挖石方段落透層裂縫的原因淺析及解決方法

王永奇 鄭森文

摘要 文章通過對烏干達(dá)某項目挖石方段落部分透層出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合非洲地區(qū)的實際情況，從氣候、地形、施工情況等方面進(jìn)行綜合分析，研究可能形成病害的原因及過程，并提出相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞 挖石方;透層;裂縫

中圖分類號 U416.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0138-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，很多公司不斷向海外市場開拓，國際化現(xiàn)象越來越普遍。而非洲國家政局的逐漸穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，逐漸成了全球新的投資熱點。近年來，隨著非洲工程承包市場不斷擴(kuò)大，中國企業(yè)的業(yè)務(wù)也不斷增長，非洲成了中國對外承包工程的第二大市場[1]。同時，非洲工程承包市場存在著多方面的問題和難度，例如承包商對工程所在國家的水文地質(zhì)條件缺乏了解，或是所在國家的施工規(guī)范不成熟、不完善、不合理等問題，容易給承包商帶來技術(shù)風(fēng)險，甚至有可能造成工期延誤及工程費(fèi)用增加。

該文根據(jù)烏干達(dá)某道路項目的一次典型病害案例，結(jié)合非洲地區(qū)的實際情況，從氣候、地形、施工情況等方面進(jìn)行原因分析，并提出相應(yīng)的解決辦法，同時也為以后出現(xiàn)類似情況的其他非洲工程提供參考。

1 情況概述及原因分析

1.1 項目介紹

某道路升級改建工程項目，位于烏干達(dá)西北部Kibaale地區(qū)，主線全長105 km，支線8 km。項目設(shè)計等級為ClassⅡ，主要工程包括：現(xiàn)有土路的加寬，改良材料填方，G30摻配改善土料或G30天然粒料土底基層，CRR型級配碎石基層，瀝青雙表處路肩，瀝青混凝土路面，排水以及附屬設(shè)施。

1.2 病害介紹

2018年4月，項目發(fā)現(xiàn)部分已施工完成的透層段落出現(xiàn)了裂縫現(xiàn)象，其中Km49+570-670、Km55+300-350及Km56+200-400這三段情況尤為突出，為明顯的網(wǎng)狀裂縫?！熬W(wǎng)狀裂縫”一般是因為道路結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度不足，或之前形成的橫向或縱向裂縫未及時處理，致使水分滲入下層，加劇了破壞。

對此，項目部首先對Km56+200-400段落進(jìn)行開挖探坑調(diào)查，發(fā)現(xiàn)所開挖區(qū)域下面的路基材料較濕，且有水從石方裂縫中徐徐滲出，并逐漸在探坑底匯聚成小水潭。之后在Km49+570-670和Km55+300-350段落也發(fā)現(xiàn)存在類似的情況。

1.3 氣候與地形

項目所屬地Kibaale區(qū)屬熱帶氣候，每年3—5月和9—11月屬于雨季，降雨集中，年平均降雨量多達(dá)在1 000

～1 500 mm之間。項目沿線多平原丘陵，部分段落位于山區(qū)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Km49+570-670、Km55+300-350及Km56+200-400以上的三個段落均位于山區(qū)，且為挖石方段落，巨石間常夾雜著泥土，為土石混合材料。在雨季期間，常見有水流從爆破后的石頭縫隙中流出，部分水流沿道路兩側(cè)邊溝排走。

濕度是對路基結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性有很大影響的因素，而路基的濕度狀況隨周圍環(huán)境的變化而變化，路基體系的性質(zhì)與狀態(tài)也隨之發(fā)生變化[2]。因此，非洲地區(qū)雨季頻繁降雨對道路施工及壽命影響非常大，如果業(yè)主提供的水文地質(zhì)資料不夠詳盡或資料不準(zhǔn)確，或者設(shè)計方在設(shè)計前沒有進(jìn)行充分的調(diào)查時，則容易導(dǎo)致部分道路的排水設(shè)計不夠合理，缺乏如盲溝等地下排水系統(tǒng)的設(shè)置。

1.4 施工情況

根據(jù)《烏干達(dá)道路與橋梁工程一般技術(shù)規(guī)范2005》[3]，石方在爆破至路基頂面最后一層后，只需填筑了一層天然粒料土作為開平層，然后再按照設(shè)計要求用G30摻配改善土料或G30天然粒料土鋪筑底基層，用CRR型級配碎石進(jìn)行基層的施工，最后分別進(jìn)行透層、粘層和瀝青混凝土面層的施工。

