公路施工中水稳基层裂缝防治技术研究

汤辉，徐柿根

（江西赣东路桥建设集团有限公司，江西 抚州 344000）

0 引言

高速公路结构主要组成部分之一为水稳基层，其施工质量直接影响着公路路面结构的整体强度和稳定性。随着外界环境不断变化，同时行车荷载的长期影响，公路水稳基层容易出现病害问题，其中最常见的病害为裂缝问题，按照其产生原因的不同，可分为干缩裂缝、温度裂缝以及沉降裂缝三种，裂缝产生的最主要原因是水泥混凝土热胀冷缩后形成内外温差变化[1]。为对公路水稳基层裂缝问题进行有效改善，提高基层的整体稳定性，本文对水稳基层干缩裂缝、温度裂缝以及沉降裂缝特性及产生原因进行阐述，并结合实际工程重点研究水稳基层裂缝防治措施。

1 工程概况

寻乌（赣闽界）至全南高速公路工程桩号为：K0+000～K112+104，路线全长112.104km，本项目全线均按双向四车道的高速公路标准设计，设计速度80km·h-1，路基（整体式）宽21.5m，路基（分离式）宽10.75m。路面：采用沥青混凝土路面，标准轴载BZZ-100kN。公路主线路面基层和底基层结构形式设计为36cm水泥稳定碎石基层+19cm级配碎石底基层。该高速公路自投入运营至今数年，由于该公路所处地区昼夜温差较大，同时修筑公路时采用的施工工艺不规范，路面基层中的水泥无机结合料内会产生不同程度的热胀冷缩效应，进而导致水稳基层裂缝的产生，路面结构强度和稳定性严重下降，导致公路行车舒适性降低。针对该公路水稳基层裂缝问题，经研究决定采用相应的裂缝防治技术进行修补，并选定试验路段检测施工质量。

2 水稳基层裂缝类型及产生原因

2.1 干缩裂缝

公路水稳基层在自身硬化的过程中，其内部水分会不断降低，体积会产生收缩变形，当变形应力超过水稳基层的实际承载能力时，会导致干缩裂缝的产生。公路水稳基层干缩裂缝产生原因较多，主要有集料、水、混凝土配比及水泥型号等。干缩裂缝的主要表现形式有两种，即：（1）水稳基层中碎石集料会吸收一定的水分，当集料含量较多时，则所吸收的水分也会变大，水稳基层施工时水分蒸发散失严重，进而产生干缩裂缝；（2）公路水稳基层在凝结硬化时会产生水化反应，伴随一定的热量释放，使得混凝土内水分散失，当水泥含量越大时，其水化反应越剧烈，水分散失越严重，最终会导致干缩裂缝。

2.2 温度裂缝

无机结合料主要由水泥与水混合后产生凝固硬化反应，同时与砂砾拌和后形成混凝土结构[2]。当环境昼夜温差较大时，水泥无机结合料内会产生不同程度的热胀冷缩反应，使得混凝土体积产生变化，当应变大于自身的强度极限时，会导致温度裂缝的产生。通常水稳基层施工时采用的水泥剂量小于5%，容易产生热胀冷缩。水稳基层硬化时产生水化反应而释放热量，同时热量散失较慢，导致混凝土形成内外温差，混凝土内部膨胀外部收缩，进而导致温度裂缝。

2.3 沉降裂缝

沉降裂缝不同于温度裂缝和收缩裂缝，主要由水稳基层内部结构性质变化而产生的裂缝，同时会产生不同程度的沉降。当公路路基压实施工未按照规范标准进行施工时，水稳基层容易产生沉降裂缝[3]。通常采用分层压实的方式进行公路施工，当采用的施工技术不到位时，会导致基层压实不足，若不进行及时处理，受到外界影响，水稳基层会产生沉降裂缝，容易产生交通事故，并影响公路使用寿命。

3 水稳基层裂缝防治技术要点

3.1 原材料

为预防水稳基层中产生严重的裂缝问题，应对各原材料的性能进行严格控制。科学有效地对各项原材料进行分级处理，并合理设计水泥混凝土配比，通常选用天然砂砾作为公路基层材料，采用振动筛分的方式进行集料分级。严格控制细集料含量，针对低于粒径0.075mm的细集料，其含量不得过大，由于集料的收缩性较大，同时塑性较高，容易产生裂缝病害，所以应严格控制小于0.075mm粒径的细集料含量。水稳材料拌和时会产生水化热反应，混凝土内外部会形成温度差，容易产生温度裂缝，所以在进行公路水稳基层施工时应合理控制水泥剂量，同时对水泥混凝土配比进行优化处理。

3.2 混凝土摊铺

采用配备喷雾洒水设备的洒布装置对公路下承层进行喷水潮湿处理，选择两台摊铺机进行同步施工，摊铺施工时应匀速慢行，并对摊铺厚度进行严格控制，保证公路基层的松铺系数满足设计要求。公路水稳基层摊铺施工完毕后施工技术人员及时对摊铺质量进行检测，确保基层标高、厚度及高程满足规范要求。当公路水稳基层出现离析现象时，应立即进行凿除并重新填补，预防基层裂缝产生。

3.3 混凝土碾压

选用双钢轮压路机、振动压路机及三轮压路机进行组合碾压作业。公路水稳基层碾压长度应小于80m，另外确保混凝土的含水量小于最佳含水量的±2%。水稳基层碾压过程中遵循先慢后快、先轻后重的原则进行展开，同时选用最佳碾压次数。水稳基层碾压中碾压速度控制在1.5～1.7km·h-1范围内，当存在弹簧现象时，及时处理再掺加适量的水泥材料，避免水稳基层产生大面积裂缝。

3.4 验收

公路沥青面层和基层需在同一年内施工完毕，这样可适当降低基层裂缝的产生几率。当公路基层施工完毕后没及时进行沥青铺设时，基层容易产生干缩裂缝和温度裂缝，应严格按照施工规范进行处理。公路水稳基层施工完毕后，加强对施工质量的验收，以提高基层质量，减少裂缝产生。

3.5 养护

公路水稳基层施工完毕后，加强对基层养护，定期检查水稳基层质量，确保水泥混凝土质量满足设计要求。公路水稳基层裂缝防治过程中，合理控制公路基层的干缩裂缝和温度裂缝的宽度小于5mm，同时可以在裂缝内部灌注适量的乳化沥青。当水稳基层裂缝宽度大于5mm时，可选用扩槽灌缝的方式进行处理。当公路水稳基层产生沉降变形时，基层裂缝宽度大于10mm，对裂缝进行铣刨处理，再在裂缝内灌注适量的泥浆，待水泥混凝土强度满足设计要求后再进行基层铺设。另外，可采用玻璃纤维格栅的方式进行裂缝防治，减少外界环境对基层的影响，预防基层裂缝出现，玻璃纤维格栅技术指标如表1所示，其裂缝处理示意图如图1所示。

表1 玻璃纤维格栅技术要求

图1 玻璃纤维格栅处理裂缝示意图

4 结语

本文为研究水稳基层裂缝防治措施，重点研究了水稳基层裂缝防治措施，研究结果表明采用合理的水稳基层裂缝防治技术，可有效提升水稳基层整体质量。