市政道路開裂和沉陷的原因與防治分析

朱自璽、呂均健、甘聰詩、楊支旭、唐大安

（中建八局第二建設有限公司，廣西南寧530000）

0 引言

隨著我國城市規(guī)模的不斷擴大，市政道路的數量也不斷增長，對于當地經濟發(fā)展具有重要的現實意義。但是市政道路在使用一段時間之后，會出現裂縫和沉陷的情況，并且隨著時間的延長，開裂和沉陷程度會越來越嚴重，需要花費大量的人力、物力進行修復。因此，需要深入分析市政道路開裂和沉陷發(fā)生原因，并提出相應的防治措施。

1 市政道路開裂的原因及防治措施

1.1 市政道路開裂的原因

從實際調查來看，市政道路開裂的原因主要包括以下幾個方面：

其一，施工質量問題。施工人員的專業(yè)水平較低，在施工過程中操作不當，如混凝土的比例不符合施工工藝要求，拌和時間不足等，都會影響混凝土的性能，從而誘發(fā)裂縫[1]。從實際施工要求來看，水泥砂漿泥量超過限制，會影響其強度，增加產生裂縫的風險。此外，養(yǎng)護不當也是造成混凝土路面裂縫產生的重要原因。混凝土澆筑之后沒有做好保溫措施，且天氣炎熱，導致混凝土表面水分快速蒸發(fā)，其壓力變化速度過快，使得強度下降，容易產生裂縫。

其二，天氣因素。由于混凝土具有熱脹冷縮的特性，因此溫度的變化使得市政道路應力發(fā)生變化，從而出現裂縫[2]。

1.2 市政道路開裂的預防措施

1.2.1 提高混凝土性能

混凝土路面容易發(fā)生裂縫，因此需要振搗密實，加強質量控制以及監(jiān)督管理，嚴禁偷工減料的情況發(fā)生，降低產生裂縫的風險。為了提高混凝土路面的抗拉強度，需要嚴格控制混凝土的配比。在混凝土加工過程中，按照市政道路工程的建設要求選擇原材料，細骨料含水量＜0.5%，粗骨料含水量＜0.2%。

1.2.2 加強施工與養(yǎng)護管理

在市政道路施工過程中，需要做好施工與養(yǎng)護管理，確保路基施工的強度與質量，提高路面的穩(wěn)定性。道路各層的厚度與均勻度應該符合國家及行業(yè)要求，混凝土制作需要嚴格控制水灰比，做好試驗工作，提高混凝土的使用性能[3]。在施工結束后，還需要及時做好保溫措施，避免陽光長時間照射以及風蝕，尤其是夏季。混凝土澆筑后，需要注意調整切割縫，避免混凝土熱脹冷縮引起的裂縫，從而提高整體的施工質量。通常來說，混合料的應用可以降低混凝土的含水量，從而提高其性能。在模板施工過程中，需要使用塑料膜覆蓋模板，減少混凝土與模板的黏結，從而提高施工的效率。

混凝土路面施工管理對于施工質量有著直接影響。因此，在施工過程中，需要做好施工管理，不斷提高施工人員的專業(yè)素養(yǎng)，確保其能夠按照施工計劃完成工作，規(guī)范其操作行為。在施工過程中需要做好基層的維修與管理，減少質量問題的發(fā)生。

1.2.3 加強路基管理

混凝土施工前，需要做好路基的檢查工作。若路基存在小的缺損，需要及時修復；若路基出現較大的裂縫，需要在混凝土板上安裝強鋼筋網；若路基材料松動，需要重新開挖并進行修復，確保路基具有較高的穩(wěn)定性。

1.2.4 提高路面施工質量

在路面施工時，需要注意季節(jié)變化對混凝土澆筑溫度的影響。夏季溫度高且降雨多，因此需要加快接縫施工，可以提前切割接縫，確保混凝土的張力適宜。傳力桿安裝不當，會導致其在熱脹冷縮過程中對混凝土板產生應力，從而誘發(fā)路面裂縫。在施工過程中，需要合理確定傳力桿的安裝位置與深度，并且按照相關規(guī)范做好混凝土的振搗工作，確保振搗密實、均勻。若振搗不均勻，容易導致車輛行駛過程中應力分布不均勻，路面容易開裂。同時也要避免過度振搗，合理控制振搗力度。

1.2.5 選擇合適的原材料

原材料質量與路面裂縫產生有密切的相關性，因此在施工過程中需要選擇合適的原材料。例如，對于基層材料，需要選擇低溫收縮且干收縮系數大的材料。同時，還需要合理選擇松弛性能符合施工要求的瀝青。在實際施工中，可以通過添加石棉來提高瀝青的性能，降低裂縫形成風險。在配比時，需要合理確定骨料、混合料的比例，確保其耐磨性。

