軟基路段水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫處治方法

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摘要：為減少軟基路段水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的危害，以某公路軟基路段在水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)護期間出現(xiàn)大規(guī)模橫、縱向裂縫為研究背景，從地質(zhì)條件、軟基處理情況及外部環(huán)境變化等角度對水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因進行了分析，提出了相應(yīng)的處治措施，并用后續(xù)變形數(shù)據(jù)對處治效果進行了評價。研究結(jié)果表明：再堆載對軟基路段基層裂縫區(qū)段的處理有較好的效果，對于軟基舊路加寬路段，建議采用復(fù)合地基進行處理，以避免清淤換填過程中的側(cè)向位移和地應(yīng)力釋放引起的縱向裂縫；為減少差異沉降引起的橫向裂縫，必須盡量減少軟基路段處理方式的交替。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層；裂縫；形成原因；處治措施

1 引言

半剛性基層材料來源廣泛、價格低廉，且具有強度高、穩(wěn)定性好、剛性大、板體性好等優(yōu)點，目前，廣泛應(yīng)用于我國高等級公路建設(shè)中，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。然而，半剛性基層材料尤其是水泥穩(wěn)定碎石類材料具有明顯的脆性，對外界環(huán)境變化敏感性較強，在強度形成及使用過程中，往往因為溫度變化、含水量變化以及荷載條件變化而產(chǎn)生裂縫。當(dāng)裂縫加劇時反射

到瀝青面層形成裂縫。裂縫的存在不僅使車輛行駛質(zhì)量下降，而且也破壞了路面結(jié)構(gòu)的整體性和連續(xù)性，并一定程度上削弱了結(jié)構(gòu)強度（如裂縫處彎沉增大，回彈模量降低等）。而且隨著雨水或雪水的浸入，使基層變軟，在大量行車荷載反復(fù)作用下導(dǎo)致路面強度大大降低，產(chǎn)生沖刷和唧泥現(xiàn)象，使裂縫加寬，裂縫兩側(cè)的瀝青路面破碎，加速瀝青路面的破壞，從而影響公路的使用質(zhì)量和壽命。鑒于水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的危害性，有必要對水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫形成原因、裂縫預(yù)防措施及裂縫處治方法進行深入研究。

2 裂縫形成原因分析

2.1 工程概況

某公路自進入水泥穩(wěn)定碎石基層鋪設(shè)階段以來，K1 +258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220、K10 + 520 ～ K10 + 740、K11 + 070 ～ K11 + 170 路段水泥穩(wěn)定碎石基層上便陸續(xù)出現(xiàn)了大規(guī)模的橫向裂縫和縱向裂縫，裂縫寬度 3 ～10 mm，長度最長達 100 多 m。軟弱地層主要是沖淤積形成的淤泥和淤泥質(zhì)土層，以厚層和夾層形式存在，淤泥和淤泥質(zhì)土為主要的軟基壓縮層。

2.2 裂縫形成原因

（1）舊路改造加寬，新老地基固結(jié)情況不一致引起的裂縫K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220 區(qū)段屬于舊路改造路段（主路為原有舊路，輔路為加寬新路）。根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示該處軟基主要由亞粘土組成且厚度不深，故設(shè)計該區(qū)段輔路處理方式為換填粗粒土。在現(xiàn)場踏勘過程中發(fā)現(xiàn)該路段右幅主路有多條縱向裂縫，長度 100 m 左右，且分布在新舊地基交界處附近。新地基開挖換填處理過程中，導(dǎo)致老地基有一定程度的應(yīng)力釋放及側(cè)向位移，在底基層施工過程中，伴隨著施工荷載和土體的自重壓縮，新老地基土體因固結(jié)差異進而引起差異沉降，該現(xiàn)象在底基層上以縱向裂縫的形式反映了出來。

（2）溫度伸縮裂縫

水泥與各種骨料加水拌合攤鋪及碾壓成型后，混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用及水分的蒸發(fā)，使得原本較為潮濕的達到密實狀態(tài)的基層集料結(jié)構(gòu)逐漸通過水泥的固化作用而趨于干燥，如果在該期間溫差較大，養(yǎng)護不足，混合料上下部分的收縮應(yīng)力不一致導(dǎo)致在表面產(chǎn)生一定的張拉力，從而產(chǎn)生橫向裂縫。如果該集料級配不合理，細(xì)骨料較多，則會產(chǎn)生一定程度的裂縫病害。K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220出現(xiàn)的一系列橫向裂縫，裂縫貫穿整幅底基層，且分布相對均勻，每隔 25 m 左右就分布就有一條橫向裂縫，且寬度都在1 ～ 2 mm。根據(jù)裂縫存在的形式判斷裂縫屬于溫度伸縮裂縫。

