水泥穩(wěn)定土基層裂縫分析與防治措施探討

全莉君

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410004）

水泥穩(wěn)定土基層裂縫分析與防治措施探討

全莉君

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410004）

水泥穩(wěn)定土是公路工程中常見的半剛性基層材料，在其施工過程中，常出現(xiàn)縱向、橫向裂縫等質(zhì)量問題；為保證水泥穩(wěn)定土基層質(zhì)量，通過對(duì)水泥穩(wěn)定土基層裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的減少裂縫的防治措施。

水泥穩(wěn)定土基層 裂縫 防治

目前，我國高等級(jí)公路，多采用水泥穩(wěn)定土作為基層材料。水泥穩(wěn)定土經(jīng)攤鋪壓實(shí)后，在強(qiáng)度、剛度、整體性等方面都有較好的效果，而且抗凍性也能滿足我國大部分地區(qū)的需要，既可以使路面承載能力提高，又因材料價(jià)格低廉可節(jié)約成本。但是，隨著水泥穩(wěn)定土的大量使用，其缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)，水泥穩(wěn)定土在早期會(huì)產(chǎn)生較多的裂縫，極大地影響路面的壽命。

1 水泥穩(wěn)定土基層裂縫的產(chǎn)生及其影響

1.1 裂縫性狀

水泥穩(wěn)定土基層施工后，易產(chǎn)生橫向、縱向裂縫。其中橫向裂縫大多等間距布置，間距約（6～8）m，縫寬（0.3～3.5）mm，縫長為基層全幅或半幅。橫向裂縫最早在基層養(yǎng)生中出現(xiàn)，有些是在路面通車后出現(xiàn)?？v向裂縫一般出現(xiàn)在幅寬較大的道路基層中，非等間距布置，長度不等。

1.2 裂縫對(duì)道路的影響

水泥穩(wěn)定土基層出現(xiàn)裂縫后，會(huì)造成如下影響：

（1）造成面層反射裂縫。水泥穩(wěn)定土基層的細(xì)微裂縫在車輛荷載反復(fù)作用下容易逐漸變大，最后面層出現(xiàn)與基層相似的反射裂縫。

（2）破壞路面整體結(jié)構(gòu)。路表水通過由面層的反射裂縫進(jìn)入基層結(jié)構(gòu)，與基層的細(xì)集料等形成泥漿，在車輛荷載的反復(fù)作用下被擠出路面，造成路面坑洞、碎裂，破壞整體結(jié)構(gòu)。

（3）降低道路的使用壽命。由于路面反射裂縫及整體結(jié)構(gòu)的破壞，道路的強(qiáng)度和承載能力加速下降，使用壽命大大減小，最后嚴(yán)重影響車輛行車安全。

2 水泥穩(wěn)定土基層裂縫產(chǎn)生的原因分析

水泥穩(wěn)定土產(chǎn)生裂縫主要受溫度和干濕度影響，產(chǎn)生溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力；荷載作用為次要原因，水泥穩(wěn)定土開放通車后，荷載反復(fù)作用，使材料疲勞進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。因此水泥穩(wěn)定土產(chǎn)生裂縫的主要因素為溫度及材料干濕度。

2.1 溫度型裂縫

水泥穩(wěn)定土在施工后，隨外界溫度的變化會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于水泥穩(wěn)定土材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，且水泥穩(wěn)定土材料在路面結(jié)構(gòu)中受到約束，材料會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫，進(jìn)而開裂。水泥穩(wěn)定土鋪筑完成后，若未及時(shí)施工瀝青面層，尤其是在晝夜溫差較大的季節(jié)，受外界溫度影響嚴(yán)重，層內(nèi)出現(xiàn)溫差，此時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力持續(xù)作用在水泥穩(wěn)定土中，慢慢就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫，影響水泥穩(wěn)定土結(jié)構(gòu)及壽命。冬季施工時(shí)，溫度較低，水泥穩(wěn)定土基層材料內(nèi)水分結(jié)晶，產(chǎn)生膨脹，當(dāng)應(yīng)力大于水泥穩(wěn)定土材料抗拉應(yīng)力時(shí)，水泥穩(wěn)定土?xí)饾u從內(nèi)部破碎。

