高速公路水穩基層裂縫原因分析及防治措施

朱芳芳

摘 要：隨著經濟的快速發展，我國高速公路的建設歷程不斷刷新歷史新高。高速公路承擔著經濟運輸大動脈的重要作用，其質量的高低直接影響到經濟的正常運行。因此，加強對高速公路建設的管理極其重要。高速公路使用過程中，在長時間風吹雨淋的影響下，會出現各種類型的病害情況，而裂縫是高速公路的一種常見病害，對高速公路的質量和行車安全都會產生直接影響。為保障高速公路運輸效率及其安全性，提升道路建設與服務質量，很有必要對裂縫原因進行深入分析，并形成有效的防治策略。

關鍵詞：高速公路;水穩基層;裂縫原因;防治措施

中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.018

隨著科技的進步，各種新型施工技術被不斷應用于公路建設中，為我國公路運輸網絡水平的提升作出了巨大貢獻。水穩基層由于具有硬度高、平整性好、施工簡單等特點，成為我國高速公路的主要基層形式，因此，其質量的高低也直接影響到交通運輸的安全及道路通暢。高速公路長期運營過程中，裂縫病害成為主要類型，加強對裂縫原因的分析，實施有效的防治極其重要。

1 高速公路水穩基層裂縫原因

高速公路的鋪設遍布祖國大地，跨越不同地域，承受復雜多變氣候的考驗。在高速公路長期運營過程中，難免在氣候、溫度、極端天氣等影響下，出現不同程度的裂縫病害。而不同原因造成的裂縫類型不同，產生的影響也不同，以下結合筆者多年的高速公路施工實踐，梳理常見高速公路水穩基層裂縫原因。

1.1 縱縫

縱縫是高速公路水泥穩定碎石基層常見的裂縫類型，主要出現在施工初期。通常由于施工過程中質量管控不嚴格、細節管控不到位造成。比如在水泥穩定碎石基層夯實施工過程中，由于夯實操作的要求不嚴格，造成部分夯實結實，而部分基層夯實不達標。同時，邊緣部位成為夯實環節容易忽視的部分，水穩基層任何部位夯實不達標，都會導致裂縫出現的可能性增大。水泥穩定碎石基層通常具有一定的厚度，必須分層碾壓，且應控制首層成型厚度在15 cm左右。如果達不到這一基本標準，就會弱化承載能力，裂縫也會因此出現。高速公路后期養護環節中，措施不合理或不及時，同樣會導致水穩基層產生縱向裂縫。

1.2 干縮裂縫

干縮裂縫的出現，主要原因在于高速公路水泥穩定碎石基層中的水分含量。按照施工標準，水泥混合料中的水分占比較大，而在施工過程中，會隨著時間的推移，出現水分蒸發等現象。如果在配制混合料的過程中，未預留蒸發水分的比例，則極易造成混合料中水分不充足，直接導致干縮裂縫出現的可能性增大。干縮裂紋產生的另一個主要原因是，水泥穩定碎石基層水分缺失。水泥穩定碎石基層施工進入尾聲后，結構已經成型，但是其中的水分會受到環境溫度的巨大影響。結構中的水分開始比較充足，當溫度升高時，會加快水分蒸發，大量水分流失，造成水穩基層結構體積迅速縮小，此時在薄弱部位就會出現干縮裂縫。而在溫度的持續影響下，體積縮小后的水穩基層結構水分減少就會減慢，呈現階梯狀發展，但是基層結構中的水分在不斷減少，如果不能及時養護，就會增加干縮裂縫形成的可能性。

1.3 網狀裂縫

網狀裂縫也叫龜裂，基層局部彎沉過度是這種病害形成的主要原因。施加相應的外力會明顯損壞內部結構，就此造成裂縫。如果此類裂縫在低溫雨雪天氣中形成，其危害性更高，滲水、應力牽扯翻漿等重度病害均有可能依次出現，對高速公路質量及運輸安全產生嚴重威脅。裂紋形成伊始僅是細紋（網狀），如果無法迅速發現并盡早采用干預措施，水分蒸發量（水穩基層中）會不斷增加，裂縫也會因此持續擴散至附近區域，使塌陷狀逐步顯現出來。

1.4 溫縮裂縫

溫縮裂縫通常以橫向為主。水泥穩定碎石原料內的水泥占比通常約5%，因此其熱脹冷縮特征就此形成。施工實踐中，水泥水化放熱反應會進一步提高內部結構溫度，溫度上升導致膨脹。隨著施工不斷進行，成形、建成后內部結構溫度下降，尤其在低溫季節或地區，收縮現象更加明顯，水穩基層結構應力在這種冷熱交替作用下會加大。水穩基層結構抗彎拉強度提高到最大值或應力大于既定標準，溫縮裂縫就會出現[1]。

1.5 荷載裂縫

高速公路承載著公路運輸的重大責任，經常通行重型車輛，因此在長期受到重型碾壓的作用下，極易出現荷載裂縫。荷載裂縫的寬度<1 mm，向路肩方向延伸。雖然荷載裂縫的寬度較小，但是一般出現后都為多根并行，呈交叉狀。荷載裂縫大部分出現在高速公路的長期運行過程中，主要是由于表面結構不平整造成受力不均，進而影響基層結構出現裂縫或損壞，從而表現為裂縫產生。通過受力分析，基層結構承受的應力多為拉力，所以當荷載裂縫出現后，會呈現向上發展的趨勢。高速公路長期運行過程中，基層會在應力作用下產生疲勞性裂縫，如果在疲勞性裂縫出現后未能及時修護，就會導致基層結構出現坑槽現象，從而形成出現荷載裂縫的條件。

