基于排水管位于道路基层的城市沥青道路纵向裂缝控制

丁 振，谭利英，邹振东

（荆州市城市规划设计研究院，湖北 荆州 434000）

基于排水管位于道路基层的城市沥青道路纵向裂缝控制

丁 振，谭利英，邹振东

（荆州市城市规划设计研究院，湖北 荆州 434000）

首先引述沥青路面裂缝的病害与形成原因。然后结合具体的工程实例，说明了雨水管位于道路基层，道路基层无法正常碾压的情况下，通过C15混凝土覆顶保护雨水管，同时加上钢筋混凝土网以防止刚性基层与半刚性基层之间的不均匀沉降等方式加固道路基层来控制纵向裂缝。有关经验可供相关专业人员参考。

纵向裂缝控制；雨水管；市政道路

0 引言

随着我国城市不断扩张，以及中心城区交通压力逐渐增大，市政道路新建与改建逐渐增多。沥青道路具有施工快，平整度高、舒适度高、噪声小等优点被广泛应用于市政道路中。相比公路建设，市政道路建设中各种限制条件更多，本文主要探讨的内容是由于各种限制原因，在雨水管道高程无法降低而进入道路结构层的情况下，从设计层面应如何控制纵向裂缝。

1 沥青路面裂缝病害与形成原因

沥青路面裂缝按裂缝的形状可分为纵向裂缝、横向裂缝、网状裂缝和不规则裂缝等四种型式[1-4]。

（1）纵向裂缝。纵向裂缝是与道路中线基本平行的长直裂缝。其产生的主要原因有以下几点：a.无论是新建还是改造道路，如果路基和道路基层压实度和弯沉值达不到要求，在道路运营期的车辆荷载下，均易长生纵向裂缝。本文的案例中就是由于雨水管位于道路基层，从而无法正常碾压。为防止纵向裂缝，对雨水管采取C15混凝土覆顶保护以避免碾压，同时增加钢筋混凝土层防止刚性基层与半刚性基层之间不均匀沉降。b.在旧路改造过程中，对新老路基衔接处的处理不够完善，造成路基不均匀沉降或者滑坡，造成了裂缝的产生。c.车辆超载、交通荷载过重等原因或者单侧道路长期承受交通荷载，也容易导致纵向裂缝。

（2）横向裂缝。纵向裂缝是与道路中线基本垂直的裂缝。其产生的主要原因有以下几点：a.沥青混凝土材料本身的具有热胀冷缩的特性，特别是在低温环境中，沥青路面劲度增大，变膨能力会降低，材料在车辆荷载的作用下，部分应力无法扩散而逐步累积。当这部分应力累积到一定程度，超过材料本身的极限抗拉强度时，则会出现低温裂缝和反射裂缝等。b.在施工过程中，未妥善处置基层和路基上、下的横接缝，在道路运营期间，经车辆荷载的反复作用，从而导致路基和基层产生裂缝或者不均匀沉降，再反射到沥青路面，就产生了横向裂缝。c.在气候条件恶劣如冬季寒冷、干燥区域，路基和基层很容易出现缩或冻缩，从而产生裂缝，底层病害反射到路面上会使沥青路面产生裂缝。

（3）网状裂缝。网状裂缝是没有一定的走向规则、纵横交错的裂缝。a.网状裂缝一般出现在道路使用过一段时间后，路面逐步老化后，耐疲劳性和低温抗裂性都降低，在车辆荷载 的反复作用下形成了网状和不规则裂缝。b.沥青面层受温度变化的影响，在温差比较大的时期，在沥青热胀冷缩的特性下，形成了网状裂缝。c.其他原因如污染等。

2 工程概况

2.1 地理位置及规模

项目位于湖北省荆州市中心城区，位于荆江大堤北侧，北京路以南。道路呈南北走向，南起沿江大道，北至胜利街。本区域现状排水体制为雨、污合流制，根据新的规划要求:雨、污合流制的要逐步进行雨、污分流制改造，本设计增设污水管道。道路红线宽30 m，设计车速40 km/h，其中规划车行道宽18 m，道路全长264 m，交通荷载为重交通。本工程属于新建工程。车行道采用沥青混凝土路面；人行道面层材质选用仿石砖。

2.2 地质资料

根据地勘资料结论：

（1）本场地地形起伏变化不大，地势平坦，属长江北岸一级阶地地貌单元。

（2）本场地为基本稳定场地，无不良地质作用及不利的埋藏物，较适宜建筑。

（3）根据勘察成果判定市政工程重要性等级为二级，场地复杂程度等级为二级，岩土条件复杂等级为二级，则市政工程勘察等级为乙级。

（4）场地周边无地表水，对工程无影响。基坑开挖后会有少量上层滞水，合理采取排水措施，对工程影响不大。基坑底部为厚度较大的黏性土层，基槽开挖承压水抗渗流稳定。

（5）地下水、土对混凝土和混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。

（6）按6度设防，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑物处于可建筑的一般地段，场地地震动峰值加速度为0.05 g，场地地震动加速度反应谱特征周期Tg=0.35 s，由于管道均为干管，按7度采取抗震措施。