2.2 干縮型裂縫

水泥穩(wěn)定土基層會(huì)因水泥穩(wěn)定土材料內(nèi)部干濕度的變化導(dǎo)致水泥穩(wěn)定土收縮現(xiàn)象。水泥穩(wěn)定土施工后，會(huì)由于基層材料養(yǎng)護(hù)不合理，導(dǎo)致干濕度變化大，引起水泥穩(wěn)定土材料體積收縮或膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生干縮應(yīng)力。水泥穩(wěn)定土施工后，如果沒有合理養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致材料內(nèi)部水分急劇減少，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生的干縮應(yīng)力最大，極易在材料內(nèi)部出現(xiàn)細(xì)小裂縫；反之，養(yǎng)護(hù)合理，干濕度穩(wěn)定，則干縮應(yīng)力就會(huì)很小，不會(huì)破壞材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保證水泥穩(wěn)定土基層有足夠的時(shí)間進(jìn)行固化。水泥穩(wěn)定土基層的干縮裂縫主要是橫向的，但也有縱向及不規(guī)則的塊狀。在旱季施工，在鋪筑瀝青面層后基層中的水分還會(huì)逐漸減少，逐漸出現(xiàn)細(xì)小干縮裂縫，直到水泥穩(wěn)定土的含水量達(dá)到平衡含水量，但這些基層的細(xì)小裂縫會(huì)在車輛荷載的作用下逐漸加大，最終導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞。

2.3 荷載型裂縫

荷載型裂縫由車輛荷載作用產(chǎn)生，道路開放交通后，在車輛荷載的長期反復(fù)作用下，路面回彈彎沉值逐漸增大，達(dá)到水泥穩(wěn)定土材料的疲勞點(diǎn)，水泥穩(wěn)定土基層的底部產(chǎn)生彎拉應(yīng)力，并不斷增大，當(dāng)此彎拉應(yīng)力大于水泥穩(wěn)定土的抗彎拉強(qiáng)度時(shí)，水泥穩(wěn)定土基層底部就會(huì)出現(xiàn)裂縫，然后在車輛荷載的繼續(xù)作用下，底部裂縫逐漸向上發(fā)展至面層。車輛荷載作用下產(chǎn)生的裂縫反映在表面，一般表現(xiàn)為稠密的縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)車轍或沉陷。

3 水泥穩(wěn)定土基層裂縫的防治

施工質(zhì)量的好壞是引起水泥穩(wěn)定土基層產(chǎn)生的溫度型和干縮型裂縫的最主要的原因，因此必須嚴(yán)格保證水泥穩(wěn)定土基層的施工質(zhì)量。基層混合料必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，混合料的拌合采用廠拌法施工，保證混合料的均勻性，在施工過程中嚴(yán)格控制基層碾壓含水量。水泥穩(wěn)定土攤鋪完成后立即開始養(yǎng)護(hù)，保證基層材料含水量不受損失，禁止忽干忽濕，養(yǎng)生結(jié)束后，立即進(jìn)行透層及封層施工減少基層暴曬時(shí)間。

3.1 水泥穩(wěn)定土基層裂縫預(yù)防

（1）嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)碎石、水泥的質(zhì)量，不合格的禁止入場(chǎng)。料場(chǎng)需設(shè)置雨棚、排水溝，減少碎石中含水量對(duì)混合料產(chǎn)生的影響。

