某海滩路水泥砼路面裂缝的成因分析及治理

刘海兵

（华北地质勘查局第四地质大队，河北秦皇岛066000）

某海滩路水泥砼路面裂缝的成因分析及治理

刘海兵*

（华北地质勘查局第四地质大队，河北秦皇岛066000）

水泥砼路面最主要的危害当属裂缝,它会把路面分解为大小不等的数块,破坏路面结构的整体性,进而逐步丧失路面整体刚度而丧失使用功能，这种情况在特殊的海滩地带显得尤为突出，结合某海滩路水泥砼路面裂缝工程实例，对水泥混凝土路面产生裂缝的成因做了较全面的分析，从路基填料、填料压实度、地基土的构成、冬季冻胀等方面分析混凝土路面裂缝产生的原因，并针对原因提出相应的治理措施。

砼路面；裂缝；成因；治理措施

1 概述

1.1 道路简况

水泥混凝土路面因其平整度好、重荷载交通下疲劳寿命长、养护费用少、干净、易于清扫等特点被广泛应用于城市市政道路建设中，同时混凝土具有抗拉能力差等缺点，导致路面出现龟裂、裂缝、断板、甚至错台，从而影响混凝土路面的使用年限，而路面板裂缝作为最主要的危害引起了人们广泛的注意，对混凝土路面裂缝原因分析，对提高其使用质量、延长使用寿命有重要的意义。某海滩路为城市次干路，路宽7～16m，水泥混凝土路面，全长约5.2km，路面有较大较长较严重裂缝11处，长度从10～300m不等，在产生的路面裂缝当中，以平行于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝为主，次为横向开裂。

1.2 工程地质条件

地貌而言，场地为冲洪积扇区，海滩路西起点为戴河入海口的北岸，其余路段紧邻渤海，两侧均有鱼塘或苇塘及浴场分布，局部地段微地貌为小冲沟，沟底存在软弱夹层。海滩路地形上靠近河岸和海岸边缘，土层分布不均匀，现经过人工回填，地形较平坦。

据地质勘探揭露，海滩路路面裂缝地段各岩土层特征自上而下按各路段依次分述如表1所示。

1.3 水文地质条件

地下水为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，第四系孔隙潜水含水层主要为砂性土中，属富水强透水层；基岩孔隙裂隙水含水层主要为强风化混合花岗岩，属弱富水弱透水层，局部破碎带或岩脉赋存构造裂隙脉状水，含水层具统一的地下水位，局部地段有上层滞水，上层滞水主要存在于素填土层中。地下水主要补给源为大气降水及侧向渗透，并以蒸发和侧向渗透方式排泄，水位变化与大气降水相关，水位年变化幅度0.5～1.0m。

场地南侧紧邻戴河口及渤海，戴河、渤海与地下水有明显的潮汐水力联系。实测钻孔内静止水位埋深1.20～3.50m，水位标高变化在0.70～1.68m之间，

2 水泥砼路面裂缝的成因分析

在产生的路面裂缝当中，以平行于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝为主，次为横向开裂。路面产生裂缝的主要原因有以下几种。

2.1 路基填料

勘察结果表明，除中东部路段为天然路基，其地层岩性为中粗砂外，其它路段均为为填方路基，此路段填方高度1.50～3.50m。

填方路基填料第①、②1层以砂土和花岗岩风化物为主，局部含粘性土；花岗岩风化物主要成分为石英、长石及云母，长石及云母易风化，遇水易分解，手捏易碎。第②2层以粘性土为主，局部混砂性土。由于风化岩土的水稳性较差，遇水易软化，导致基层不均匀沉降，造成路基发生局部的不均匀沉陷。就裂缝路段而言，填土越厚，路面越容易出现裂缝，而且越严重。

表1 地层资料一览表

2.2 填土压实度

现场原位测试采用重型动探法，从重型动探曲线特征可以看出，第①层实测击数为N63.5=5.0～24.0击/10cm，第②1层实测击数为N63.5=3.0～15.0击/10cm，第②2层实测击数为N63.5=1.5～7.0击/10cm，说明各填土层压实的离散性很大，碾压不均，尤其是下部②1、②2层未达到压实标准，由于基层碾压不实，未达到密实标准造成地基强度不均匀，产生不均匀沉降，导致混凝土产生裂缝。

2.3 路基中存在软弱土层

勘察结果表明，西部路段存在第④粉土软弱层，厚度为1.00m；中西部路段存在第⑤1松散砂层及第⑥粉质粘土软弱层，最大厚度为3.10m；中部路段存在第⑤2松散砂层；终点路段存在第⑤2松散砂层及第⑥粉质粘土软弱层，最大厚度为2.60m。由于路基软弱，在道路运营超载的情况下，路基基础会产生不均匀下沉，导致对面层的不均匀支承，使面层底部在荷载的作用下产生过大的应力而被破坏，产生不均匀沉降量使混凝土板受弯产生裂缝。施工中如遇软土地基并且处理不当时，极易造成基层强度不均匀，使得局部断面强度不匀，从而引起路面裂缝甚至断板。

