水泥混凝土路面板破壞原因及其防治措施

袁如英

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

水泥混凝土路面板破壞原因及其防治措施

袁如英

(江蘇金堰交通工程有限公司,江蘇泰州 225500)

目前,我國公路發(fā)展,特別是高等級公路的發(fā)展迅猛,高等級路面的舒適、平坦已日益為人們所注重。但對于高等級水泥混凝土路面板,根據(jù)我國已建成通車的高等級公路使用情況看,有相當(dāng)部分破壞,如開裂、斷板、沉陷、錯臺等。通過分析剛性路面板破壞的原因,提出了具體的防治措施。

水泥混凝土路面 破壞原因 防治措施

由于公路具有機(jī)動、靈活、直達(dá)、迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、服務(wù)面廣的特點，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著巨大作用，并且具有良好發(fā)展前景。目前，我國公路發(fā)展，特別是高等級公路發(fā)展迅猛，高等級路面舒適、平坦已日益為人們所注重。但對于高等級水泥混凝土路面板，根據(jù)我國已建成通車的高等級公路使用情況看，有相當(dāng)部分破壞，如開裂、沉陷、錯臺等。本文就水泥混凝土路面板破壞的原因進(jìn)行了分析，并提出了具體防治措施。

1 水泥混凝土路面板破壞的原因

1.1 路基施工方面的原因

(1)路基填筑使用了不適宜的材料。公路路基施工規(guī)范規(guī)定，在通常情況下，不能被壓實到規(guī)定的密實度和不能形成穩(wěn)定填方的材料不能用于路基填筑。如：沼澤土，泥炭、含有樹根、雜草和易腐朽物質(zhì)等材料；液限指數(shù)大于50%，塑限指數(shù)大于25%的材料；有機(jī)質(zhì)含量大于3%的材料；壓實含水量和最佳含水量之差大于2%的材料等等。但是，由于施工單位在路基填筑材料方面控制不嚴(yán)，使用了不適宜材料從而造成路基下沉或塌方，以致影響路面直到路面混凝土板破壞。

(2)軟基處理不當(dāng)。在軟土地段路基填筑前，應(yīng)該首先探明地基承載力，然后采取合理的軟基處理方案和施工工藝。軟基處理方案一般有：混凝土回填土方、石方、或砂礫、袋裝砂井，塑料排水板，土工布，土工格柵或以上兩種方案組合等，但是施工時，往往由于采取軟基處理方案或施工工藝不合理、施工時未認(rèn)真按要求處理或處理不完善等給路基的穩(wěn)定造成了隱患，形成路基的沉陷或滑移，最終影響路面混凝土板。

(3)路基土石方填筑方面問題。在施工過程中，①施工單位未嚴(yán)格按規(guī)范要求的每層填料松鋪厚度控制，有時填料的松鋪厚度達(dá)60～80cm，這樣路基填方的密實度很難達(dá)到規(guī)范要求的低限值；②路基填筑的有效寬度和超寬填筑不夠，為達(dá)到路基有效寬度，施工單位往往沒有按規(guī)范要求挖臺階分層填筑壓實至路基要求寬度，而是將一些松散土傾倒在邊坡上，用人工攤鋪拍實，這樣補(bǔ)上來的路基部分遠(yuǎn)未達(dá)到密實度要求，造成路基滑坡、層層沖刷；③路基填筑每層的填料未用平地機(jī)或其它平整機(jī)械進(jìn)行整平或整平效果不好，使低凹地方達(dá)不到密實度要求且大量積水；④路基施工過程中沒有按要求做成一定橫坡度；路基施工臨時排水系統(tǒng)未做或不暢通，從而使大量的積水滲入下層路基、嚴(yán)重影響路基質(zhì)量；⑤路基石方或土石混合料填筑時，石頭塊徑過大，使填石路堤或填土石混合料路堤密實度達(dá)不到規(guī)范要求。由于以上施工方面的原因，對路基的穩(wěn)定性造成一定影響，直到影響路面混凝土板。

(4)填挖交界處未按規(guī)范要求施工。當(dāng)路堤在斜坡上或填挖交界處，或原有路堤上或路堤處在垂直路中線測得的坡度大于1：5的坡地時，應(yīng)把原地面挖成臺階，臺階寬度應(yīng)不小于1m，用小型機(jī)具進(jìn)行夯實，并向內(nèi)側(cè)傾斜2%，且臺階上不能有積水，然后再分層填筑壓實，這樣，才能保證路堤的穩(wěn)定和達(dá)到規(guī)定的密實度。而施工單位在施工時，遇到以上情況，在路堤填筑時，根本未將施工地段挖成臺階后分層填筑壓實，以致影響了路堤填筑的質(zhì)量，形成隱患給混凝土路面板造成破壞。

