乡村公路混凝土路面病害处治措施分析

熊莎

（益阳远程公路建设有限公司，湖南 益阳 413000）

0 引言

乡村公路建设受到地质、地形等条件制约，采用全断面挖方或填方路基会造成工程投资大、占用土地多，对生态环境的破坏性大等负面影响。因此，乡村公路建设多采取半开挖半填方路基结构形式（见图1、图2）。半开挖半填方路基与其他种类路基结构形式相比，具有土方开挖工程量较小，开挖土方可以就地用于路基填方，避免填方的长距离调运等优点。由于乡村公路半开挖半填方路基沉降不均匀，对上面层水泥混凝土路面的整体结构容易产生负面影响，在雨水侵害与车辆载荷共同作用下，久而久之，许多乡村公路水泥混凝土路面出现病害，常见病害包括裂缝、断板、唧泥、错台等。为恢复路面的使用性能，一定要根据具体病害，采取可行的控制措施[1-4]。

图1 乡村公路结构形式示意图

图2 乡村公路半开挖半填方路基结构示意图

1 水泥混凝土路面的典型病害种类

某乡村水泥混凝土公路全长4km，起讫桩号为K0+000—K4+000，其中路基工程采用半开挖半填方方式，垫层采用10cm级配碎石；水泥混凝土路面宽度为4m，相距300m 设宽6m、长10m 会车道，路面面层厚度为2cm。公路通车3 年后，路面层渐渐产生纵向裂缝病害，填方侧更为严重，公路两侧未修建排水系统，下雨积水[5-6]。

经实地考察，该公路路面病害纵向裂缝宽度平均1cm，最宽处纵向裂缝宽达2cm，面板最大错台高达3cm。

2 病害成因分析

该路面出现严重的纵向开裂病害，是由于水泥混凝土路面内部结构和外部自然环境因素共同作用影响的结果。外部环境主要是受雨水和车辆荷载的影响。该乡村公路的水泥混凝土材料具备足够的强度和厚度，但路基土体内部存在不稳定的影响因素。在进行调研时，发现该路段设置了限高架和限重标志，因此可以排除超重和超限车辆荷载为主要影响因素。经研究认为，导致该乡村公路路面出现纵向开裂病害的主要原因是混凝土路面结构下部路基土体的稳定性不足导致路基承载力下降，同时受到外部自然环境雨水侵蚀叠加影响[7]。

根据实地调查表明，该路面出现纵向开裂病害和外界雨水侵蚀作用有着直接联系。公路近山体的侧面没有设置硬化排水系统，由于排水不畅形成积水，积水从混凝土路面边部渗入路基土体结构中，加重路基的自重，降低路面承载能力，造成路基失稳与不均匀沉降，再加上混凝土路面另一侧面属填方路基，水害侵蚀对填方路基的稳定性影响更大、沉降更快。由于路基承载力与稳定性不足从而使路面板出现纵向开裂病害。在上部车辆荷载作用工况下，路面板纵向开裂的进一步发展最终导致错台病害的形成[8]。

3 病害处治措施

为了解决该乡村公路路面纵向开裂病害，需要从混凝土路面板和路基两个方面对病害进行技术处治。对于路面板的不同问题，采取不同的处理方法。对于严重破损的路面板，直接进行换板。对于路面板纵向开裂与路面板沉陷而整体性较好位置的病害，用沥青砂AC-5 加铺或聚合物改性水泥混凝土填充技术进行处治。该工程路基处治设计为注浆技术处治和换填技术处治，但在注浆技术处治时，如果土基过于松散，可能导致跑冒现象。结合该公路实际情况经过分析，如果路基过于松散或受损程度严重，应对路基进行更换填充处治。为防止水害侵蚀的长期影响，在路面近山侧设置排水系统，用以减少雨水对路基的侵蚀，恢复原路基的承载能力[9-12]。

3.1 路基处治措施

3.1.1 路基换填

采用换填技术方式对路基进行处治，以应对路基稳定性损坏严重的路段。使用换填片石进行路基填充，填充深度应在40～50cm 之间，填充后应进行充分的碾压以确保没有明显的沉降，然后再铺设10cm级配碎石调平层。此次填充片石的最大厚度≤30cm，且片石大面朝下、平整紧密，使用小石块或碎石填充大片石中间的缝隙。使用压路机对片石进行碾压，将其压入路基软土中，对于不达标高处加填碎石，直到路基平整不再有下沉方可停止碾压。

