市政道路水稳层开裂成因与应对措施探讨

韩启婕

摘 要：水稳层因故开裂作为道路常见病害问题，其成因众多且影响巨大，若未能事先规避或有效控制，不仅影响自身承重，还会引发面层开裂、破损，影响道路使用。鉴于此，以某市政道路施工为例，首先对水稳层开裂的诸多成因展开分析，并针对性地提出了一系列应对举措，供同仁阅鉴参考。

关键词：市政道路；水稳层开裂；成因分析；应对举措

中图分类号：U416.2                                 文献标识码：A                                    文章編号：2096-6903（2022）10-0019-03

1 项目概况

某城市主干道全长5 636.5 m，为双向4车道设计，路宽24 m，设计时速40 km/h，采用沥青混凝土路面结构形式，基层为水泥稳定碎石基层，厚度为35 cm，两次施工。首次先进行200 m试验段铺筑施工，在经过7 d的标准养护和施加一定荷载后，对水稳基层的裂缝情况进行现场采集，发现不同程度地存在纵、横向开裂情况（表1）。

通过对发生开裂的位置进行钻芯取样发现，发现裂缝的芯样密实度较差，骨料级配不均，存在骨料离析现象，且水稳层整体较为松散，并出现贯穿基层、面层的横向裂缝。由于钻芯取样仅能反应局部裂缝情况，因此，为查找开裂的具体原因，选取试验段具有代表性的位置，并按照铺筑的层次结构逐层分块切割，其中，裂缝最宽位置达21 mm，裂缝两侧呈现错台状，上、下基层的裂缝处于同一断面，且断裂面水稳层呈破碎状，强度较差，并在承载性较差位置出现纵向开裂。

2 市政道路水稳层开裂的成因分析

2.1 原材质量不合格

2.1.1 水泥质量不达标

部分施工对水泥原材质量把控不严格，以致水泥强度低、稳定性差，达不到标称强度等级要求，如若投入水稳层施工，则极易导致水稳层后期产生较大收缩而形成收缩裂缝。另外，水泥进场验收未按要求进行原材检测，不同厂家、批次、标号的水泥混合使用，使得水稳层出现不均匀收缩，也会加大开裂的几率[1]。

2.1.2 骨料质量不过关

对水稳层混合料所用骨料的筛选、质检不严格，所用骨料的来源、粒径大小、含水含泥量等没有认真核查、抽检，且堆放混乱。若骨料的含泥量及泥块含量超标，且粒径＜6 mm的骨料未按规定测定液限及塑性指数，则易导致水稳层的干缩稳定性较差，当干缩应力大于水稳层中水泥的弯拉强度时，便会出现干裂。

2.2 配比设计不合理

水稳混合料的配比设计既要有理论参考值，也要结合项目实际情况，如果仅凭以往经验，没有充分考虑材料特性等因素，很可能导致混合料配比不符合实际要求。

根据试验数据可知，在骨料成分相同、级配一致时，混合料中水泥的比例和7 d无侧限抗压强度成正比，即水泥占比越大，抗压强度越高。而如若水泥比例＞6%时，水稳层收缩应力就会增大，当水稳层强度小于收缩应力时，就可能出现收缩裂缝；而如若水泥比例过小，水稳层板结效果较差，强度相对较低，道路交付使用后，在来往车辆的荷载作用下，就可能出现荷载裂缝[2]。

如骨料级配不合理，其中细骨料比例超标，骨料吸水增多，将导致水稳层内部结构不稳、结构强度变低。一旦受到超限荷载影响，水稳层强度较低的部位就会出现开裂现象。如若骨料级配不连续，粗、细骨料分布参差不齐，将导致水稳层结构强度不均，弯沉值变异系数和水稳层悬空系数增加，粗骨料聚集位置强度大，细骨料集中位置强度小。且骨料分布不均也会造成干缩系数增大，水稳层容易因收缩不均出现贯穿开裂[3]。

