市政施工中路面裂縫的控制方法探討

文／賈士霄 北京市政路橋股份有限公司 北京 100032

引言：

道路施工路面裂縫問題極為常見，對于裂縫成因進(jìn)行分析，有助于施工人員找到解決措施，從而優(yōu)化施工技術(shù)的運用，改善道路施工質(zhì)量，高效控制裂縫問題，為人們出行提供良好條件。

1、市政道路施工環(huán)節(jié)路面裂縫主要成因

1.1 設(shè)計因素

從市政工程再說特點來說，設(shè)計屬于施工技術(shù)運用綱領(lǐng)，設(shè)計的合理性直接影響施工效果。路面裂縫和設(shè)計質(zhì)量息息相關(guān)，為了預(yù)防此類病害，需要對設(shè)計方案的合理性深入分析。注意對道路荷載、路面強(qiáng)度參數(shù)的合理設(shè)計。如果施工材料選擇不當(dāng)，技術(shù)應(yīng)用不合理，材料配比不科學(xué)，極有可能影響施工過程順利進(jìn)行，最終造成路面裂縫[1]。

1.2 材料問題

市政道路施工大多選擇半剛性材料，由于材料收縮性強(qiáng)，因此一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，必然會影響道路后期使用，導(dǎo)致路面裂縫出現(xiàn)。比如：材料的軟化點、針入度以及延度都可以影響施工質(zhì)量。通常軟化點高的材料，耐熱性能優(yōu)越；針入度高，材料黏合度低；材料延度越好，瀝青可塑性越強(qiáng)。部分工程由于原材料選擇存在問題，導(dǎo)致路面裂縫頻繁出現(xiàn)。

1.3 荷載問題

市政道路建成投入使用后，隨著路面車輛數(shù)量增加，荷載量過高，是裂縫發(fā)生重要因素。如果路面養(yǎng)護(hù)措施運用不足，路基深層受到的壓力增加，拉應(yīng)力超出路面負(fù)載力，就會出現(xiàn)局部裂縫。加上車輛長期超負(fù)荷運行，路面受到外部壓力不斷提升，裂縫拓展影響表層區(qū)域，病害問題持續(xù)加重。圖1 是路面隨車輛荷載變化曲線圖：

圖1 路面荷載沉降圖

1.4 施工因素

在市政道路施工過程，路面裂縫和施工技術(shù)的運用有直接關(guān)系。選擇瀝青路面需要根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行施工。但是，部分項目在施工階段操作不合理，無論是路基施工，還是碾壓施工，又或者攤鋪施工都存在不同程度問題。施工過程技術(shù)運用不規(guī)范，沒有注重細(xì)節(jié)處理，使得施工質(zhì)量難以提升，導(dǎo)致道路使用過程裂縫問題出現(xiàn)。

1.5 溫度因素

路面裂縫還有可能和溫度因素有關(guān)，在瀝青材料攪拌階段，內(nèi)部熱量迅速升高，混凝土導(dǎo)熱能力不佳時，內(nèi)部產(chǎn)生熱量難以散失，對于道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響。除此之外，材料還有可能受到熱脹冷縮影響，如果外界溫差大，道路受到壓力過高，超出路面抗壓極值，就會導(dǎo)致路面裂縫[2]。

1.6 養(yǎng)護(hù)措施

在市政路面出現(xiàn)不同程度裂縫的時候，需要及時采取養(yǎng)護(hù)措施，對于路面進(jìn)行修補(bǔ)，或者鑿除重新鋪筑。但是部分工程未注重道路使用階段的養(yǎng)護(hù)工作，導(dǎo)致路面裂縫問題日益嚴(yán)重，最終導(dǎo)致路基受損，增加維修成本，影響道路的正常使用。

2、市政道路施工過程路面裂縫的控制方法

2.1 對于路面合理設(shè)計

在市政道路的施工階段，路面裂縫產(chǎn)生以后，隨著時間推移，裂縫范圍不斷擴(kuò)大，所以，為了提高道路使用時間，應(yīng)該控制裂縫的產(chǎn)生。在路面設(shè)計方面，可以按照瀝青混凝土熱熔特點，對于設(shè)計方案合理選擇，確保路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范性。科學(xué)的設(shè)計應(yīng)該確保材料選擇合理，為路面施工質(zhì)量的保證提供支持，適應(yīng)外界交通環(huán)境。經(jīng)過工程實踐，能夠總結(jié)出，當(dāng)路面材料受熱以后，發(fā)生物理變化，可產(chǎn)生協(xié)調(diào)作用，合理設(shè)計可讓路面擴(kuò)張規(guī)律處于可控范圍，控制裂縫問題發(fā)生。同時，施工材料配比設(shè)計，也需要對原材料預(yù)拌，根據(jù)最初設(shè)計比例靈活調(diào)整，觀察材料粒徑變化，之后調(diào)整冷料倉運行速度。對于材料配比和使用過程設(shè)計合理，可以保證路面施工材料配比科學(xué)、材料供應(yīng)及時，將最佳攪拌溫度、攪拌周期確定。待攪拌設(shè)備能夠平穩(wěn)運行以后，也應(yīng)該采取專項操作，檢驗混合料配比是否合理。施工以后，還可借助鉆心取樣方法，判斷路面壓實情況是否能夠達(dá)到施工要求。