1.3 市政道路開裂的處理方法

為了預防道路開裂，需要對其作進一步的加固處理，主要可以采取以下三種加固處理方案。

1.3.1 填輕質土方案

氣泡混合型輕質土是一種新型環(huán)保施工材料，具有重量輕、自立性與自密性較高的優(yōu)勢，強度高且可調節(jié)性好，施工操作簡單，在軟土路堤、橋臺回填等施工中有著廣泛的應用，可以預防道路沉降的發(fā)生。在采取該方案時，首先需要對病害路面開挖，將路堤土更換為輕質土，之后重新鋪設路面。對于換填厚度不同的路段，穩(wěn)定性的安全系數也有較大差異。

例如，換填厚度為1.5m的路段，穩(wěn)定性的安全系數為1.1；而換填厚度為2.0m時，穩(wěn)定性的安全系數為1.2；換填厚度達到2.5m時，穩(wěn)定性的安全系數為1.29。由此可見隨著換填厚度的升高，穩(wěn)定性的安全系數也隨之升高。在實際操作過程中，需要注意：濕容重超過4kN/m3，設計強度不低于0.5MPa；濕容重超過5kN/m3，設計強度不低于0.8MPa。

1.3.2 反壓護道方案

反壓護道是提高路堤穩(wěn)定性的常用方法，一般來說其寬度與高度需要根據穩(wěn)定性的安全系數來確定，一般高度不超過路堤高度的50%。

例如，反壓護道的寬度為10m、厚度為2m時，穩(wěn)定性的安全系數為1.0；反壓護道的寬度為15m、厚度為2m時，穩(wěn)定性的安全系數為1.1；反壓護道的寬度為20m、厚度為2m時，穩(wěn)定性的安全系數為1.2。在厚度固定的情況下，隨著寬度的增加，穩(wěn)定性的安全系數也不斷升高。

1.3.3 鉆孔灌注樁方案

目前，對于市政道路開裂主要采取以下幾種鉆孔灌注樁方法：

（1）直接灌漿法。該方法首先需要清除裂縫中的雜質，然后使裂縫干燥，之后在裂縫與路面上涂一層聚氨酯底漆，按照原始的制作方法進行灌漿修補，確保混凝土強度符合市政道路的質量要求。

（2）壓力注漿法。該方法被應用于寬度＜5cm的裂縫，先使用鼓風機清理縫隙中的雜質，然后每隔一段距離插入1個噴嘴，使用膠帶固定裂縫，通過壓力注漿的方式填補縫隙。

（3）擴縫灌漿法。該方法主要被應用于表面縫隙，將縫隙鑿成直角凹槽，并清理內部的碎屑，然后將準備好的混凝土或樹脂材料注入縫隙即可。

2 市政道路沉陷的原因及防治措施

2.1 市政道路沉陷的原因

市政道路沉陷的主要原因在于以下幾個方面。

2.1.1 設計不當

引起市政道路沉陷的原因有很多，如路基填土高度偏差、材料不合格、邊坡缺陷等。在環(huán)境因素的影響下，市政道路穿過復雜地質環(huán)境時，要嚴格按照相關標準與規(guī)范進行。例如，在路基設計中若高填方路段沒有做好相關試驗測試，很可能導致施工工藝或選材不當，從而誘發(fā)縱向開裂，引起路基沉降。

2.1.2 施工質量問題

在市政道路施工過程中，需要嚴格按照施工方案與技術規(guī)范操作。例如，在路基填料分層填筑施工中，需要嚴格控制各層鋪筑的厚度。但是，在實際施工中，有部分施工人員沒有嚴格按照施工要求執(zhí)行，導致路基填筑質量沒有達到施工設計要求，在材料自重以及行駛車輛負荷的作用下，引起市政道路沉陷。由于施工人員的流動性強，部分施工人員的專業(yè)素養(yǎng)較低且責任心不高，也會影響施工質量。

例如，在半挖半填施工過程中，若邊坡未按照要求施工，容易引起路基與填料的結合度不足，增加開裂、沉降的發(fā)生率。在路基填土過程中，要重視臨界高度的控制，在施工中做好沉降觀測，避免軟土路基接近臨界狀態(tài)，確保路基的承載力，減少路基開裂、沉降的發(fā)生。

2.1.3 排水不暢

在實際施工中，如果沒有做好排水措施，會導致土基的含水量過高，使得整體強度下降，容易發(fā)生沉陷的問題。路面、路基排水不通暢，雨水進入路基引起局部沉陷，整體結構被破壞。在梅雨季節(jié)，一定要做好排水措施，避免影響路基的施工質量，從而預防市政道路沉陷的發(fā)生。

2.1.4 路基剛度不足

路基剛度是指路基的抗變形能力，良好的剛度可以避免沉降變形的發(fā)生。路基表面不是出于同一水平面，因此市政道路的結構以及路基的剛度會存在一定的差異，在相同負荷的作用下，路基變形方式也有所差異。