對比中國《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30—2015）[4]，

“3.4.5當(dāng)邊坡有積水濕地、地下水滲出或地下水露頭時，應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置地下滲溝、邊坡滲溝或仰斜式排水孔……”及“3.5.5根據(jù)地下水出露情況和巖土性質(zhì)，設(shè)置完善的地下排水系統(tǒng)，除在邊溝下設(shè)置縱向滲溝外，還應(yīng)在填挖之間設(shè)置橫向或縱向滲溝”

可見，烏干達(dá)規(guī)范對路基，尤其是挖方段落的處理過于簡單，沒有對路基換填、排水設(shè)置等進(jìn)行要求，容易為道路埋下質(zhì)量隱患。過去，大多數(shù)非洲國家在英標(biāo)或歐標(biāo)基礎(chǔ)上建立了一套屬于自己國家的施工規(guī)范，有些規(guī)范在借鑒過程中沒有很好地結(jié)合該國的實際情況，導(dǎo)致部分內(nèi)容還存在不成熟或不盡完善的情況，再加上規(guī)范長期缺乏更新，隨著時代的發(fā)展，部分內(nèi)容已不能滿足實際施工發(fā)展要求。

1.5 小結(jié)

綜上所述，該項目依照烏干達(dá)規(guī)范的要求，直接在爆破完的挖石方段落上進(jìn)行路基和路面結(jié)構(gòu)層鋪筑，沒有設(shè)置合理的地下排水系統(tǒng)（如盲溝）。而石體在爆破后容易松動、開裂而形成縫隙，項目所在地年降雨量較大，雨季時從山體表面流下來的雨水，或從山體間滲出的積水通過石體間的縫隙滲進(jìn)路基。由于積水無法順利從路基排出，當(dāng)累積到一定程度后便直接影響路基，甚至底基層的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，導(dǎo)致承載力的下降，經(jīng)過重型車輛的反復(fù)碾壓后便產(chǎn)生不均勻變形沉降，從而導(dǎo)致透層表面形成網(wǎng)狀裂縫，提前把該質(zhì)量隱患暴露出來。

2 處理措施

根據(jù)所分析的結(jié)果，挖石方段落尤其是石方爆破區(qū)域要注意并解決的主要問題是：水害。最直接的解決途徑是：（1）截水、排水、疏水，防止路基處于過濕狀態(tài)或強(qiáng)度與穩(wěn)定性不符要求的潮濕狀態(tài);（2）采用水敏感度性小，水穩(wěn)定性好的材料。因此，項目結(jié)合上述兩個解決途徑，設(shè)計了以下的施工解決方案：

（1）首先對挖石方段落進(jìn)行開挖、爆破，直到路基頂面以下50～70 cm的高程。

（2）在邊溝下方50～100 cm位置設(shè)置縱向盲溝，以進(jìn)一步排除或截斷地下水，降低地下水位。若挖方段地形兩側(cè)有明顯的高差，水有橫穿路基從一側(cè)流向另一側(cè)的趨勢，而路基又不具備很好排水條件且容易圍堵水流時，應(yīng)增設(shè)與縱向盲溝相連的橫向盲溝，以便高處一側(cè)的水能順利從低處排出，從而減少或消除對路基的影響?？v、橫向盲溝均采用土工布包裹粒徑為30～60 mm碎石的形式，且盡可能與涵洞、排水溝等排水設(shè)施相連。

（3）為保證道路有一個穩(wěn)定結(jié)實的基底，在橫、縱向盲溝（滲溝）設(shè)置完畢后則進(jìn)行拋石施工。拋石的厚度為40～60 cm，石頭最大粒徑不大于層厚的2/3，形狀均勻，質(zhì)地堅硬，并在拋石頂面用粒徑150 mm以下的石渣進(jìn)行填縫、找平處理。若拋石的底部為土石混合的材料，則先將土體全部清理，使石頭全部暴露出來后，再進(jìn)行拋石處理，以保證殘留的土體日后不會受到水的影響而產(chǎn)生不均勻變形。

（4）參考《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30—2015）[4]

“3.8.5在其他填料填筑前，填石路堤最后一層的鋪筑層厚度不大于400 mm，過渡層碎石料粒徑應(yīng)小于150 mm，其中小于0.05 mm的細(xì)料含量不應(yīng)小于30%”及“6.4.4水文不良地段的原有路基，應(yīng)結(jié)合路基路面拓寬改建設(shè)計，增設(shè)排水墊層或地下排水滲溝等”。在拋石完成后，用粒徑為30～60 mm的碎石鋪筑10 cm厚的排水墊層。

