城市既有道路改造過程中路面縱向裂縫的產生原因與防治措施

摘要：隨著我國市政道路事業(yè)的發(fā)展，既有市政道路逐漸不能滿足交通需求，需要進行拓寬改造，但在改造過程中容易產生縱向裂縫。文章結合市政道路改造施工經驗，分析了產生縱向裂縫的原因，并從路基施工、路面結構的施工、路面縱向裂縫的養(yǎng)護維修等方面探討了縱向裂縫的防治措施，為工程實踐提供經驗。

關鍵詞：市政道路改造；縱向裂縫；裂縫防治；縱向裂縫

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0195-02

近年來隨著我國市政道路事業(yè)的發(fā)展和國民經濟水平的快速增長，既有市政道路逐漸不能滿足交通要求，需要對舊路進行拓寬改造，擴大通行能力。舊路加寬改造后，由于新舊路基間存在著沉降和變形差異，可能造成路面結構層的層底脫空，從而使路面結構開裂。為改變路面結構的這種不利受力狀態(tài)，通常可從以下兩方面進行考慮：一是采取可靠而有效的地基和路基處治措施，以減小新舊路基間的沉降和變形差異；二是加強路面結構層的設計，以改善路面結構的不利受力狀態(tài)。本文結合筆者參與的城市既有道路改造施工經驗，分析了路基的受力變化對路面結構縱向開裂的影響，并提出相應的防治措施。

一、產生縱向裂縫的原因

導致舊路拓寬改建工程路面出現(xiàn)縱向開裂的原因很多，其中原路基底部地基土的沉降固結狀態(tài)、拓寬處土基的水文物理力學性能、路基拓寬后土基新增的作用力對沉降變形的影響等為主要因素。這些因素間的作用也比較復雜。通過定性分析可知，原市政道路因增設補強層和鋪筑新面層，增加了下部土基的壓力，拓寬部分地基相應外加的壓力分別使地基沿路基橫斷面發(fā)生不均勻沉降，其中拓寬部分的沉降量大于下部土基，當路基壓力大于地基極限承載力時還會使路基坡腳附近（可能在坡腳內，也可能在坡腳外）發(fā)生沉降，若路基壓力大于土基極限承載力，還會引起路基坡腳附近區(qū)外的拓寬區(qū)地基隆起，這時路堤將因沉降變形過大使市政道路發(fā)生嚴重的損壞。筆者通過對縱向裂縫的調查觀察和定性分析，可知新老路基出現(xiàn)差異沉降是最終使路面產生縱向裂縫的根本原因，具體而言，產生縱向裂縫的可能因素包括以下幾個方面：

1．由于土基地質差，導致新老路基底部土基因荷載的增加發(fā)生沉降。但原路基下的地基因在改造時已基本固結沉降到位并且所增加的荷載遠小于新拓寬部分，其沉降量大大小于新拓寬部分地基。

2．新路基本身所用的填筑材料、壓實度等設計施工中存在一定問題，造成新路堤本身出現(xiàn)沉降。

3．因施工工期短，土基及新路基的固結下沉未到位，工后沉降大。

4．施工后新老路基出現(xiàn)差異沉降，路基失去穩(wěn)定，表現(xiàn)為路堤內的破裂面（頂部破裂面在老路范圍內）外的土體下沉側移，將路面拉裂造成縱向開裂。

5．新老路基結合部結合強度不足。

二、縱向裂縫的防治措施

縱向裂縫作為市政道路拓寬改造的質量通病，防治應遵循“預防為主，及時處治”的原則，在設計和施工過程中通過合理設計，提高施工工藝和施工質量等方法進行有效預防，努力減少路基的差異沉降，最大限度地減少和延緩裂縫產生的概率和程度，對已發(fā)生的裂縫及時采取有效措施進行處治、控制裂縫的發(fā)展、恢復路面功能、延長路面的使用壽命。