因為路面裂縫還有可能是應(yīng)力吸收問題導(dǎo)致，所以，設(shè)計方案當(dāng)中還可設(shè)計吸收層，對應(yīng)力進(jìn)行合理吸收。明確應(yīng)力吸收層的施工要求，合理設(shè)置吸收膜，對于路面裂縫問題的控制極為有利，還能將裂縫擴(kuò)大時間延長，預(yù)防路面裂縫擴(kuò)展。設(shè)計方案中，可選擇土木隔棚加筋這一方法，輔助路面施工，該方法應(yīng)用有助于裂縫修補(bǔ)，根據(jù)實際施工需求，選擇差異化施工方法。此外，選擇半剛性基層結(jié)構(gòu)，設(shè)置變形縫，也對裂縫發(fā)生的控制有利。要求對結(jié)構(gòu)碾壓之前，在地基堅開寬度0.5cm 細(xì)縫，將瀝青砂填入其中，之后快速封閉切縫，碾壓基層。通過以上設(shè)計，能夠防止路面裂縫快速擴(kuò)展，提高路面施工質(zhì)量[3]。

2.2 提升工作區(qū)穩(wěn)定性

因為路基屬于路面的基礎(chǔ)部分，同時，路基工作區(qū)還容易受到車輛荷載方面的影響，只有保證路基穩(wěn)定性，才能為路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定提供支持。預(yù)防路基發(fā)生非均勻沉降，導(dǎo)致路面裂縫問題出現(xiàn)。所以，在施工階段，應(yīng)該確保路基工作區(qū)強(qiáng)度，控制路面施工結(jié)束以后部分的沉降。

具體而言，路基工作區(qū)強(qiáng)度由填筑階段施工質(zhì)量而確定，故此，路基填筑技術(shù)的應(yīng)用十分重要。填筑材料應(yīng)該選擇礫、砂、石等，不可選擇有機(jī)土或者粉質(zhì)土。當(dāng)作業(yè)區(qū)車輛荷載不斷增加時，路基工作區(qū)深度也會不斷增大。而在路面設(shè)計過程，車輛荷載主要按照額定軸指標(biāo)考慮，因此，道路建成以后，工作區(qū)深度已經(jīng)固定。如果后期道路使用過程車輛超載，就會導(dǎo)致作業(yè)區(qū)受到超出預(yù)設(shè)的壓力，此時，沒有通過特殊處理的路基剛度、強(qiáng)度不足，穩(wěn)定性受到影響，最終出現(xiàn)路面裂縫。所以，在路基施工階段，應(yīng)該盡可能保持工作區(qū)深度高于設(shè)計深度，以防出現(xiàn)如上問題。

施工過程，壓實度能夠?qū)⒙坊鶑?qiáng)度反映出來，也是路基穩(wěn)定性、強(qiáng)度提升有力措施，施工階段需要對其嚴(yán)格控制。對于壓實度產(chǎn)生影響的是填土層，具體施工階段，應(yīng)該插桿掛線，將松鋪厚度控制在30cm 范圍之內(nèi)。施工階段，對于壓實度進(jìn)行檢測，需要檢測到下一層頂面，如果和規(guī)定要求不符，還需采取加壓處理，或者重新填筑。通常來講，對于地下水位的控制，屬于路基強(qiáng)度提升的重要措施，在路面下方80cm 位置屬于路基關(guān)鍵區(qū)域，可以吸收來自于路面的荷載力，還能將應(yīng)力擴(kuò)散，應(yīng)該具備足夠強(qiáng)度。所以路基開挖以后，如果存在地下滲水現(xiàn)象，應(yīng)該及時采取排水施工。土質(zhì)差路段還需要采取換填處理。此外，還需注意基層厚度的合理控制。因為如果基層厚度增加，地基的承載力也有所增加。研究表明，如果地基為半剛性基層，當(dāng)厚度由10cm提升到25cm 的時候，承載力可提升3 倍。

