高速公路水稳基层裂缝原因分析及防治措施

朱芳芳

摘 要：随着经济的快速发展，我国高速公路的建设历程不断刷新历史新高。高速公路承担着经济运输大动脉的重要作用，其质量的高低直接影响到经济的正常运行。因此，加强对高速公路建设的管理极其重要。高速公路使用过程中，在长时间风吹雨淋的影响下，会出现各种类型的病害情况，而裂缝是高速公路的一种常见病害，对高速公路的质量和行车安全都会产生直接影响。为保障高速公路运输效率及其安全性，提升道路建设与服务质量，很有必要对裂缝原因进行深入分析，并形成有效的防治策略。

关键词：高速公路;水稳基层;裂缝原因;防治措施

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.018

隨着科技的进步，各种新型施工技术被不断应用于公路建设中，为我国公路运输网络水平的提升作出了巨大贡献。水稳基层由于具有硬度高、平整性好、施工简单等特点，成为我国高速公路的主要基层形式，因此，其质量的高低也直接影响到交通运输的安全及道路通畅。高速公路长期运营过程中，裂缝病害成为主要类型，加强对裂缝原因的分析，实施有效的防治极其重要。

1 高速公路水稳基层裂缝原因

高速公路的铺设遍布祖国大地，跨越不同地域，承受复杂多变气候的考验。在高速公路长期运营过程中，难免在气候、温度、极端天气等影响下，出现不同程度的裂缝病害。而不同原因造成的裂缝类型不同，产生的影响也不同，以下结合笔者多年的高速公路施工实践，梳理常见高速公路水稳基层裂缝原因。

1.1 纵缝

纵缝是高速公路水泥稳定碎石基层常见的裂缝类型，主要出现在施工初期。通常由于施工过程中质量管控不严格、细节管控不到位造成。比如在水泥稳定碎石基层夯实施工过程中，由于夯实操作的要求不严格，造成部分夯实结实，而部分基层夯实不达标。同时，边缘部位成为夯实环节容易忽视的部分，水稳基层任何部位夯实不达标，都会导致裂缝出现的可能性增大。水泥稳定碎石基层通常具有一定的厚度，必须分层碾压，且应控制首层成型厚度在15 cm左右。如果达不到这一基本标准，就会弱化承载能力，裂缝也会因此出现。高速公路后期养护环节中，措施不合理或不及时，同样会导致水稳基层产生纵向裂缝。

1.2 干缩裂缝

干缩裂缝的出现，主要原因在于高速公路水泥稳定碎石基层中的水分含量。按照施工标准，水泥混合料中的水分占比较大，而在施工过程中，会随着时间的推移，出现水分蒸发等现象。如果在配制混合料的过程中，未预留蒸发水分的比例，则极易造成混合料中水分不充足，直接导致干缩裂缝出现的可能性增大。干缩裂纹产生的另一个主要原因是，水泥稳定碎石基层水分缺失。水泥稳定碎石基层施工进入尾声后，结构已经成型，但是其中的水分会受到环境温度的巨大影响。结构中的水分开始比较充足，当温度升高时，会加快水分蒸发，大量水分流失，造成水稳基层结构体积迅速缩小，此时在薄弱部位就会出现干缩裂缝。而在温度的持续影响下，体积缩小后的水稳基层结构水分减少就会减慢，呈现阶梯状发展，但是基层结构中的水分在不断减少，如果不能及时养护，就会增加干缩裂缝形成的可能性。

1.3 网状裂缝

网状裂缝也叫龟裂，基层局部弯沉过度是这种病害形成的主要原因。施加相应的外力会明显损坏内部结构，就此造成裂缝。如果此类裂缝在低温雨雪天气中形成，其危害性更高，渗水、应力牵扯翻浆等重度病害均有可能依次出现，对高速公路质量及运输安全产生严重威胁。裂纹形成伊始仅是细纹（网状），如果无法迅速发现并尽早采用干预措施，水分蒸发量（水稳基层中）会不断增加，裂缝也会因此持续扩散至附近区域，使塌陷状逐步显现出来。

1.4 温缩裂缝

温缩裂缝通常以横向为主。水泥稳定碎石原料内的水泥占比通常约5%，因此其热胀冷缩特征就此形成。施工实践中，水泥水化放热反应会进一步提高内部结构温度，温度上升导致膨胀。随着施工不断进行，成形、建成后内部结构温度下降，尤其在低温季节或地区，收缩现象更加明显，水稳基层结构应力在这种冷热交替作用下会加大。水稳基层结构抗弯拉强度提高到最大值或应力大于既定标准，温缩裂缝就会出现[1]。

1.5 荷载裂缝

高速公路承载着公路运输的重大责任，经常通行重型车辆，因此在长期受到重型碾压的作用下，极易出现荷载裂缝。荷载裂缝的宽度<1 mm，向路肩方向延伸。虽然荷载裂缝的宽度较小，但是一般出现后都为多根并行，呈交叉状。荷载裂缝大部分出现在高速公路的长期运行过程中，主要是由于表面结构不平整造成受力不均，进而影响基层结构出现裂缝或损坏，从而表现为裂缝产生。通过受力分析，基层结构承受的应力多为拉力，所以当荷载裂缝出现后，会呈现向上发展的趋势。高速公路长期运行过程中，基层会在应力作用下产生疲劳性裂缝，如果在疲劳性裂缝出现后未能及时修护，就会导致基层结构出现坑槽现象，从而形成出现荷载裂缝的条件。