2 高速公路水穩基層裂縫防治策略

水穩基層作為高速公路的基礎結構，對整個高速公路起到支撐作用，為了保障高速公路的穩定安全運行，必須加強對水穩基層的施工控制，尤其是減少裂縫等病害情況的發生。筆者通過分析水穩基層裂縫產生的原因，結合水穩基層的施工流程，從以下幾方面討論高速公路水穩基層裂縫防治的措施。

2.1 施工前的準備

為了能夠保證水穩基層的順利施工，減少客觀因素對水穩基層裂縫產生的影響，就要充分做好施工前的準備工作。首先要對基層進行清理、找平，之后噴涂一層水，以有效減小水泥混凝土攤鋪環節的摩擦力，從而降低拉應力的影響，從根本上減少裂縫產生。其次，對水穩基層進行灑水降溫養護，能夠最大程度減少水分蒸發，促進水泥混凝土的水化反應，進一步提升水穩基層結構的強度，從而保證水穩基層建成后的強度和硬度。

2.2 有效控制原材料

原材料控制是水泥穩定碎石基層裂縫處理的第一要務，緩凝水泥可以將水泥初、終凝偏差有效彌合，因此也是水泥穩固碎石基層用水泥的首選。最理想的方案是，初、終凝時間分別不得低于4.5 h和6 h，并保持5%劑量。硅酸鹽水泥（標號32.5）同樣可以用作水泥穩固碎石基層材料，這種水泥的最大特征就是強化水泥穩定碎石基層強度。水泥穩定碎石基層強度等級、試配劑量、檢驗標準和粗細集料質量（混合材料）同樣應進行嚴格控制。生產實踐中，宜利用添加碎石機制促進碎石與水泥黏連度提升，鞏固收縮開裂現象防范機制。石屑比例與水泥比例一樣，也是控制重點之一[2]。

2.3 分層碾壓

分層碾壓方法在高速公路水穩基層施工實踐中的應用極為普遍。分層碾壓的基本程序是一次碾壓、復壓、再次碾壓，嚴格執行這一基本程序是水穩基層均勻穩定的基礎。下基層初凝結束，上基層即應迅速攤鋪，并碾壓成型（終凝前）。而且時間必須要控制好，否則脫節情況很有可能在施工環節即出現。前后銜接部位也是嚴格控制的對象，只有如此才不至于導致施工流程中斷。合理的碾壓速度一般是每小時2.5 km～4.5 km，碾壓不得中途中斷，這也是水穩基層裂縫防范的有效措施之一[3]。

2.4 有效控制壓實度

控制道路水穩基層壓實度，明顯有助于裂縫控制，從而確保高速公路承重能力不受影響，將水泥穩定碎石基層內部承受的外部壓力影響最小化，對裂縫病害的可能性發揮出最理想的防范效果。這是因為運輸貨物差異會造成差異化的道路碾壓力度，道路塌陷也會因此體現出一定的差異，裂縫同樣會因此形成，所以必須要強化壓實度控制。井圈附近的基層厚度通常應超過其他部位基層，且應盡量采用粗細均勻的石料、粒料，對混合材料密度波動形成有效控制，確保水穩基層結構不會改變。

2.5 外力干擾

道路工程未完全竣工前，任何超重車輛一律不得通行，否則必將導致基層內部結構受損，這種原因導致的病害同樣以裂縫形式對外呈現。從設計施工的角度來看，首先，要提前測量獲得所需的數據，加強實地調研;其次，應整體考慮各種要素，對行駛車輛的重量實施嚴格管控;最后，應注重施工方案設計的合理性，將外力誘發的裂縫可能性降到最低。

2.6 加強養護

后期養護可以有效防范水泥穩定碎石基層裂縫。基層養護實踐中，通常需要采用深色塑料薄膜、厚草袋來覆蓋路面，以防高溫季度過度蒸發路基水分而導致水穩基層內部水分不足，就此引發干縮裂縫。其原理實質上就是，預防并弱化水穩基層受水泥水分消耗反應造成的影響，盡可能控制裂縫、變形等病害少發生或不發生。低溫季節，防凍措施必須及時介入使用，以防結冰情況出現。

3 結語

綜上所述，高速公路是國家經濟社會發展的命脈，必須強化其建設與維護的質量，確保水穩基層裂縫不發生或少發生，且在有效防范的基礎上對已經出現的水穩基層裂縫采取合理的處置方案，以保障運輸安全及道路使用壽命。希望施工單位能及時發現裂縫，準確分析裂縫產生的原因，采取科學合理的防治措施，從而減少高速公路的運營成本，為推動我國公路運輸事業高質量發展貢獻更大的力量。

參考文獻

[1] 肖旭.分析公路施工中水穩基層裂縫的防治措施[J].黑龍江交通科技，2021，44（3）：46-47.

[2] 陳世昌.公路施工中水穩基層裂縫防治技術研究[J].黑龍江交通科技，2021，44（3）：61-62.

[3] 祝爭艷，周文，劉海婷，等.半剛性基層裂縫注漿材料性能及其機理研究[J].公路工程，2020，45（6）：185-189，237.