3.1.2 路基注浆

采用压力注浆技术对路基进行处理，以解决因路基强度不足而导致的路面开裂和错台问题。路面处理的范围与注浆处理的深度必须相应，注浆处理深度应≥80cm。注浆孔平面布置方案，孔径为75mm，最佳的排距为2m，而孔之间的距离应为2.5m。采用干法成孔方式，注浆孔则必须是竖直钻孔（注浆施工流程见图3）。注浆顶面与路面面层保持平齐形成一个完整的结构复合体，在对路基进行处理的同时提高路面结构的整体承载能力，如图4所示。

图3 路基注浆施工流程图

图4 注浆孔和面层板结构复合体的图示（单位：cm）

3.2 路面病害处治

3.2.1 换板处治

当混凝土板出现严重的裂缝并分裂成三个或更多块时，需要进行换板处理。当水泥混凝土板块破碎、下沉严重，且出现唧浆现象，或者连续多块板块被压碎，必须先进行路基的修复再进行换板。

在更换水泥混凝土板的过程中，先将旧水泥混凝土板全部清除，然后采用注浆或者换填技术进行路基病害处治，直到路基满足规范要求，才可以进行新混凝土板的浇筑施工。施工时，一般采用商品混凝土现浇的方式，所有新铺设的混凝土板必须达到指定强度，方可开通车辆通行。

3.2.2 错台处治

高差大于10mm 会导致严重的错台问题，可以采用沥青砂或聚合物改性水泥混凝土进行处理。在用沥青砂充填之前，需要在下沉板面上密集刻槽，槽的形状为矩形，深度为3～4mm，宽度为3～5mm，槽之间的距离为12～25mm。并对混凝土路面上的杂物和灰尘进行清扫，使用热沥青或乳化沥青在混凝土路面上喷涂一层，对整个错台下沉板面进行修复，使修复后路面高度与原来的路面高度相同，恢复路面的平整度。使用聚合物改性水泥混凝土进行修复时，需要对错台下沉板进行深度为2～3cm 的刻槽，或者在其上刻槽，深度为3～4mm，宽度为3～5mm，槽之间的距离为12～25mm。并对混凝土路面上的杂物和灰尘进行清扫后再进行修复作业。对于进行注浆处治的面板，可预留路面板的2/3 深度不进行注浆作业，在聚合物改性水泥混凝土修复面板的同时，进行面板填充注浆孔，以提高其整体性，修复后路面高度与原路面高度相同。

3.2.3 裂缝处治

对于路面纵向裂缝宽度均超过3mm、平均宽度约为1cm，同时还伴随有错台病害的混凝土面板，采用纵向裂缝与错台同步修补的处治措施。先对裂缝进行灌缝处理，再对错台进行修补。将裂缝沿着混凝土路面扩宽成3～4cm 的沟槽，沟槽深度应与路面板厚度相同，然后使用沥青砂或聚合物改性水泥混凝土来填充扩缝。

裂缝修复后在1～2 年内会出现老化和重新开裂，后期应对裂缝重新进行填缝。运营期如果出现特殊情况导致灌缝材料破裂等损坏，必须迅速进行维修。

3.3 设置排水系统

在混凝土路面结构两侧的加设排水系统，特别是在靠近山体一侧设置排水沟，以避免雨水积聚。对靠近填方侧的土路肩使用强夯技术进行夯实，并降低土路肩坡度，以便在下雨时快速排水。在水量较大处设置排水圆管涵、钢管等措施，以减少雨水对路基结构的侵害，从而确保路面结构稳定耐用。

4 结语

通过对乡村公路半开挖半填方路基水泥混凝土路面病害处治典型案例进行全面研究分析，总结得出一整套比较完整的针对此类病害处治的施工技术方案、施工工艺，其对于路面开裂、形成“错台”“碎板”采用更换填料、注浆加固路基、更换混凝土面板、恢复路面面层等技术措施行之有效，配套加强路面两侧排水设施的做法，根除病害成因，使该路段杜绝同类病害重复发生。