2.3 合理選擇施工材料

市政道路施工階段，材料選擇和路面裂縫問題息息相關(guān)，為了控制裂縫病害，應(yīng)該嚴(yán)格按照施工設(shè)計要求，對于材料進(jìn)行科學(xué)選擇。可使用防裂性優(yōu)越的施工材料。比如：道路基層可以選擇半剛性材料，這類材料不但抗拉能力優(yōu)越，而且還能耐水沖刷，材料的溫縮和干縮系數(shù)相對較小，之后選擇溫膨系數(shù)低的骨料。而瀝青混合料集料，應(yīng)該選擇耐磨性強(qiáng)、表面粗糙以及石質(zhì)較為堅硬的材料，這類材料能夠更好地粘附于瀝青材料之上。施工階段，應(yīng)對材料酸堿度進(jìn)行測試，如果結(jié)果呈酸性，可以添加石灰粉、抗剝落劑等材料適量，能夠提高材料抗剝落性。與此同時，還應(yīng)該對集料含水量加以控制，可選擇人工砂取代天然砂。除此之外，如果施工條件也許，還可選擇改性瀝青SMA 混合料，以上材料空隙率大、密實性好，且材料在高溫狀態(tài)下穩(wěn)定，處于低溫環(huán)境下也擁有極強(qiáng)的抗裂性，不容易出現(xiàn)車轍，可將道路使用時間延長，屬于路面防裂施工過程運用的重要材料[4]。

2.4 控制施工過程操作

在道路施工過程當(dāng)中，施工人員需要做好溫度控制措施，在材料配比階段，根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)溫度，控制在130 ～160℃之間，瀝青材料攤鋪，還應(yīng)該注意根據(jù)拌合站材料產(chǎn)量，控制行走速度，確保道路攤鋪作業(yè)不間斷。攤鋪之前，加熱熨平板，使其溫度超過65℃，注意車輛行走速度在3 ～5m/min 之間，對于攤鋪質(zhì)量進(jìn)行隨時檢查，如果發(fā)現(xiàn)材料離析，或者攤鋪邊角料缺失，應(yīng)該及時填補(bǔ)原料。在攤鋪之前，應(yīng)該選擇試驗路段進(jìn)行試鋪，路段長度介于100 ～200m 之間，根據(jù)試驗結(jié)果選擇施工機(jī)械型號、數(shù)量以及配合方式。試鋪階段，要求人員全面記錄，重點記錄材料用量、作業(yè)長度、施工速度等數(shù)據(jù)信息，為施工計劃制定提供依據(jù)。

在混合料含水率確認(rèn)方面，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場的氣候條件，保證濕度介于1.0 ～1.5%之間，混合料均勻分布?；鶎踊旌狭蠑嚢钑r間5 ～6h 之間，借助級配曲線對于拌和作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)，預(yù)防級配碎石出現(xiàn)離析問題。拌和過程，要求材料粒徑最高在35mm 以內(nèi)，基層材料粒徑在30mm 以內(nèi)。攪拌過程合理配比粗細(xì)及料，對于現(xiàn)場運輸車輛水泥用量及時標(biāo)定，檢測時間在1h 左右。

注意基底層攤鋪技術(shù)，和其他基層能夠協(xié)調(diào)應(yīng)用，讓路面結(jié)構(gòu)承載力、抗變形能力達(dá)到要求，可借助一次壓實、分段攤鋪等技術(shù)施工。例如：某市政道路基地層施工，為確保人員、機(jī)械之間協(xié)調(diào)配合、基層攤鋪施工階段由專人指揮、預(yù)防混合料內(nèi)部骨料離析，攤鋪結(jié)束以后，為保證基層施工整體性，調(diào)派機(jī)械分層壓實。初壓階段混合料溫度較高，選擇雙輪振動壓路機(jī)，注意前進(jìn)階段不掛振，在后退階段掛振，控制碾壓速度35m/min；復(fù)壓階段，使用同類型壓路機(jī)以往返的形式振動碾壓，速度80m/min，共計碾壓2 遍，按照攤鋪厚度設(shè)置振頻、振幅等，之后選擇輪胎壓路機(jī)，以70m/min 速度進(jìn)行碾壓，此階段碾壓6 次；中壓階段，利用雙鋼輪壓路機(jī)，以靜壓的方式，速度100m/min 碾壓2 遍，將碾壓痕跡消除，提高混合料密實度，保證路面平整度，終壓階段路面溫度應(yīng)在70℃以上，將表面的輪痕消除，保證路面平整度。碾壓需要連續(xù)，順直行走，保證壓實度達(dá)到設(shè)計要求。

此外，基層施工以后，現(xiàn)場采取鑿毛施工，利用機(jī)械鑿毛，將基層結(jié)構(gòu)摩擦力增加，以確保上層攤鋪和基層之間抗剪強(qiáng)度，提高面層、基層之間的粘結(jié)性。機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)向階段，可利用移動轉(zhuǎn)向方式，保持勻速狀態(tài)慢行，防止由于機(jī)械運轉(zhuǎn)導(dǎo)致局部材料剝離。除此之外，在結(jié)構(gòu)層碾壓之前，還可切割直縫，寬度0.5cm，填入瀝青乳液，快速封閉，按照常規(guī)碾壓方式對于基層進(jìn)行碾壓。以上操作能夠預(yù)防貫穿裂縫的出現(xiàn)。