（一）市政道路拓寬改造路基是關鍵

路基是路面的基礎，并承受由路面?zhèn)鬟f下來的各種荷載，因此，路基的堅實和穩(wěn)定是保證路面強度與穩(wěn)定性的重要條件之一。充分認識路基的重要作用，是市政道路建設的治本之道。舊路改建工程對路基施工的技術要求高，是因為舊路改建都必須進行加寬和加高及舊路原排水系統(tǒng)的處理。任何施工不當?shù)拇胧┖屯练焦こ痰谋撞《茧y以在今后的養(yǎng)護中改正，因此在改建工程中，處理好舊排水溝和舊砌體、新老路路基結合部的界面的處理、路基加寬及加高是整個改建工程質量好壞的關鍵。

1．舊路排水溝和舊砌體的處理。（1）舊水溝：在路基加寬的過程中，原舊路排水溝將被挖掉或覆蓋，對于填方路段的水溝，首先要將舊排水溝上的砌體及雜物挖除掉，然后用與其相同的土壤或砂性土填平，再用機械夯實，其壓實度不能低于老路基土壤的壓實度，新填土壤的壓實系數(shù)應力求達到98%以上，只有具備這個條件才可能在路基加寬和邊溝回填的地方防止形成沉陷。（2）拆除舊砌體：改建工程中填土高度一般都不大，舊砌體應該拆除，因為舊砌體和新填筑的路基材料的各項性能指標相差很大，特別是對水的浸潤和吸收量不同，而土的含水量又是影響路基壓實度的重要因素，因此施工過程中，先拆除舊路緣石，然后把舊路挖成寬度不小于1m的臺階；同理，也必須拆除舊路肩和路堤上的擋土墻，避免引起不均勻的沉降。

2．路基加寬施工工藝。路網改建工程中，要求盡量使用合格的老路基，這就存在不同程度的加寬。路基加寬的方式有單側加寬和雙側加寬兩種形式。在不受地形地物限制的情況下，選擇單側加寬，這種加寬方式的路基只需一側加寬，便于施工，加寬較雙側的大，壓實度也容易保證，且基底處理一系列施工工序都在一側進行，施工進度也快。但這種方案也有缺點，當路面加寬較大時，路面結構的一部分位于舊路基上，而另一部分則可能在新建的路基上。

由于新舊路基的強度和密實程度不同，新舊路基會產生不同的沉降，因而會引起路面沿接縫出現(xiàn)縱向裂縫，針對這一缺點，我們對新舊路的銜接采取如下措施：（1）拓寬路堤地基的處理：拓寬路堤地基情況良好時，清除表土碾壓密實后，進行路堤的填筑。當?shù)鼗鶠椴涣嫉牡鼗鶗r，出現(xiàn)厚度小于3m的不良土，挖除采用換填處理，分層碾壓密實，分層厚度為0.2～0.3m，出現(xiàn)淤泥或軟弱土層厚度小于3m時，采用拋石擠淤方法處理，石料采用沒有風化的開山片石，片石不小于30cm。出現(xiàn)厚度大于3m時不良土、淤泥或軟弱土層時，根據(jù)不同的情況，可采用排水固結法、粒料樁、粉噴樁、加筋土法處理。（2）路塹的拓寬：首先在上邊坡設計排水溝的位置做好臨時排水溝，然后自上而下挖土運走，最后修整邊坡，按前面已述方式處理舊水溝，并對已拓寬的土基路肩進行干燥處理。（3）縱向搭接：舊路改建縱向出現(xiàn)搭接時，沿路線方向將舊路挖成寬度不少于1m的縱向臺階。（4）路基填料的選擇：路基加寬的填土部分應當與老路基完全形成一個整體結構，保持良好的穩(wěn)定性，最好的辦法是使用與老路相同的土壤，當無法做到這點時，可采用石灰改良土，并嚴格遵守填筑規(guī)定，每層厚度為0.2～0.3m，雖然比原來設計增加了一些費用，但是將來可使路面壽命延長，并減少養(yǎng)路費用。（5）路基壓實：路基壓實的目的是為了提高土體的密實程度，降低填土透水性，防止水分積聚和浸蝕，避免路基軟化及因凍脹引起的不均勻變形，確保路基在全年各季內均具有設計要求的強度和穩(wěn)定性，提高市政道路的使用品質，并減薄路面提供有利條件。對于舊路加寬而言應當注意的是：結合部必須碾壓到位，如大型壓實機械無法壓到邊，就要用小型振動設備壓實，確保拓寬路基任何部位壓實度均符合要求。

