水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫成因與控制措施

楊愛民

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展的提高，市政、交通道路交通網(wǎng)絡(luò)在迅猛的發(fā)展，對道路質(zhì)量要求也越來越高。由于水泥、石灰穩(wěn)定碎石中三氧化硫含量控制較為困難，目前較為常用的基層材料為水泥穩(wěn)定碎石類。由于工期緊張、施工環(huán)境條件限制和施工單位技術(shù)管理水平有限等原因，導(dǎo)致路面經(jīng)常出現(xiàn)開裂、凹陷等質(zhì)量問題。其原因主要是水穩(wěn)基層開裂或達(dá)不到承載力要求，引起上部瀝青路面的質(zhì)量問題。因此分析水穩(wěn)基層的裂縫形成原因及預(yù)防辦法對提高道路整體質(zhì)量和使用年限具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水穩(wěn)基層；裂縫；控制措施

1 水穩(wěn)層裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 溫度裂縫

水穩(wěn)層中含有較大比例的水泥，而水泥遇水會產(chǎn)生水化熱。在混合料攪拌初期，水的用量比較少，主要用于拌合均勻即可，并且拌合之后，會馬上鋪筑到基層上。水泥攪拌過程中產(chǎn)生的水化熱來不及散失，在反應(yīng)的過程中，會產(chǎn)生較多的水化熱，使內(nèi)部氣體膨脹，同時(shí)水穩(wěn)層內(nèi)部與外部產(chǎn)生較大溫差，如果溫差應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)內(nèi)部間的粘合力，也會造成裂縫的產(chǎn)生。

1.2 土體承載力不夠

在鋪筑水穩(wěn)層之前，先對原始土體進(jìn)行整平和壓實(shí)。特別是公路貫穿的線路很長，經(jīng)常會遇到軟土地基，按照規(guī)范要求需要對其進(jìn)行換填等相應(yīng)處理。但施工單位為了加快施工進(jìn)度和節(jié)約成本，往往不會對其進(jìn)行有效的處理，而采取簡單的壓實(shí)和晾曬后就鋪筑水穩(wěn)層，造成土體基礎(chǔ)承載力不夠，在車輛行駛施加荷載的時(shí)，會造成土體體積壓縮，引起水穩(wěn)層沉降而導(dǎo)致開裂。

1.3 拌合料水含量過高

為了提高拌合料的和易性，很多施工單位會在攪拌的時(shí)候，添加比較多的水。這些水會流入到土體中和拌合物骨料自身裂縫所吸收。在溫度較高時(shí)，水分會大量蒸發(fā)散失，引起土體和骨料自身的體積收縮，引起水穩(wěn)層的收縮裂縫。

1.4 過路管線處裂縫

在道路施工時(shí)，經(jīng)常會在水穩(wěn)層中埋設(shè)過路管線，如排水管、污水管、煤氣管等。管線埋設(shè)之前需要在底部布置軟土和細(xì)砂作為墊層，防止地基不均勻沉降引起管道的斷裂。在管道埋設(shè)完成后，需要填土或直接填筑水穩(wěn)層同樣的材料來進(jìn)行包裹。在此過程中，由于管道能承受的壓力有限，另外加上管道圓形結(jié)構(gòu)的因素，在填筑的拌合料很難壓筑密實(shí)，在后期長時(shí)間的碾壓后，這些部位就會產(chǎn)生沉降引起裂縫。

1.5 不同礦物料的混用

水穩(wěn)層中主要的承載骨料為碎石，按照比例需要由粗骨料和細(xì)骨料混合使用。運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場來的骨料多而又來自于不同的場地和區(qū)域，產(chǎn)地不一樣導(dǎo)致其含水率、密實(shí)度、化學(xué)物質(zhì)組成都有較大的差別。將這些不同的骨料混合到一起進(jìn)行水穩(wěn)層拌合時(shí)，其膨脹系數(shù)、吸水能力、抗溫差體積變化等都不一樣。在夏季發(fā)生不一樣的膨脹，冬季又產(chǎn)生較大的收縮，特別是當(dāng)溫差變化較快時(shí)，局部體積收縮或膨脹差異過大，就會造成該處的裂縫。

1.6 上部荷載較大

道路在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)道路類別、使用環(huán)境、使用年限等條件，已經(jīng)設(shè)定了其能夠承載的最大荷載值。在實(shí)際使用過程中，很多車輛經(jīng)常會發(fā)生超載的情況，特別是大型的貨運(yùn)車輛，如果其荷載值已經(jīng)超過了地基基礎(chǔ)和水穩(wěn)層所能承受的最大彎矩值和壓力值，就會造成基礎(chǔ)的沉降、凹陷而引起開裂。

2 裂縫控制措施

2.1 原材料的控制

2.1.1 水泥選擇

（1）品種要求：水穩(wěn)層是埋設(shè)在瀝青路面下一層，與土體長期接觸，土體中的水會與水泥發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水化熱，而引起溫度裂縫。因此在選擇水泥品種時(shí)，一定要選擇水化熱比較小的普通水泥和硅酸鹽水泥等，盡量不要使用火山灰水泥和粉煤灰水泥。（2）終凝時(shí)間的要求：為了保證水穩(wěn)層拌合物在攪拌、運(yùn)輸和鋪筑的過程中發(fā)生凝結(jié)而影響施工，要根據(jù)鋪筑季節(jié)和環(huán)境溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，特別是夏季高溫施工的時(shí)候，通常需保證終凝時(shí)間在10小時(shí)左右。（3）超過三個(gè)月水泥的復(fù)檢：公路建設(shè)周期通常都比較長，有的甚至需要幾年的時(shí)間，由于是戶外作業(yè)，受天氣影響較大。特別是在雨季，水泥存放在現(xiàn)場很容易受潮，并且需堆放較長的時(shí)間。對于超過三個(gè)月以上的水泥，必須對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢，在合格狀態(tài)下，才允許進(jìn)行使用。