2.3 管位布置及道路结构

设计在道路西侧车行道上距人行道边2.5m，布置D1000雨水管沟，在道路东侧车行道上距人行道边2.5 m布置D400污水管，见图1。

本项目车行道采用沥青混凝土路面，根据当地多年的综合建设经验，经过计算确定路面结构，机动车道路面结构总厚度为88厘米，路面结构从上到下具体布置见表1。

表1 道路结构表

2.4 项目情况分析

由于各种原因本项目沿线一直未作高强度开发，延续了20世纪七八十年代的建筑格局。本项目是横穿该地块区域内第一条新建主要道路，道路起终点均为现状道路。道路沿线现状地形为两边高中间低，为避免道路在地块中高悬，在保证排水的前提下，道路应高程尽量下降，经过综合考虑最终确定全段道路最低高程不应低于35.8 m（黄海高程系统，下同）。因此在各种限制条件下，最终出现了雨水管进入道路下基层的情况。

本项目道路设计路面高程为35.8～36.84 m，道路结构厚度为0.88 m。雨水管设计管内底高程为33.92～34.18 m，管径为D1 000。污水管设计管内底高程为33.5～33.02 m，管径为D400。由于沿线雨水管覆土不满足规范要求，雨水管做C20混凝土满包处理。经计算，混凝土包封雨水管在桩号K0+085～K0+230范围内进入道路结构层。雨水管位于道路结构层示意见图2。

图2 K0+085～K0+230雨水管位于道路结构层示意图（单位：cm）

包封雨水管进入道路结构层最深处在桩号K0+171附近，其深度约40 cm，纵断面示意见图3。

图3 雨水管位于道路结构层纵断面示意图

根据图3可知，雨水管已经进入道路结构的上基层，对受限范围内的基层碾压产生一定影响。针对该情况查询相关规范和国家标准图集图集，如图集《城市道路—水泥混凝土路面》（05MR202），及《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2011）等[5-6]，均无关于雨水管纵向进入道路结构层的加固方案，仅有箱形构造物横穿道路处的面层配筋图等管涵横向穿越方案。因此只能借鉴横向穿越的方案，对具体情况具体分析。

3 纵向裂缝控制方法

在本次项目中雨水管已经进入到道路结构的基层，基层碾压受到限制。若强行碾压，首先，会对管道强度产生不利影响。其次，在下基层和上基层中有硬物，则无法保证雨水管区域基层压实度和弯沉值的要求，造成路基承载力不够，在道路运营期经车辆长期反复碾压，后期沿管道容易出现纵向裂缝。因此，为避免碾压需将雨水管范围内基层置换为C15混凝土基层，见图4。

图4 雨水管范围内基层置换示意图（单位：cm）

但该情况下，混凝土基层为刚性基层，而水稳砂砾为半刚性基层[7]，在荷载作用下两者之间会出现沉降差，沿接缝处有极大可能出现纵向裂缝。在参照《城市道路—水泥混凝土路面》（05MR202）箱形构造物横穿道路处的面层配筋图，最终将加固方案确定如下：（1）道路中心线西侧上基层20 cm水稳砂砾为20 cm厚5 MPa的水泥混凝土，中心线东侧基层结构不变。水泥混凝土设双层钢筋网，钢筋采用螺纹钢筋HRB335，直径12 mm，纵向钢筋间距200 mm，横向钢筋间距100 mm。（2）钢筋混凝土板切缝按4.5 m×5 m。（3）雨水管顶以上，采取38 cm厚C15混凝土覆顶保护。C15混凝土分缝尺寸不大于5 m。（4）钢筋混凝土基层与相接水稳基层横纵缝、钢筋混凝土分缝处铺设1 m宽土工布贴缝。（5）钢筋之间点焊或绑扎固定，需满足相关规范要求。钢筋末端采用180°弯钩形式，弯后平直段长度不小于3倍钢筋直径。加固方案见图5，加固范围见图6。

图5 雨水管位于道路结构层道路加固结构图（单位：cm）

图6 加固范围示意图（单位：m）

在该方案下，将上基层置换为钢筋混凝土板，使得图3总原本容易出现纵向裂缝的位置受到保护。同时利用钢筋混凝土板的整体性和刚度，将受力均匀分散。最后在钢筋混凝土基层与相接水稳基层横纵缝处铺设1 m宽土工布贴缝，则更好的防止了纵向裂缝的产生。

4 结语

相比公路，城市道路在与管线等的协调上有了更多要求。本文虽提出了限制条件下雨水管进入道路基层的纵向裂缝控制方法，但对于其整体效果还要进行长期的工后调查。本文提出的纵向裂缝控制方法为同行提供了一个可行的思路，可以在类似工程中参考借鉴。

[1]李静.城市道路沥青路面的裂缝防控技术探讨 [J].建筑知识,2016(2):168.

[2]王环.沥青混凝土路面裂缝的产生原因及防治措施[J].科技风,2015(14):142.

[3]张道标,张俊.沥青路面早期纵向裂缝的成因及处治[J].公路与汽运,2006(6):52-54.

[4]孟繁宏,张增科,崔素敏.道路纵向裂缝病害成因[J].公路交通科技,2003(6):35-38.

[5]JTG D40—2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[6]05MR202,城市道路—水泥混凝土路面[S].

[7]JTG∕T F20-2015,公路路面基层施工技术细则[S].

U416.0

B

1009-7716（2017）12-0030-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.009

2017-05-23

丁振（1989-）,男，湖北荆州人，助理工程师，从事道路设计和规划工作。