2.5 利用裂縫處理技術(shù)

考慮市政施工環(huán)節(jié)，路面裂縫對于施工質(zhì)量影響較大，所以如果地基出現(xiàn)裂縫，但是裂縫寬度不足5mm，此時可將裂縫內(nèi)部的塵土與垃圾清理，之后選擇低熱瀝青向裂縫當(dāng)中灌入，當(dāng)灌入瀝青達(dá)到裂縫深度的2/3 位置以后，將潔凈石屑、粗砂等填入其中，經(jīng)過搗實將溢出材料清理。如果裂縫寬度超過5mm，則需將裂縫周圍已經(jīng)松動的路面清除，之后將混合條填入裂縫當(dāng)中，充分搗實之后再添加乳化瀝青。如果路面損壞嚴(yán)重，但是地基未受損，可將路面厚度3.5cm瀝青挖除，之后向基層噴瀝青透層油，用量為1.0L/m2，在上方重新鋪筑厚度細(xì)?；炷痢Ｈ绻坊咽軗p，可運用地基處理技術(shù)，改善施工質(zhì)量。圖2 為地基處理路面裂縫施工圖：

圖2 路面裂縫地基處理施工圖

具體技術(shù)應(yīng)用流程為，施工人員、機(jī)械正式入場之后，先對路程加以清理，之后對兩側(cè)垃圾、碎石清除，挖除原有路面，再挖開水邊溝，障礙清除后，自兩側(cè)起對于排水橫溝進(jìn)行挖掘。之后設(shè)置水泥穩(wěn)定層作為基層，厚度20cm，在上方鋪筑風(fēng)化砂，其中碎石含量30%，使用碎石鋪平路面，施工過程分層厚度20cm，將頂部碎石夯實。選擇重型壓路機(jī)，反復(fù)碾壓碎石，直到路面壓實度達(dá)到施工要求。路基處理結(jié)束以后，由檢驗部門對于施工質(zhì)量進(jìn)行驗收，之后展開下一道工序。如果檢測過程，發(fā)現(xiàn)路面平整度存在問題，需要采取鏟修或者整平等處理措施。最后在基層上方鋪筑瀝青混凝土，并對瀝青攤鋪溫度、含油量等進(jìn)行檢查，選擇壓路機(jī)之后，按照“先邊后中”、“先慢后快”以及“先穩(wěn)后振”等施工原則對于路面進(jìn)行反復(fù)碾壓，直到混合料的攤鋪密實度達(dá)到要求為止。碾壓以后，路表沒有明顯車輪碾壓的痕跡，之后灑水養(yǎng)護(hù)，將施工路段交通封閉[5]。

2.6 合理展開排水施工

在市政道路施工階段，排水工程和軟土地基相關(guān)。由于此類地質(zhì)的條件不足，在路面施工之前，應(yīng)該使用鋼板樁進(jìn)行支撐，之后展開槽底排水溝挖掘作業(yè)，按照特定距離設(shè)置集水坑，之后統(tǒng)一排水，挖掘施工產(chǎn)生的余土需要及時外運。如果施工路段地下管道和施工區(qū)域距離近，還需要提前清理地表，將建筑垃圾清除，先利用壓路機(jī)對路面壓實，之后展開開挖作業(yè)。除此之外，河道地質(zhì)相對特殊，在施工之前應(yīng)該將淤泥或者積水抽干，待地基原狀土露出之后，可以使用塘渣自中間向兩側(cè)擠密排水。

2.7 利用養(yǎng)護(hù)技術(shù)

對于瀝青路面使用養(yǎng)護(hù)技術(shù)具體包括預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和修復(fù)性養(yǎng)護(hù)。以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為例，主要是定期對于受損路面進(jìn)行修復(fù)，控制路面裂縫的擴(kuò)大。通常使用坑槽修補(bǔ)技術(shù)，選擇瀝青合成材料作為填縫材料，還可以選擇改性瀝青作為面罩，結(jié)合封層技術(shù)應(yīng)用，在瀝青路面表層鋪設(shè)2.5mm 厚度混合料，控制裂縫程度惡化。如若瀝青面層較薄，需要借助專用設(shè)備，確保路面密實度，結(jié)構(gòu)平穩(wěn)。

結(jié)語：

總之，導(dǎo)致道路出現(xiàn)裂縫的因素有多種，常見的包括設(shè)計、施工、溫控、養(yǎng)護(hù)、材料、荷載幾個方面，因此，需要從不同原因入手，優(yōu)化設(shè)計和施工，加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù)，才能預(yù)防和解決裂縫問題，提高道路施工質(zhì)量。