(5)構(gòu)造物臺背的回填不符合要求。目前，從建成通車的公路來看，構(gòu)造物臺背跳車是通病，然而最明顯的是臺背沉陷或錯臺，主要原因是臺背回填質(zhì)量差。臺背回填要求每層松鋪厚度不得大于20cm，密實度必須達(dá)到95%，回填材料最大粒徑不大于5cm，且應(yīng)具有良好的級配和透水性。然而，施工單位在進(jìn)行臺背回填時，松鋪厚度未嚴(yán)格控制，回填材料沒有認(rèn)真地選取。壓實僅用人工夯實，有時即使用小型機(jī)具進(jìn)行壓實，也只不過是形式，敷衍了事。臺背回填尺寸未按規(guī)范要求開挖，使得回填材料無法壓實達(dá)到規(guī)定的密實度。現(xiàn)在臺背回填中最易被人忽視的是，開挖出的臺背，雖說臺背回填時中部填筑合乎要求，但邊緣不是透水性填料，沒有進(jìn)行更換，所以路面滲入的水積存在臺背，這樣時間一長便影響了路基的穩(wěn)定性，造成臺背沉陷，以致路面板遭破壞。

1.2 路面施工方面的原因

(1)路面基層施工質(zhì)量不合要求。路面基層一般有底基層和面基層。底基層為級配砂礫集料，面基層為水泥穩(wěn)定類集料。路面開始施工前要求路槽應(yīng)清理干凈，標(biāo)高應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會影響基層的設(shè)計厚度。底基層集料細(xì)長及扁平的顆粒不得超過20%，且不得含有粘土塊、腐殖質(zhì)等有害物質(zhì)，集料必須有良好的級配，級配曲線應(yīng)接近圓滑并居中。水泥穩(wěn)定類集料面基層，在鋪筑前，應(yīng)將底基層面上的所有浮土、雜物全部清除，并嚴(yán)格地整形和壓實。水泥穩(wěn)定集料的級配要求良好，水泥質(zhì)量要求穩(wěn)定，水泥用量應(yīng)嚴(yán)格按試驗配合比加入。施工單位在施工時，往往容易忽視的是使用集料的級配不好，含有粘塊及有害物質(zhì)的材料來鋪筑基層；路基、底基層、面基層的標(biāo)高控制不嚴(yán)；水泥穩(wěn)定集料含水量控制不準(zhǔn)；水泥用量不足等，這樣嚴(yán)重影響了基層的質(zhì)量，直至路面板遭破壞。

(2)路面水泥混凝土板施工方面的問題。水泥混凝土面層施工，往往施工的厚度未達(dá)到設(shè)計要求，主要是基層施工標(biāo)高控制不嚴(yán)所引起；粗集料不具有良好的級配，細(xì)長及扁平的顆粒含量太高；細(xì)集料和粗集料中含泥量過高，降低了混合料的粘結(jié)度；所用水泥質(zhì)量不穩(wěn)定或已過期；水泥混凝土在澆筑過程中未完全振搗密實，蜂窩麻面較嚴(yán)重，這樣勢必影響混凝土板本身的質(zhì)量，而造成損壞；切縫的時間也對板塊質(zhì)量產(chǎn)生影響，一般收縮裂縫發(fā)生在水泥混凝土內(nèi)最薄弱處，當(dāng)前施工中一般采取單幅整體長線作業(yè)，經(jīng)過一定時間后再切縫，如果切縫不及時，水泥混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于水泥混凝土的容許值，水泥混凝土就會在薄弱處開裂。

1.3 外部環(huán)境的影響

(1)溫度的影響。水泥混凝土因溫度升降而產(chǎn)生的變形稱為溫度變形，它對大體積和大面積水泥混凝土極為不利。在水泥混凝土硬化初期，水泥水化放出較多的水化熱，而水泥混凝土是熱的不良導(dǎo)體，散熱較慢，于是內(nèi)部溫度升高，產(chǎn)生膨脹，而外部則因熱量散失而收縮，內(nèi)脹外縮的結(jié)果必將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，嚴(yán)重時會使水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。可見溫度的影響是至關(guān)重要的，溫差應(yīng)力是不可避免的，因此對大體積水泥混凝土工程施工中應(yīng)控制水泥混凝土的溫度。

(2)養(yǎng)護(hù)條件的影響。水泥混凝土路面澆筑初期，一般要在表面灑水覆蓋，目的是防止表面裂縫。但試驗結(jié)果表明，延長初期潮濕養(yǎng)護(hù)時間僅能推遲干縮的開始，不能減少短期的干縮。但當(dāng)水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度大于干縮的應(yīng)力時，就可以停止潮濕養(yǎng)護(hù)了，水泥混凝土也就不會開裂。因此水泥混凝土路面的早期養(yǎng)護(hù)很重要。