例如，縱向路基與橫向路基的剛度差異大，在相同荷載的情況下，可能導致開裂、沉陷的情況發(fā)生。在實際施工中，沉降觀測不嚴謹，實際沉降速度大于預期沉降速度，從而引起市政道路沉陷。

2.2 市政道路沉陷的預防措施

2.2.1 加強施工管理

在市政道路施工過程中，為了提高市政道路工程的建設質量，需要加強施工管理。例如在高填方施工中，可以采取分層填筑的方式，嚴格控制分層填筑的厚度，并做好施工記錄，將責任落實到個人。在路基填土壓實施工中，壓實寬度需要大于設計寬度20cm。在雨水豐富的地區(qū)，需要使用滲水性較好的材料，減少雨水堆積。在實際施工中，對于不同特性的地質條件，需要混合使用不同的填筑材料，每層的填筑厚度不能超過50cm。在施工過程中，需要注意挖填工作的質量控制，減少漏挖的情況發(fā)生，必要時可以使用小型器械進行填補工作。嚴格控制壓實度，最好選擇大噸位的壓實設備。在壓實完成后，還需要做好質量檢測，從而確保壓實度符合實際的要求。在實際施工中，一定要將現場的雜質完全清除。在地質條件不穩(wěn)定的路段，最好清除腐殖土。對于含水量較高的原土，可以進行適當的翻動和晾曬，降低土壤的含水量[4]。

2.2.2 軟土地基施工控制

軟土地基相比于一般地基來說更容易出現沉陷的問題，為了降低此類地基沉陷的風險，需要采取換填法，使用滲水性能好的土壤進行加固處理。在實際施工中，若施工地點位于河流附近，且積水不易排干，可以采用拋石擠淤的方式進行施工，可以形成碎石樁，從而提高地基的建設質量。

2.2.3 做好沉降觀測

在實際施工中，為了預防市政道路沉陷的發(fā)生，需要做好沉降觀察和記錄。目前沉降觀測的方法有很多，一般情況下主要是采用地表沉降觀測方法，其具有操作簡單且觀察效果好的優(yōu)勢。設置沉降板觀察高程變化，無論是橫向還是縱向觀測，沉降板設置點越多，觀測的準確性越高。

2.3 市政道路沉陷的控制措施

2.3.1 添加外加劑

換填法多用于填方量較小的路段，可以避免路基沉陷的情況。但是該方法不適用于工程量大的路段，因此需要尋找其他的方法。隨著現代化施工技術的快速發(fā)展，外加劑的出現可以滿足實際施工的要求，其不受施工量的限制，適用于建筑物密集的市政道路的施工處理。將外加劑加入路基材料，可以降低路基不均勻沉陷的發(fā)生率，目前市面中有許多種外加劑可以使用。根據市政道路沉陷發(fā)生的原因不同，采用的外加劑類型也不同。例如，對于沉陷程度嚴重的路段，可以使用高強度的固體粉狀材料，其具有較高的強度與抗壓性；對于沉陷程度較輕的路段，則可以使用聚丙烯酸材料[5]。

2.3.2 壓力灌漿法

很多地區(qū)路基的填筑材料多采用級配碎石，在施工技術與施工條件的束縛下，邊緣壓實度不符合實際要求，在長時間車輛負荷的作用下，引起路基沉陷的情況發(fā)生。為了減少這一情況的出現，可以采取壓力灌漿法來提高路基的抗壓強度。壓力灌漿法主要是在標準壓力的作用下，通過注漿的方式來填筑路基碎石的方法。壓力灌漿法可以提高路基的緊固性，對提高路基強度、降低路基沉陷具有較好的應用價值，尤其是對于大面積沉陷的路段。

2.3.3 軟土地基沉陷控制

軟土地基由于沉陷風險高，在實際使用中可以采用墊層換填施工處理。例如，使用灰土夯填處理，先將上部挖開，清除松質土，然后以每層20cm的厚度進行夯實處理。同時可以使用灌注樁加固處理，合理控制水灰比，一般為0.6∶1，漿液充分攪勻后以50L/min的速度灌注，壓力控制在0.5MPa。加固完成之后，還需要合理調整道路兩旁的鋼護欄。在實際施工中，需要根據地質條件與特性，確定最佳夯擊間距以及分布情況，避免影響實際施工效果。對于沉陷嚴重的軟土地基，需要在處理之后對混凝土面進行銑刨，重新標高并鋪設，拆除損壞的邊溝，按照原來的設計重新砌筑。

3 結語

市政道路發(fā)生開裂和沉陷會影響其使用壽命。引起市政道路開裂和沉陷的原因主要包括自然因素和人為因素。在實際施工中，需要注意做好防范措施，從而降低市政道路開裂和沉陷的發(fā)生率。一旦發(fā)現開裂和沉陷，要快速處理，避免影響道路的使用價值與安全性。