（5）項目之前的結(jié)構(gòu)層設(shè)計為：一層G30材料底基層+一層CRR型級配碎石基層+瀝青混凝土面層?？紤]挖石方段落容易受到水的影響，而且現(xiàn)在采用拋石的施工方案，為保證整個結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度連續(xù)性，進(jìn)一步減少材料受水害的影響，防止“夾心餅（ 指上下兩層采用強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的材料，而中間層材料的強(qiáng)度則相對較低，且更容易受到水害影響。）”情況的出現(xiàn)，則采用水穩(wěn)定好且透水的材料進(jìn)行底基層填筑，即從原來G30摻配改善土料/G30天然粒料土，改成CRR型級配碎石。則最終挖石方段落的結(jié)構(gòu)層組合為：兩層CRR性級配碎石基層+瀝青混凝土面層[5]。

（6）在施工過程中做好文字、照片的記錄，形成相應(yīng)的文檔，以便日后查閱。施工完畢后，設(shè)置質(zhì)量控制點、跟重點，安排相關(guān)人員進(jìn)行定期檢查跟蹤。

（7）相關(guān)段落在經(jīng)過一定時間的跟蹤檢查后，若其道路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性已有保證，則可進(jìn)行瀝青混凝土面層的施工。

3 處理情況及評價

Km49+570-670、Km55+300-350及Km56+200-400段落在采取上述措施處理后，項目部便安排進(jìn)行定期的跟蹤檢查。檢查結(jié)果顯示透層的裂縫現(xiàn)象沒有再次出現(xiàn)，相關(guān)問題得到了解決。

相較于烏干達(dá)規(guī)范所要求的施工方法，現(xiàn)在的處理方法在施工成本上雖有所增加，但由于其極大地降低了道路遭受水害風(fēng)險，保證了施工質(zhì)量，減少因質(zhì)量問題而造成的成倍返工費(fèi)用和工期延誤，也樹立了良好的企業(yè)形象。所以從側(cè)面考慮，該施工方法更加合理和經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)語

非洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平整體較低，正處于起步階段，大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施成為非洲國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的首要任務(wù)。巨大的市場潛力，加上“一帶一路”等發(fā)展戰(zhàn)略的實施，許多中企承建的工程在非洲遍地開花，同時也面臨許多問題和難度。在此，就上述案例總結(jié)在非工程需要加強(qiáng)控制和避免的方面，以供參考：

4.1 加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查，完善沿線排水系統(tǒng)

部分非洲國家的丘陵和山嶺地區(qū)較多，地勢起伏較大，野外樹木叢生，很多水隱患容易被忽略。因此，在施工前應(yīng)查明工程沿線的水文地質(zhì)條件，對沿線排水設(shè)計的合理性和完整性進(jìn)行校核，必要時應(yīng)提出補(bǔ)充和修改意見。在施工中應(yīng)防止地表面水漫流、滯積或下滲，而對于影響路基穩(wěn)定性的地下水，則應(yīng)予以隔斷、疏干和降低，并引導(dǎo)至路基范圍以外的適當(dāng)?shù)攸c[6]。

此外，部分在旱季不會積水的地方，到了雨季便成了水流集中地或水流流經(jīng)地。這種季節(jié)性積水處、季節(jié)性排水處容易被人忽略，故平時應(yīng)多加注意，做好記錄。一旦到了雨季，應(yīng)對這些地方多加重視。

4.2 綜合對比權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)避技術(shù)風(fēng)險

部門非洲國家的施工規(guī)范仍存在不成熟、不完善及不合理的地方，在施工過程中不能過分信任及服從，對一些不合理的內(nèi)容應(yīng)提出質(zhì)疑，綜合對比英標(biāo)、美標(biāo)、中國標(biāo)準(zhǔn)等權(quán)威規(guī)范，聯(lián)合監(jiān)理和設(shè)計方共同對相關(guān)問題進(jìn)行充分的思考分析，以便確保工程質(zhì)量，降低風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)

[1]辛修明.非洲承包工程市場回顧與展望[J].施工企業(yè)管理，2007（2）：16-19.

[2]公路路基施工技術(shù)規(guī)范：JTG F10—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]烏干達(dá)道路與橋梁工程一般技術(shù)規(guī)范2005：General Specifications for Road and Bridge Works[S].

[4]公路路基設(shè)計規(guī)范：JTG D30—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[5]烏干達(dá)路面柔性設(shè)計規(guī)范2010：Road Design Manual Vol.3：Pavement Design Part I： Flexible Pavements[S].

[6]鄧學(xué)鈞.路基路面工程：第3版[M].北京：人民交通出版社.2013.