（二）市政道路改造拓寬路面結構的施工關鍵技術

1．確保原材料質量加強對原材料的試驗檢測工作，確保使用合格的材料。

2．材料級配符合規(guī)范要求。

3．優(yōu)化施工組織，嚴格現(xiàn)場管理。

對路面基層而言，要保證混合料拌和均勻性，必須采用廠拌，攤鋪時最好采用攤鋪機攤鋪，可以減少粒料離析現(xiàn)象，有利于控制平整度和壓實度。對于路面瀝青下封層，采用乳化瀝青，建議采用專用機械（稀漿封層機）鋪筑；如采用人工配合撒布機，必須分層鋪筑，不能以單層式施工，否則不能保證封層厚度，至于選擇兩層還是兩層以上的施工方法，要根據(jù)封層厚度特點。經過實踐，還是采用熱瀝青石屑（中、粗砂）封層效果較好。對于瀝青混合料面層，從拌和、運輸、攤鋪各個環(huán)節(jié)上都應嚴格按施工規(guī)范的要求進行，尤其要控制好混合料的溫度，避免油溫過高，造成瀝青老化；保證攤鋪和碾壓的最低溫度，同時控制碾壓遍數(shù)及壓實度。處理好碎石級配等方面的要求外，還應注意攤鋪的均勻性，避免出現(xiàn)大、小粒料離析現(xiàn)象。只有我們嚴格的控制施工質量，使其各種材料充分發(fā)揮效果，才能有效的控制加寬段裂縫的產生。

（三）路面縱向裂縫的養(yǎng)護維修

通車后路面出現(xiàn)縱向開裂應及時進行處治，防止因路表水滲入路面而造成結構層更嚴重的損壞，使路面功能得到及時恢復，并延長面層的使用壽命。

1．加強觀察，裂縫出現(xiàn)后，及時用熱瀝青等灌縫材料封閉裂縫，防止雨雪水下滲。

2．對縫寬大于4mm且已穩(wěn)定的縱向裂縫，瀝青路面則銑去原瀝青面層（寬度一般在50～100cm），將基層頂面的裂縫進行灌縫處理灑黏層油后恢復面層，混凝土路面則可采用條帶修補或更換混凝土板的方法，同瀝青路面一樣，需對基層的縱向裂縫處理后恢復混凝土面層。

3．針對縫寬大于4mm，并且裂縫還在繼續(xù)發(fā)展的情況，則在裂縫處開挖至基層（開挖寬度大于50cm），將基層裂縫用熱瀝青灌縫處理后在基層表面均勻涂刷黏合劑及改性瀝青，加鋪二層至三層土工布（土工布之間需涂刷如改性瀝青等黏結材料，土工布寬度在縫體兩側不小于15cm），再重新鋪筑面層。對基層有明顯損壞的，或路基嚴重不穩(wěn)定的，則可采用鋼筋混凝土結構取代沿裂縫縱向開挖出的原路面的基層、底基層，從而增加路面基層的抗裂性能，修復后可延長路面的使用期限。

參考文獻

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作者簡介：趙志明（1973－），男，山西武鄉(xiāng)人，杭州恒鼎建設工程有限公司技術科科長，工程師，研究方向：市政工程施工技術管理。