2.3 施工作业不规范

现场施工工序是否规范、工艺是否合理、操作是否标准都直接影响水稳层质量，具有以下几种情况。

第一，水稳层施工前，未按要求对路基质量予以严格检查验收，以致路基因填筑凹凸不平、碾压松散不实，导致路基参数不满足水稳层施工要求，在后期极易出现路基不均匀沉降、不规则开裂等现象，并逐渐传递至水稳层，进而发生沉降超限、裂缝等病害。

第二，水稳料拌制不满足要求，拌制时间短导致骨料分布不均匀，粗骨料聚集处与细骨料聚集处强度存在明显差异，由此导致在外界荷载的长期作用下，强度较低部位容易出现荷载裂缝。

第三，水稳料运输时操作不当，如运输车辆不够、交通不畅等导致前后场衔接失衡，出现断料停工现象；运输车辆速度控制不好，起步过猛或急刹驻停，导致混合料颠簸振动出现离析现象；此外，向摊铺机卸料时，卸料倾角过大、速度过快，也会导致混合料离析，进而影响结构强度。

第四，水稳料摊铺时，摊铺速度控制不好、厚度薄厚不均，造成厚度大和厚度薄的位置强度不同，强度低的部位开裂几率增大。另外，摊铺碾压时未按要求控制好含水量，以致碾压难以密实，若含水量过大会导致碾压不够密实、孔隙率增大，且易于发生粘轮，并出现弹簧、波浪等问题，若含水量过小会导致混合料无法板结等问题。

第五，水稳层强度损失和延迟时间成反比，随着延迟时间（自拌制出料至碾压的时间）变长，水稳层强度损失会越来越多，此时的水稳层强度也会变小[4]。如图1所示。如果延迟时间超过水泥的初凝时间，水泥的胶凝性效果将失效，水稳层碾压时将会松散，很难成型，甚至开裂。

第六，在水稳料摊铺、碾压时，考虑到道路建设速度和要求，一般使用2台以上摊铺机、4台以上压路机，采取阶梯式同步作业，如果设备自身性能不好、操作失误、测量不准等，就会造成摊铺、碾压不同步，增加开裂几率。

2.4 工后养护不到位

水稳层作业完成后，应按照设计规范要求进行养护，养护龄期和水稳层强度如图2所示。如若龄期不够将会导致水稳层强度不足，在外界荷载作用下，水稳层就容易出现裂缝。此外，在水泥凝结硬化时，产生水化热反应，水分会大量流失，如若洒水量及频次不够，也会影响水稳层混合料收缩，造成水稳层干裂。

3 市政道路水稳层开裂的应对措施

3.1 严控材料质量

一是严控水泥质量。水泥在进场前，要严格进行质检验收，核查生产厂家、生产日期、批次批号、强度等级、规格数量、出厂合格证明等资料，确保其质量符合施工要求。为最大限度降低水稳层开裂现象，水泥应选择稳定性较好的硅酸盐水泥，且初凝时间＞3 h、终凝时间＞6 h。进场后根据厂家、批号不同，分别储存在干燥的水泥罐内。在混合料拌制前，应再次检查防止水泥混用，并抽取水泥样本对强度、性能等参数进行试验检测，确保满足水稳层施工要求。

二是严控骨料质量。精心选择骨料料源，明确筛孔尺寸，对所有骨料过筛，确保符合施工要求。同时，选择级配较好的粗、细骨料，严格控制含泥量，粒径低于5 mm的细骨料中粉尘含量＜12%，粒径低于0.6 mm的细骨料需对材料液限和塑性指数进行测定，确保水泥干缩性能满足要求[5]。

3.2 优化配比设计

考虑到施工过程中的波动性，在拌制水稳混合料时，实际水泥用量应比设计用量略多一些，一般为+0.5%，确保在满足强度要求时避免过多掺加水泥，防止混合料收缩性降低[6]。另外，对水稳层拌制料还要随机抽样测定水泥剂量，采用滴定试验方式，绘制水泥剂量标准曲线，并将实际水泥剂量与设计进行分析对比，防止水泥剂量超标引起温缩裂缝。