2.4 冬季冻胀及混凝土板厚度

本区为季冻区，冻结深度为85cm，土基干湿类型为中湿。基层填料为风化岩土，遇水易软化。海滩路南北两侧均有苇塘和鱼塘,路基长期受水浸泡，而且混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部或内部温度发生变化时，混凝土会产生形变，在冻融循环的作用下，使路面产生纵向裂缝。

勘察揭露的裂缝路段混凝土板厚度一般为25cm，小于《城市道路设计规范》（CJJ37-90）第10.3.2条表10.3.2中要求的混凝土路面防冻最小厚度30～40cm。所以，混凝土板防冻厚度略显不足。考虑到路面防冻因素，混凝土板厚度取35cm为宜。

2.5 路面质量

路面结构层直接承受车辆荷载，质量好坏将直接影响其寿命。从钻孔穿透的混凝土板结构上看，大部分路段路面结构层中出现气孔、蜂窝，下层石子多灰浆少等情况，说明搅拌和振捣不足。可以认为，路面质量也是造成路面裂缝的另一个原因。

3 水泥砼路面裂缝的治理措施

路面裂缝主要是由于路基变形或冻融或两者同时变形引起的。要防止路面进一步裂缝，最有效的办法就是改良填土、地基土的性质，增强水稳性和抵抗变形的能力。

3.1 垂直灌浆

中东部路段为天然路基，路基以砂性土为主，渗透性较好，适宜灌浆。建议在裂缝的路面上以2.5m的孔距垂直灌浆，灌浆深度约4.0m。灌浆在一定程度上对填土起到改良作用，并对裂缝起到封堵作用。

3.2 高压喷射注浆

经现场调查，以前对路面裂缝进行过注浆封堵，但效果不大明显。因此，路面裂缝段均可考虑改用高压喷射注浆方案。该方案可使路基形成连续的加固体，改变填土的水稳性，提高路基的抗变形能力和承载能力。

高压喷射注浆法适用于本场地的素填土、粉土、砂土和粉质粘土软弱地层。

高压喷射注浆可采用旋喷三管法，在裂缝路段均匀布置高压旋喷桩，喷射深度为道路顶面以下3.0～4.0m，具体深度可根据地质剖面确定。

高压喷射注浆的施工参数宜通过现场试验确定。水泥浆液的水灰比按工程要求确定，根据本地区工程经验可取1.0。

高压喷射注浆方案要严格按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）第12章高压喷射注浆法的技术要求进行设计、施工和检测，确保工程质量。

高压旋喷注浆的设备相对简单，便于在狭小空间施工，对公路行车影响相对较小。

3.3 换填处理

起点路段、中西部路段及终点路段路面裂缝最严重，上述路段主要是填方厚度大，填料质量欠佳，路基存在软弱土层，混凝土板厚度不足，在冻融循环的作用下，使路面产生纵向裂缝。所以，建议揭开路面，清除路面下的填土、松散的砂层、软弱土层及植物根系，换填含土石、砾类土做路基，并分层铺筑，均匀压实，并要求下路堤压实度不小于92%，上路堤压实度不小于94%，下路床压实度不小于96%。路基压实度应符合《公路路基设计规范》(JTJD30-2004)技术要求。

海滩路紧靠鱼塘、戴河入海口、渤海，在此环境条件下，路基受浸水作用较大，应采取防水措施或采用水稳性较好级配砂石做填料。

4 结束语

水泥砼路面裂缝成因很多，治理的方法也不止以上这几点，只有通过精心设计，严格工程施工质量管理，并针对裂缝产生的原因采取一定的预防措施，把这种裂缝减少到最低限度，以延长水泥砼路面的使用周期。

[1]工程地质手册[M].4版.中国建筑工业出版社，2007.

[2]JTJD30-2004公路路基设计规范[S].

[3]JTGD30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].

[4]CJJ37-90城市道路设计规范[S].

[5]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].

[6]某海滩路道路改造工程岩土工程勘察报告[R].2011.

The CauseAnalysis and Control of Pavement Cracks of a Beach Cement Concrete Road

LIU Hai-bing
(The Fourth Geological Team of North China Geological Exploration Bureau,Qinhuangdao Hebei 066000,China)

The major hazards of cement concrete road come from the pavement cracks,which could break down the pavement into a number of different sizes,destroy the integrity of the pavement structure,and then make the pavement stiffness gradually lost until it lost the functions.This situation is particularly prominent in the special coastal beach.Taking a beach road cement concrete pavement cracks control engineering as an example,the paper made a comprehensive analysis on the causes of pavement cracks from aspects of the roadbed filling,the filling compaction degree,base soil composition and frost heave in the winter,and put forward the corresponding control measures.

concrete pavement；crack；cause；control measures

U416.2

A

1004-5716(2015)11-0162-03

2014-11-05

刘海兵（1981-），男（汉族），河北唐山人，工程师，现从事工程地质与水文地质技术工作。