具夾緊注射槍和注射帽進(jìn)行壓力注漿施工。通過(guò)注漿管把漿液注入裂縫，材料將迅速變?yōu)楣腆w，達(dá)到填充、修復(fù)基層裂縫的目的。

5）開(kāi)放交通。完成以上施工后，應(yīng)及時(shí)清理干凈多余廢料，隨后開(kāi)放交通。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水泥穩(wěn)定碎石混合料是最常見(jiàn)的路面基層材料，其特點(diǎn)為整體性好、施工簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高等。在公路施工當(dāng)中，隨著水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的大量使用，其耐久性和抗裂性不足的問(wèn)題也愈加顯著。為了改善路面使用性能，必須重視水穩(wěn)基層裂縫問(wèn)題，找出裂縫成因，提出切實(shí)可行的措施，從而提高基層抗裂能力，延長(zhǎng)路面使用壽命。