水稳层施工中，要完善施工组织设计和专项施工方案，优化配比设计，充分考虑材料特性、运输方式和距离、周边施工环境等因素，确保配比设计更符合现场实际需要。在配比设计中，尽量优化调整骨料比例，减少水泥用量，以防止收缩裂缝。

3.3 强化施工管控

严格控制路基摊铺、碾压质量，规范施工，加强质检，并在水稳层正式施工前，再次对路基开展质量验收，确保平整度、压实度等指标满足设计规范及水稳层施工要求后即可开展水稳层作业。

加强拌制时间控制，既要防止混合料拌制时间不足就出料，也要防止拌制过度造成离析。拌制时间尽量控制在35 s，水稳料装车时，下料斗和车辆底部不得过高，距离＜2 m。伴随着下料，车辆缓慢移动，分前中后三次装料，防止混合料堆积出现离析[7]。

混合料运输车辆应轻启、匀速、缓停，运输过程保持平稳，减少颠簸震荡。卸料时，运输车和摊铺机紧靠一起，车厢缓慢提升且倾角＜30°卸料。摊铺时，布料器要匀速转动，确保松铺厚度一致，以免影响水稳层强度。

考虑到现场施工环境，水穩层混合料实际含水量需比最佳含水量高1%～2%，这样在碾压时，混合料不易松散、粘轮、起拱，压实效果更好，水稳层不易开裂[8]。

通过前期试验段试铺，验证材料配比、施工参数是否合理，同时检验机械设备性能、前后场组织协调能力。试验段数据要完整记录，正式施工阶段根据试验段参数对专项方案进一步优化，确保摊铺、碾压质量满足表2的标准要求，进而有效保证水稳层施工质量。

根据前期确定的延迟时间，优化混合料拌制、运输、碾压时间，防止水泥终凝影响水稳层强度。碾压应采用振动、轮胎压路机配合，由道路两边向中间依次进行。每次碾压错开1/2轮宽，胶轮压路机错开1个轮宽，这样水稳层碾压会更均匀，也不易开裂。

3.4 规范工后养护

水稳层施工完成后，要立即用土工布、麻布等材料覆盖保温保湿，防止水分蒸发过快。如果气温过高，还要经常性在覆盖材料上洒水，保证水稳层的湿润度，洒水养护时间至少7 d，每日至少2次洒水。在养护过程中，要注意保护成品，对已完路段实行围挡，严禁机械、人员随意进入现场，防止碰撞破损或承荷过早引起水稳层开裂。待养护完成后，再去除覆盖材料，清理表面。

4 结语

作为道路的关键承重结构层，水稳层承受着上部结构自重以及上行人、车带来的各种作用力，因此其铺筑施工是否规范、铺筑质量可否达标极为关键，不容小觑。对此，应严控材料质量、优化配比设计、强化施工管控、规范工后养护、严格质检验收，从而打造精品道路工程造福民众。

参考文献

[1] 郭川.水稳碎石基层裂缝成因及防治措施分析[J].工程技术研究，2020，5（21）：163-164.

[2] 王星，杨桥礼，韩泽锋，王绪正，韩雷昌.晋红高速公路水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治[J].云南水力发电， 2019，35（S2）：43-45.

[3] 梁志通.道路水泥稳定碎石基层纵向通长裂缝成因分析及处理措施[J].城市建筑，2019，16（6）：139-140.

[4] 贺旭洲，张晓明.水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝的原因分析及处治措施[J].北方交通，2019（6）：70-72.

[5] 余志刚.城镇道路水泥稳定碎石基层施工与质量控制研究[J].安徽建筑，2021，28（7）：185+194.

[6] 石帅.某高速公路抗裂型水泥稳定碎石基层技术研究及应用[J].工程技术研究，2021，6（3）：66-68.

[7] 游剑峰.水泥稳定碎石基层开裂成因与处治方法探析——以漳州市某市政道路工程为例[J].江西建材，2021（4）：154-155.

[8] 崔先觉，史秀平，龚育超.水泥稳定碎石基层路面裂缝的防治研究[J].北方交通，2017（5）：56-58.