水泥混凝土路面旧路加宽中早期破损机理的研究

王 佳

(黑龙江省公路局)

0 前 言

近年来,随着水泥混凝土路面建设的增多、通车里程的增加、使用年限的增长,水泥混凝土路面也相应暴露出一些问题,出现一些损坏。有些地区的水泥混凝土路面损坏严重,甚至影响到正常交通运输的运营,造成较大的经济损失和社会影响。因此,有必要对水泥混凝土路面早期损坏产生的原因、机理、防治对策进行深入的分析与探讨,防患于未然。

1 帮宽处的纵向断裂

帮宽处的纵向断裂是旧路加宽常见的早期破坏形式,帮宽路段的新条形荷载将在横向上对旧路基及旧路堤产生新的不均匀沉降变形,该变形的产生也必将降低板下基层对水泥混凝土路面板的支承,与边坡挖除时旧路堤产生的侧向位移、滑塌共同作用,最终导致基层或旧水泥混凝土路面板局部失去支承。水泥混凝土路面板下不均匀支承的成因,可归纳为板下结构层沉降变形的不均匀或强度变化不均匀,旧路加宽时多为前者。它的产生将改变水泥混凝土路面板的约束边界条件和荷载在板体内产生的最大弯拉应力,从而影响水泥混凝土路面板的使用寿命。

鉴于上述分析,故应在旧路帮宽前,彻底清除沟底淤泥、腐殖土、树根及杂草。同时对软弱基底地段要加大处理深度,换填砂砾,密实度要达到规定要求。旧路帮宽按施工规范要求应挖成向内倾斜的台阶,所挖台阶处为旧路边坡及旧路肩下方,而这些地方往往由于在过去施工中受压实机械、设计标准限制和多年自然作用,密实度低于设计及规范要求,所以要将旧路肩相应推除。其次,还应注重填筑材料的控制、加大旁站监理的力度,在局部新旧路基结合处加铺钢筋网,以提高整体承载力。

2 基层强度不足导致的网裂

水泥混凝土路面出现网裂,往往是由于基层强度不足所导致,而出现基层强度不足又是多方面因素的结果。比如,高填方的路基施工压实度不到位,特别压实度不均衡等都将产生不均匀的沉降,而导致面板裂缝。同时,路基层施工不规范也是导致混凝土路面网裂的主要原因之一,比如基层材料级配不佳,搅拌不均,导致基层碾压不实,达不到标准密度。还有路基宽度拓宽部分沉陷及路基构造物不均匀沉陷等原因导致路面板脱空,产生裂缝等。水泥混凝土路面施工不规范也是引起纵、横向裂缝的原因。由于混凝土一般抗拉强度只是混凝土的抗压强度的 1/17～1/8。混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗干缩性变形和温度变形的能力,这些变

形所引起的拉应力,如超过混凝土的极限拉抻应变值时,混凝土就会产生裂缝,过大时就会引起贯穿裂缝。

3 桥头、涵位和涵侧的沉陷

桥涵位的沉陷也是旧路加宽中常见的早期破坏类型之一。桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属软土。由于软土一般都具有天然含水率高、孔隙比大、压缩性强和抗剪强度低等特点,在软土上修建路基,极易产生包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降的路基变形。同时,桥头路基填筑高度都较其他路段大,产生基底应力也相对较大,更易引起地基沉降,特别是工后在车辆荷载作用下发生得更快更大,从而生成台阶。

其次,台背填料因含水分,不论级配多好都存在孔隙,施工中不论采取何种措施,也难以将填料颗粒间的孔隙完全消除。在公路自重、车辆垂直荷载与振动荷载作用下,孔隙率逐渐降低,填料逐渐压缩,密实度逐渐增大,便在一定期限内产生路基沉降。压缩沉降主要取决于填料性质、施工条件及台前台背的防护排水工程的设置等情况。根据有关资料调查研究:当土路堤压实度为 95%时,填土的工后沉降约为 1 cm/m。桥头填土高度一般有 3～4m,工后就可能产生 3～4 cm的工后沉降。

同时,刚度不同的路面在台阶处跳车所产生的振动效果不同,柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于桥台结构物一般采用刚性很大的石料砌筑或钢筋混凝土浇筑而成,具有较大的整体刚度,属刚性体;而与桥台结构物相连的道路,具有刚性较小、柔性较大的特性,属弹塑性体。显然,道路与桥台结构物之间存在着较大的刚度差,这个刚度差的存在必然使道路与桥台结构物之间产生较大的塑性变形相对差和较大的刚度突变,势必增强桥头跳车的振动效果。

4 结 语

加快公路的网化建设,利用原有公路进行加宽补强修筑高等级路面,它既可以节约公路用地,又可以相对地减少筑路投资,但同时要确保路面质量不受影响,注重施工质量与管理。综上所述,旧路加宽工程中可能出现早期破坏形式很多,这里没能一一列举,造成这些破损的原因也是多方面的,必须要综合考虑各方面因素并采取有效措施才能减少或避免其发生。

[1] 赵茂才.拓宽旧水泥混凝土路面板纵向断裂成因机理分析[J].公路工程,2007,32(4):20～23.

[2] 边平涛.软土地基桥头跳车产生的机理与工程对策[J].公路,2005,(8):91～93.