2.1.2 骨料選擇

（1）骨料粒徑的控制：骨料的粒徑直接影響著水穩(wěn)層的強(qiáng)度和整體混合料間的裂隙。粒徑過大，會造成拌合物難以融合，在內(nèi)部形成較多的孔隙；粒徑過小，其承載力及強(qiáng)度達(dá)不到要求。因此在拌合之前，應(yīng)該對骨料進(jìn)行過篩，保證最小粒徑通常不小于1cm，最大粒徑不大于10cm。（2）骨料化學(xué)成分要求：由于水泥呈堿性，為了防止混合料結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，骨料中的硫酸鹽、氯離子含量等應(yīng)該符合設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)場前應(yīng)該對其酸性含量等做檢測。

2.2 基礎(chǔ)土層的處理

2.2.1 軟弱土層的鑒別：在工程開工之前，進(jìn)行地質(zhì)勘察工作，是了解地下土質(zhì)分布狀況的最有效和準(zhǔn)確的辦法。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，進(jìn)行相應(yīng)間距和深度孔位的鉆探，取出相應(yīng)土層的樣本，進(jìn)行土工試驗(yàn)后，可以得出其含水率、空隙率、抗剪抗壓等各項(xiàng)性能指標(biāo)，與標(biāo)致值進(jìn)行對比后，就可以得出哪些部位有軟弱土層。

2.2.2 處理要求：軟土地基進(jìn)行處理，主要是要改善其含水率、密實(shí)度、承載力等指標(biāo)。通?？梢赃x用夯實(shí)擠密法、換填法、水泥粉煤灰夯擴(kuò)法，可以根據(jù)實(shí)際地址條件來具體選擇。處理完成后，要對其承載力指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，在滿足設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行水穩(wěn)層的鋪筑。

2.3 控制水穩(wěn)層的壓實(shí)度

2.3.1 一些道路水穩(wěn)層厚度比較厚，在骨料比較大時(shí)，很難壓實(shí)。因此在施工階段，不應(yīng)一次鋪筑到位，應(yīng)該分層碾壓。每層完成后，要對其彎沉值進(jìn)行檢驗(yàn)，在符合要求后再進(jìn)行下一層的施工。

2.3.2 注意各種管線和井道處的壓實(shí)：在水穩(wěn)層中鋪設(shè)的過路管道、雨水井、污水井處，是碾壓機(jī)壓實(shí)的死角。在這些部位可以將水泥的含量適當(dāng)提高一些，骨料粒徑相對選擇較小的，同時(shí)輔助一些小型的壓實(shí)機(jī)械多夯實(shí)、碾壓幾遍，再配合路面的井圈混凝土加固，基本可以保證壓實(shí)度要求。

2.4 含水率的控制

水穩(wěn)層拌合過程中，含水率必須嚴(yán)格控制的指標(biāo)，它對拌合物的壓實(shí)度和后續(xù)溫度變化產(chǎn)生較大的影響。含水率過大會導(dǎo)致水分散失后體積迅速的變小，且會與水泥產(chǎn)生較多的水化熱，引起內(nèi)外溫差過大；含水率過小則拌合物難以有效結(jié)合，密實(shí)度不夠，容易松散，承載力達(dá)不到要求。因此在鋪筑之前，應(yīng)該對含水率指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來確定。

2.5 施工縫的設(shè)置

道路工程通常都綿延數(shù)公里甚至上百公里，施工過程中不可能一次完成，因此會產(chǎn)生大量的接頭，這些接頭部位是各區(qū)段應(yīng)力的集中區(qū)，在各種基礎(chǔ)沉降、溫度效應(yīng)、外界荷載作用下，很容易發(fā)生裂縫。因此按照施工縫的方法來進(jìn)行處理?？梢詼p少接頭處集中應(yīng)力的產(chǎn)生，設(shè)置縫隙可以緩沖溫度變化和外界荷載對路面產(chǎn)生的各種體積變形，給予充分的緩沖地帶，減少裂縫產(chǎn)生。

2.6 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

從水穩(wěn)層鋪設(shè)完成到各種試驗(yàn)、瀝青路面的鋪設(shè)等需要較長的時(shí)間。在這期間，混合料中的水分會大量的散失，特別是夏季高溫時(shí)期，如果得不到有效的補(bǔ)充，就會產(chǎn)生干縮裂縫。因此根據(jù)季節(jié)和水分散失的大小來做好養(yǎng)護(hù)措施：夏季要適當(dāng)施水保證含水率的需要，冬季的時(shí)候可以在路面鋪設(shè)一些棉絮或草席，來防止溫度下降引起結(jié)構(gòu)變化。

3 結(jié)束語

道路和橋梁工程是百年大計(jì)的重點(diǎn)項(xiàng)目。各參建單位，應(yīng)該控制好每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，特別是對于水穩(wěn)層的穩(wěn)定性控制。只有基礎(chǔ)有足夠的承載力和穩(wěn)定性，才能保證道路橋梁工程的長久使用，發(fā)揮應(yīng)有的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]謝建平.淺談公路軟土地基處理[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2009（04）.

[2]JTGF10-2006.公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JTJ034-2000.公路基層施工技術(shù)規(guī)范[S].