(3)開放交通早的影響。如果水泥混凝土的強(qiáng)度尚低，不足以承受效能荷載時即開放通車，在車輛荷載作用下，水泥混凝土路面就會產(chǎn)生裂縫。因此水泥混凝土路面不能過早開放通車。

2 水泥混凝土路面板破壞的防治措施

(1)路基施工方面。路基的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，由于路面板遭到破壞后，要對路基有質(zhì)量問題的地段返工是不可能的，且水泥混凝土板難修補(bǔ)。故在路基施工時應(yīng)著重注意以下幾點：①清表要徹底。不適宜的材料應(yīng)全部清除且按規(guī)范要求搞好基底壓實；②軟基處理要慎重。并采用合理的施工方案和施工工藝；③路基填筑過程中，要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好填料，控制松鋪厚度和粒徑，控制壓實含水量與最佳含水量之差在規(guī)定的范圍內(nèi)，每層填筑要整平后壓實，形成橫向路拱，做好臨時排水使路基干燥；④臺背回填施工，要求選用監(jiān)理工程師或圖紙要求的回填料，保證每層填筑厚度及壓實度，回填時在臺背可考慮做排水管和土工格柵。排水管間距不得大于2m，土工格柵層間距最好為50～80cm。

(2)路面施工方面。路面基層施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好合格材料，保證路面基層設(shè)計厚度及頂面標(biāo)高，保證壓實度，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。路面混凝土板施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好材料及材料的級配，保證混凝土質(zhì)量并充分地密實，搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治，防止路表水滲入路基。

(3)水泥混凝土路面板破壞后的處治。①水泥混凝土板錯臺現(xiàn)象：在接縫處產(chǎn)生的錯臺最好是鏟除，用同標(biāo)號的新混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，并加入JK系列混凝土快速修補(bǔ)劑，這樣4h后便能開放交通；也可用瀝青砂或密級配瀝青混凝土進(jìn)行罩面接順；②板塊沉陷現(xiàn)象：可采用頂升施工法和灌漿施工法進(jìn)行處治，頂升施工法是先將混凝土板鉆成透孔，然后用壓縮空氣或千斤頂把板直接頂起，然后往孔中壓注灌砂直至填滿空隙密實為止。灌漿施工法是在混凝土板上的透孔中以200~400kPa的壓力灌注溫度為210℃以上的熱溶瀝青或以300~500kPa的壓力灌注水泥漿，水泥漿用水泥和水調(diào)和，并摻加細(xì)粒料、粉煤灰、石膏等。當(dāng)瀝青或水泥漿灌注填滿孔隙、板恢復(fù)至預(yù)定高度后，封死孔口，待瀝青溫度下降后或水泥漿養(yǎng)生3d后可開放交通；③水泥混凝土板裂縫現(xiàn)象，對于較小的裂縫可采用粘結(jié)劑直接灌縫處理常用的粘結(jié)劑有：聚胺脂、聚硫環(huán)氧樹脂、甲凝、環(huán)氧樹脂。對于局部性裂縫，可采用噴嘴灌漿法。對于貫通板厚的橫向裂縫，可用條帶罩面法處理；④水泥混凝土龜裂、網(wǎng)裂、剝落、磨光局部破壞現(xiàn)象：可在板表面將其破損鑿除至一定深度，而后在其上面作薄層表面處理，或局部換板進(jìn)行修補(bǔ)并加入 JK 系列混凝土快速修補(bǔ)劑。

(4)施工外部條件的選擇。①避免在高溫和大風(fēng)天氣下施工。在高溫和大風(fēng)天氣下施工，水泥混凝土表面迅速失水引起水泥混凝土表面干縮，產(chǎn)生表面裂縫；②降低水泥用量，減少溫度收縮，使用低熱水泥及減少水泥用量也可以降低水泥混凝土升溫。水泥水化熱對混凝土的升溫影響很大，水泥品種不同，水化熱相關(guān)很大，所以要使用低熱水泥或中熱水泥；③做好路面設(shè)計。包括路面結(jié)構(gòu)層組合具有良好的水穩(wěn)定性，路面板的厚度滿足車輛行駛的需求，路面排水設(shè)施良好，縫的位置布置合理以及防止地基受地下水及積水的浸泡等。

3 結(jié)語

公路建設(shè)是一項基礎(chǔ)建設(shè)，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志之一，從近幾年全國建成通車的高等級公路來看，水泥混凝土路面的施工工藝已比較成熟，這說明：質(zhì)量這個概念已被人們所接受， 并逐步認(rèn)識到了它的重要性。一條高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)公路的修建，不僅離不開一支具有高素質(zhì)的施工隊伍， 同樣必須有一支高水平、責(zé)任心強(qiáng)的監(jiān)理隊伍和具有科學(xué)頭腦的管理隊伍。

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袁如英,女,(1964.1—),工程師,長期從事道路橋梁試驗檢測、技術(shù)服務(wù)及工程管理工作。