（2）嚴(yán)控配合比。嚴(yán)格要求拌合站的操作人員按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拌和，試驗(yàn)人員隨機(jī)取樣檢測(cè)生產(chǎn)配合比，派專人負(fù)責(zé)各料倉上料，嚴(yán)控把握時(shí)間，隨時(shí)檢查料口情況，防止堵塞。嚴(yán)格把握水泥用量，在能滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求下，盡量減少水泥用量。拌合料中含水量的控制根據(jù)當(dāng)日天氣進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證混合料在碾壓時(shí)，含水量接近最佳含水量。嚴(yán)格控制水泥穩(wěn)定土的細(xì)集料的含量，盡量減少混合料中細(xì)集料。

（3）嚴(yán)控施工過程。水泥穩(wěn)定土基層施工時(shí)，應(yīng)選擇在溫差變化不大的時(shí)期進(jìn)行施工，防止因溫差變化過大引起的溫縮型裂縫。夏季施工盡量選擇在早晚時(shí)間，避開中午高溫施工。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)水泥穩(wěn)定土的養(yǎng)生，碾壓完成后，立即采用土工布進(jìn)行覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間保證水泥穩(wěn)定土的濕潤，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)禁止重車通行。

（4）采用預(yù)切縫處理措施。為了減少基層裂縫的產(chǎn)生可以采取預(yù)切縫處理措施。預(yù)切縫處理的措施要在瀝青面層鋪筑前實(shí)施，可以減小基層的相對(duì)長度，從而減小內(nèi)部累積的溫度收縮以及干燥收縮。在瀝青攤鋪前，采用乳化瀝青填縫或在切縫處鋪設(shè)土工格柵等，減少基層裂縫在面層的擴(kuò)展影響。

（5）鋪設(shè)玻纖格柵。水泥穩(wěn)定土為半剛性材料，瀝青面層為柔性材料，在水泥穩(wěn)定土與瀝青面層間加鋪一層玻纖格柵過渡層，可以加強(qiáng)上下兩層材料的連接。玻纖格柵具有抗拉、質(zhì)輕、接觸面大等優(yōu)點(diǎn)，可以承受面層與基層的錯(cuò)動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)力，使基層裂縫的反射應(yīng)力在玻纖格柵過渡層抵消，吸收基層裂縫產(chǎn)生的應(yīng)力。

3.2 水泥穩(wěn)定土基層裂縫的處理

對(duì)于水泥穩(wěn)定土基層已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，為避免在瀝青面層出現(xiàn)反射裂縫，必須進(jìn)行裂縫處理，可采用改性乳化瀝青進(jìn)行灌縫。所有超過3 mm裂縫都應(yīng)進(jìn)行處理，首先對(duì)裂縫采用切縫機(jī)進(jìn)行切縫處理，然后對(duì)裂縫采用空壓機(jī)進(jìn)行吹掃處理，當(dāng)縫內(nèi)無粉塵、砂料等其他 雜物后，采用噴槍進(jìn)行連續(xù)灌縫。灌縫完畢后，在水泥穩(wěn)定土基層上鋪設(shè)玻纖格柵等土工織物，減少基層在面層的反射裂縫，增強(qiáng)面層瀝青的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 論

為保證公路工程質(zhì)量，延長道路使用壽命，水泥穩(wěn)定土基層質(zhì)量控制至關(guān)重要。施工中，必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行施工和養(yǎng)護(hù)，盡量將水泥穩(wěn)定土基層裂縫的發(fā)生概率降到最低。若還是出現(xiàn)了裂縫，則必須采取適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)裂縫進(jìn)行妥善處理，方可進(jìn)行瀝青面層施工，防止發(fā)生反射裂縫，延長道路使用壽命。

[1]蔣應(yīng)軍．水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫防治研究［D］．西安：長安大學(xué)，2001.

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[3] 王艷，倪富健，李強(qiáng)，李再新．水泥穩(wěn)定碎石基層橫向收縮裂縫控制研究［J］．公路交通科技，2008,25(2)：45-49．

2017-01-09）

全莉君（1990-），女，大學(xué)本科，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)管理工作，手機(jī)：15367968199，E-mail：707587720@qq.com。