鄉村公路混凝土路面病害處治措施分析

熊莎

（益陽遠程公路建設有限公司，湖南 益陽 413000）

0 引言

鄉村公路建設受到地質、地形等條件制約，采用全斷面挖方或填方路基會造成工程投資大、占用土地多，對生態環境的破壞性大等負面影響。因此，鄉村公路建設多采取半開挖半填方路基結構形式（見圖1、圖2）。半開挖半填方路基與其他種類路基結構形式相比，具有土方開挖工程量較小，開挖土方可以就地用于路基填方，避免填方的長距離調運等優點。由于鄉村公路半開挖半填方路基沉降不均勻，對上面層水泥混凝土路面的整體結構容易產生負面影響，在雨水侵害與車輛載荷共同作用下，久而久之，許多鄉村公路水泥混凝土路面出現病害，常見病害包括裂縫、斷板、唧泥、錯臺等。為恢復路面的使用性能，一定要根據具體病害，采取可行的控制措施[1-4]。

圖1 鄉村公路結構形式示意圖

圖2 鄉村公路半開挖半填方路基結構示意圖

1 水泥混凝土路面的典型病害種類

某鄉村水泥混凝土公路全長4km，起訖樁號為K0+000—K4+000，其中路基工程采用半開挖半填方方式，墊層采用10cm級配碎石；水泥混凝土路面寬度為4m，相距300m 設寬6m、長10m 會車道，路面面層厚度為2cm。公路通車3 年后，路面層漸漸產生縱向裂縫病害，填方側更為嚴重，公路兩側未修建排水系統，下雨積水[5-6]。

經實地考察，該公路路面病害縱向裂縫寬度平均1cm，最寬處縱向裂縫寬達2cm，面板最大錯臺高達3cm。

2 病害成因分析

該路面出現嚴重的縱向開裂病害，是由于水泥混凝土路面內部結構和外部自然環境因素共同作用影響的結果。外部環境主要是受雨水和車輛荷載的影響。該鄉村公路的水泥混凝土材料具備足夠的強度和厚度，但路基土體內部存在不穩定的影響因素。在進行調研時，發現該路段設置了限高架和限重標志，因此可以排除超重和超限車輛荷載為主要影響因素。經研究認為，導致該鄉村公路路面出現縱向開裂病害的主要原因是混凝土路面結構下部路基土體的穩定性不足導致路基承載力下降，同時受到外部自然環境雨水侵蝕疊加影響[7]。

根據實地調查表明，該路面出現縱向開裂病害和外界雨水侵蝕作用有著直接聯系。公路近山體的側面沒有設置硬化排水系統，由于排水不暢形成積水，積水從混凝土路面邊部滲入路基土體結構中，加重路基的自重，降低路面承載能力，造成路基失穩與不均勻沉降，再加上混凝土路面另一側面屬填方路基，水害侵蝕對填方路基的穩定性影響更大、沉降更快。由于路基承載力與穩定性不足從而使路面板出現縱向開裂病害。在上部車輛荷載作用工況下，路面板縱向開裂的進一步發展最終導致錯臺病害的形成[8]。

3 病害處治措施

為了解決該鄉村公路路面縱向開裂病害，需要從混凝土路面板和路基兩個方面對病害進行技術處治。對于路面板的不同問題，采取不同的處理方法。對于嚴重破損的路面板，直接進行換板。對于路面板縱向開裂與路面板沉陷而整體性較好位置的病害，用瀝青砂AC-5 加鋪或聚合物改性水泥混凝土填充技術進行處治。該工程路基處治設計為注漿技術處治和換填技術處治，但在注漿技術處治時，如果土基過于松散，可能導致跑冒現象。結合該公路實際情況經過分析，如果路基過于松散或受損程度嚴重，應對路基進行更換填充處治。為防止水害侵蝕的長期影響，在路面近山側設置排水系統，用以減少雨水對路基的侵蝕，恢復原路基的承載能力[9-12]。

3.1 路基處治措施

3.1.1 路基換填

采用換填技術方式對路基進行處治，以應對路基穩定性損壞嚴重的路段。使用換填片石進行路基填充，填充深度應在40～50cm 之間，填充后應進行充分的碾壓以確保沒有明顯的沉降，然后再鋪設10cm級配碎石調平層。此次填充片石的最大厚度≤30cm，且片石大面朝下、平整緊密，使用小石塊或碎石填充大片石中間的縫隙。使用壓路機對片石進行碾壓，將其壓入路基軟土中，對于不達標高處加填碎石，直到路基平整不再有下沉方可停止碾壓。