2 高速公路水稳基层裂缝防治策略

水稳基层作为高速公路的基础结构，对整个高速公路起到支撑作用，为了保障高速公路的稳定安全运行，必须加强对水稳基层的施工控制，尤其是减少裂缝等病害情况的发生。笔者通过分析水稳基层裂缝产生的原因，结合水稳基层的施工流程，从以下几方面讨论高速公路水稳基层裂缝防治的措施。

2.1 施工前的准备

为了能够保证水稳基层的顺利施工，减少客观因素对水稳基层裂缝产生的影响，就要充分做好施工前的准备工作。首先要对基层进行清理、找平，之后喷涂一层水，以有效减小水泥混凝土摊铺环节的摩擦力，从而降低拉应力的影响，从根本上减少裂缝产生。其次，对水稳基层进行洒水降温养护，能够最大程度减少水分蒸发，促进水泥混凝土的水化反应，进一步提升水稳基层结构的强度，从而保证水稳基层建成后的强度和硬度。

2.2 有效控制原材料

原材料控制是水泥稳定碎石基层裂缝处理的第一要务，缓凝水泥可以将水泥初、终凝偏差有效弥合，因此也是水泥稳固碎石基层用水泥的首选。最理想的方案是，初、终凝时间分别不得低于4.5 h和6 h，并保持5%剂量。硅酸盐水泥（标号32.5）同样可以用作水泥稳固碎石基层材料，这种水泥的最大特征就是强化水泥稳定碎石基层强度。水泥稳定碎石基层强度等级、试配剂量、检验标准和粗细集料质量（混合材料）同樣应进行严格控制。生产实践中，宜利用添加碎石机制促进碎石与水泥黏连度提升，巩固收缩开裂现象防范机制。石屑比例与水泥比例一样，也是控制重点之一[2]。

2.3 分层碾压

分层碾压方法在高速公路水稳基层施工实践中的应用极为普遍。分层碾压的基本程序是一次碾压、复压、再次碾压，严格执行这一基本程序是水稳基层均匀稳定的基础。下基层初凝结束，上基层即应迅速摊铺，并碾压成型（终凝前）。而且时间必须要控制好，否则脱节情况很有可能在施工环节即出现。前后衔接部位也是严格控制的对象，只有如此才不至于导致施工流程中断。合理的碾压速度一般是每小时2.5 km～4.5 km，碾压不得中途中断，这也是水稳基层裂缝防范的有效措施之一[3]。

2.4 有效控制压实度

控制道路水稳基层压实度，明显有助于裂缝控制，从而确保高速公路承重能力不受影响，将水泥稳定碎石基层内部承受的外部压力影响最小化，对裂缝病害的可能性发挥出最理想的防范效果。这是因为运输货物差异会造成差异化的道路碾压力度，道路塌陷也会因此体现出一定的差异，裂缝同样会因此形成，所以必须要强化压实度控制。井圈附近的基层厚度通常应超过其他部位基层，且应尽量采用粗细均匀的石料、粒料，对混合材料密度波动形成有效控制，确保水稳基层结构不会改变。

2.5 外力干扰

道路工程未完全竣工前，任何超重车辆一律不得通行，否则必将导致基层内部结构受损，这种原因导致的病害同样以裂缝形式对外呈现。从设计施工的角度来看，首先，要提前测量获得所需的数据，加强实地调研;其次，应整体考虑各种要素，对行驶车辆的重量实施严格管控;最后，应注重施工方案设计的合理性，将外力诱发的裂缝可能性降到最低。

2.6 加强养护

后期养护可以有效防范水泥稳定碎石基层裂缝。基层养护实践中，通常需要采用深色塑料薄膜、厚草袋来覆盖路面，以防高温季度过度蒸发路基水分而导致水稳基层内部水分不足，就此引发干缩裂缝。其原理实质上就是，预防并弱化水稳基层受水泥水分消耗反应造成的影响，尽可能控制裂缝、变形等病害少发生或不发生。低温季节，防冻措施必须及时介入使用，以防结冰情况出现。

3 结语

综上所述，高速公路是国家经济社会发展的命脉，必须强化其建设与维护的质量，确保水稳基层裂缝不发生或少发生，且在有效防范的基础上对已经出现的水稳基层裂缝采取合理的处置方案，以保障运输安全及道路使用寿命。希望施工单位能及时发现裂缝，准确分析裂缝产生的原因，采取科学合理的防治措施，从而减少高速公路的运营成本，为推动我国公路运输事业高质量发展贡献更大的力量。

参考文献

[1] 肖旭.分析公路施工中水稳基层裂缝的防治措施[J].黑龙江交通科技，2021，44（3）：46-47.

[2] 陈世昌.公路施工中水稳基层裂缝防治技术研究[J].黑龙江交通科技，2021，44（3）：61-62.

[3] 祝争艳，周文，刘海婷，等.半刚性基层裂缝注浆材料性能及其机理研究[J].公路工程，2020，45（6）：185-189，237.