（3）攤鋪裂縫

在進行底基層攤鋪時，由于沒有處理好攤鋪機之間交接部分的施工工藝，導(dǎo)致在水泥固化反應(yīng)之后，隨著水分的散失，出現(xiàn)沿攤鋪交接線的縱向裂縫。該種裂縫的寬度不大，在2 mm以下，且以筆直的形式存在底基層上。K11+070 ～ K11+170路段中出現(xiàn)的部分裂縫屬此種形式的裂縫。

（4）不同軟基處理方式形成的裂縫

在不同軟基處理方式交界處容易產(chǎn)生橫向裂縫，此種裂縫寬度要比一般的溫度伸縮裂縫大，產(chǎn)生的主要原因是不同軟基處理方式所形成的土體剛度不同，且在相同時間范圍內(nèi)土體的固結(jié)度也存在差異，尤其在施工荷載的作用下就更容易產(chǎn)生差異沉降，傳遞到底基層上就顯示為橫向裂縫。K11+070 ～ K11+170區(qū)段分布有清淤換填和水泥攪拌樁兩種不同的軟基處理方式，裂縫的寬度在5 mm左右，結(jié)合現(xiàn)場情況和相關(guān)資料的分析，該區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生橫向裂縫應(yīng)屬此種裂縫。

（5）清淤換填不徹底形成的裂縫

在清淤換填過程中，由于地質(zhì)勘探不準(zhǔn)確，導(dǎo)致設(shè)計清淤深度不夠，在換填深度以下還存在一定厚度的軟弱下臥層，換填粗粒土壓實后，在后期固結(jié)過程中必然會產(chǎn)生過大的沉降量，與周圍地基產(chǎn)生的沉降量有顯著差異，在外部施工荷載作用下底基層內(nèi)部必然會產(chǎn)生拉應(yīng)力，進而形成裂縫。K10+520 ～ K10+740路段，軟基深度為3.5～4.2 m，土層變化較大，換填深度在1～3 m，裂縫貫穿底基層，寬度5～10 mm。從沉降觀測數(shù)據(jù)看出該路段累計沉降量是整條路線中最大的，K10+681斷面達220 mm，分析該路段產(chǎn)生的橫向裂縫應(yīng)該是清淤換填不徹底，導(dǎo)致底基層施工期間不均勻沉降形成的。

3處治措施

為保證裂縫處治的效果，在準(zhǔn)確分析各路段裂縫形成原因的基礎(chǔ)上，建立了一整套的裂縫處理流程，見圖1。

3.1 裂縫區(qū)段的再堆載

對K1+258 ～ K1+320、K1+960 ～ K2+220、K10+520 ～ K10+740、K11+070 ～ K11+170區(qū)段進行荷載為1 m高碎石料再堆載，時間為一個月。在超載作用下加快土體固結(jié)的速度，促使次固結(jié)沉降完成在施工階段，降低通車運營期間工后沉降過大的風(fēng)險。

3.2 鋪設(shè)土工格柵

土工格柵是具有較高抗拉強度（抗拉強度已經(jīng)接近軟鋼）和較低延伸率，廣泛應(yīng)用于軟基處理、高路堤填筑、路堤填挖交界面處理的一種土工合成材料。此次用于路基裂縫處理的土工格柵為雙向土工格柵，即在兩個相互垂直的方向具有相同的抗拉作用，具有荷載應(yīng)力擴散的作用，能防止不均勻沉降和提高路堤承載力，有效彌補半剛性基層抗拉能力不足的缺點。故在裂縫區(qū)段底基層上部鋪設(shè)并錨固整幅土工格柵能有效地防止裂縫或抑制其進一步擴展。

3.3 深層壓漿處理

經(jīng)過再堆載和鋪設(shè)土工格柵及瀝青下面層以后，發(fā)現(xiàn)K10+520 ～ K10+740區(qū)段沉降速率仍然大于5 mm/月，沒有收斂的跡象，說明該路段清淤換填不徹底，存在軟弱下臥層，與前述裂縫形成原因分析一致。為避免裂縫反射到瀝青面層，研究決定采用深層軟基處理方法，在清淤換填路段整幅路面進行壓漿，壓漿孔每隔1.5 m呈梅花形布置，目的是通過水泥的固化作用使軟弱下臥土形成水泥土結(jié)合體，增強土體的剛性承載能力形成類似復(fù)合地基的加固體

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