3.1.2 路基注漿

采用壓力注漿技術對路基進行處理，以解決因路基強度不足而導致的路面開裂和錯臺問題。路面處理的范圍與注漿處理的深度必須相應，注漿處理深度應≥80cm。注漿孔平面布置方案，孔徑為75mm，最佳的排距為2m，而孔之間的距離應為2.5m。采用干法成孔方式，注漿孔則必須是豎直鉆孔（注漿施工流程見圖3）。注漿頂面與路面面層保持平齊形成一個完整的結構復合體，在對路基進行處理的同時提高路面結構的整體承載能力，如圖4所示。

圖3 路基注漿施工流程圖

圖4 注漿孔和面層板結構復合體的圖示（單位：cm）

3.2 路面病害處治

3.2.1 換板處治

當混凝土板出現嚴重的裂縫并分裂成三個或更多塊時，需要進行換板處理。當水泥混凝土板塊破碎、下沉嚴重，且出現唧漿現象，或者連續多塊板塊被壓碎，必須先進行路基的修復再進行換板。

在更換水泥混凝土板的過程中，先將舊水泥混凝土板全部清除，然后采用注漿或者換填技術進行路基病害處治，直到路基滿足規范要求，才可以進行新混凝土板的澆筑施工。施工時，一般采用商品混凝土現澆的方式，所有新鋪設的混凝土板必須達到指定強度，方可開通車輛通行。

3.2.2 錯臺處治

高差大于10mm 會導致嚴重的錯臺問題，可以采用瀝青砂或聚合物改性水泥混凝土進行處理。在用瀝青砂充填之前，需要在下沉板面上密集刻槽，槽的形狀為矩形，深度為3～4mm，寬度為3～5mm，槽之間的距離為12～25mm。并對混凝土路面上的雜物和灰塵進行清掃，使用熱瀝青或乳化瀝青在混凝土路面上噴涂一層，對整個錯臺下沉板面進行修復，使修復后路面高度與原來的路面高度相同，恢復路面的平整度。使用聚合物改性水泥混凝土進行修復時，需要對錯臺下沉板進行深度為2～3cm 的刻槽，或者在其上刻槽，深度為3～4mm，寬度為3～5mm，槽之間的距離為12～25mm。并對混凝土路面上的雜物和灰塵進行清掃后再進行修復作業。對于進行注漿處治的面板，可預留路面板的2/3 深度不進行注漿作業，在聚合物改性水泥混凝土修復面板的同時，進行面板填充注漿孔，以提高其整體性，修復后路面高度與原路面高度相同。

3.2.3 裂縫處治

對于路面縱向裂縫寬度均超過3mm、平均寬度約為1cm，同時還伴隨有錯臺病害的混凝土面板，采用縱向裂縫與錯臺同步修補的處治措施。先對裂縫進行灌縫處理，再對錯臺進行修補。將裂縫沿著混凝土路面擴寬成3～4cm 的溝槽，溝槽深度應與路面板厚度相同，然后使用瀝青砂或聚合物改性水泥混凝土來填充擴縫。

裂縫修復后在1～2 年內會出現老化和重新開裂，后期應對裂縫重新進行填縫。運營期如果出現特殊情況導致灌縫材料破裂等損壞，必須迅速進行維修。

3.3 設置排水系統

在混凝土路面結構兩側的加設排水系統，特別是在靠近山體一側設置排水溝，以避免雨水積聚。對靠近填方側的土路肩使用強夯技術進行夯實，并降低土路肩坡度，以便在下雨時快速排水。在水量較大處設置排水圓管涵、鋼管等措施，以減少雨水對路基結構的侵害，從而確保路面結構穩定耐用。

4 結語

通過對鄉村公路半開挖半填方路基水泥混凝土路面病害處治典型案例進行全面研究分析，總結得出一整套比較完整的針對此類病害處治的施工技術方案、施工工藝，其對于路面開裂、形成“錯臺”“碎板”采用更換填料、注漿加固路基、更換混凝土面板、恢復路面面層等技術措施行之有效，配套加強路面兩側排水設施的做法，根除病害成因，使該路段杜絕同類病害重復發生。