某海灘路水泥砼路面裂縫的成因分析及治理

劉海兵

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北秦皇島066000）

某海灘路水泥砼路面裂縫的成因分析及治理

劉海兵*

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北秦皇島066000）

水泥砼路面最主要的危害當(dāng)屬裂縫,它會(huì)把路面分解為大小不等的數(shù)塊,破壞路面結(jié)構(gòu)的整體性,進(jìn)而逐步喪失路面整體剛度而喪失使用功能，這種情況在特殊的海灘地帶顯得尤為突出，結(jié)合某海灘路水泥砼路面裂縫工程實(shí)例，對(duì)水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的成因做了較全面的分析，從路基填料、填料壓實(shí)度、地基土的構(gòu)成、冬季凍脹等方面分析混凝土路面裂縫產(chǎn)生的原因，并針對(duì)原因提出相應(yīng)的治理措施。

砼路面；裂縫；成因；治理措施

1 概述

1.1 道路簡(jiǎn)況

水泥混凝土路面因其平整度好、重荷載交通下疲勞壽命長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、干凈、易于清掃等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于城市市政道路建設(shè)中，同時(shí)混凝土具有抗拉能力差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致路面出現(xiàn)龜裂、裂縫、斷板、甚至錯(cuò)臺(tái)，從而影響混凝土路面的使用年限，而路面板裂縫作為最主要的危害引起了人們廣泛的注意，對(duì)混凝土路面裂縫原因分析，對(duì)提高其使用質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命有重要的意義。某海灘路為城市次干路，路寬7～16m，水泥混凝土路面，全長(zhǎng)約5.2km，路面有較大較長(zhǎng)較嚴(yán)重裂縫11處，長(zhǎng)度從10～300m不等，在產(chǎn)生的路面裂縫當(dāng)中，以平行于道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫為主，次為橫向開(kāi)裂。

1.2 工程地質(zhì)條件

地貌而言，場(chǎng)地為沖洪積扇區(qū)，海灘路西起點(diǎn)為戴河入海口的北岸，其余路段緊鄰渤海，兩側(cè)均有魚(yú)塘或葦塘及浴場(chǎng)分布，局部地段微地貌為小沖溝，溝底存在軟弱夾層。海灘路地形上靠近河岸和海岸邊緣，土層分布不均勻，現(xiàn)經(jīng)過(guò)人工回填，地形較平坦。

據(jù)地質(zhì)勘探揭露，海灘路路面裂縫地段各巖土層特征自上而下按各路段依次分述如表1所示。

1.3 水文地質(zhì)條件

地下水為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，第四系孔隙潛水含水層主要為砂性土中，屬富水強(qiáng)透水層；基巖孔隙裂隙水含水層主要為強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，屬弱富水弱透水層，局部破碎帶或巖脈賦存構(gòu)造裂隙脈狀水，含水層具統(tǒng)一的地下水位，局部地段有上層滯水，上層滯水主要存在于素填土層中。地下水主要補(bǔ)給源為大氣降水及側(cè)向滲透，并以蒸發(fā)和側(cè)向滲透方式排泄，水位變化與大氣降水相關(guān)，水位年變化幅度0.5～1.0m。

場(chǎng)地南側(cè)緊鄰戴河口及渤海，戴河、渤海與地下水有明顯的潮汐水力聯(lián)系。實(shí)測(cè)鉆孔內(nèi)靜止水位埋深1.20～3.50m，水位標(biāo)高變化在0.70～1.68m之間，

2 水泥砼路面裂縫的成因分析

在產(chǎn)生的路面裂縫當(dāng)中，以平行于道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫為主，次為橫向開(kāi)裂。路面產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾種。

2.1 路基填料

勘察結(jié)果表明，除中東部路段為天然路基，其地層巖性為中粗砂外，其它路段均為為填方路基，此路段填方高度1.50～3.50m。

填方路基填料第①、②1層以砂土和花崗巖風(fēng)化物為主，局部含粘性土；花崗巖風(fēng)化物主要成分為石英、長(zhǎng)石及云母，長(zhǎng)石及云母易風(fēng)化，遇水易分解，手捏易碎。第②2層以粘性土為主，局部混砂性土。由于風(fēng)化巖土的水穩(wěn)性較差，遇水易軟化，導(dǎo)致基層不均勻沉降，造成路基發(fā)生局部的不均勻沉陷。就裂縫路段而言，填土越厚，路面越容易出現(xiàn)裂縫，而且越嚴(yán)重。

表1 地層資料一覽表

2.2 填土壓實(shí)度

現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試采用重型動(dòng)探法，從重型動(dòng)探曲線特征可以看出，第①層實(shí)測(cè)擊數(shù)為N63.5=5.0～24.0擊/10cm，第②1層實(shí)測(cè)擊數(shù)為N63.5=3.0～15.0擊/10cm，第②2層實(shí)測(cè)擊數(shù)為N63.5=1.5～7.0擊/10cm，說(shuō)明各填土層壓實(shí)的離散性很大，碾壓不均，尤其是下部②1、②2層未達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，由于基層碾壓不實(shí)，未達(dá)到密實(shí)標(biāo)準(zhǔn)造成地基強(qiáng)度不均勻，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.3 路基中存在軟弱土層

勘察結(jié)果表明，西部路段存在第④粉土軟弱層，厚度為1.00m；中西部路段存在第⑤1松散砂層及第⑥粉質(zhì)粘土軟弱層，最大厚度為3.10m；中部路段存在第⑤2松散砂層；終點(diǎn)路段存在第⑤2松散砂層及第⑥粉質(zhì)粘土軟弱層，最大厚度為2.60m。由于路基軟弱，在道路運(yùn)營(yíng)超載的情況下，路基基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)生不均勻下沉，導(dǎo)致對(duì)面層的不均勻支承，使面層底部在荷載的作用下產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力而被破壞，產(chǎn)生不均勻沉降量使混凝土板受彎產(chǎn)生裂縫。施工中如遇軟土地基并且處理不當(dāng)時(shí)，極易造成基層強(qiáng)度不均勻，使得局部斷面強(qiáng)度不勻，從而引起路面裂縫甚至斷板。

2.4 冬季凍脹及混凝土板厚度

本區(qū)為季凍區(qū)，凍結(jié)深度為85cm，土基干濕類(lèi)型為中濕。基層填料為風(fēng)化巖土，遇水易軟化。海灘路南北兩側(cè)均有葦塘和魚(yú)塘,路基長(zhǎng)期受水浸泡，而且混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部或內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生形變，在凍融循環(huán)的作用下，使路面產(chǎn)生縱向裂縫。

勘察揭露的裂縫路段混凝土板厚度一般為25cm，小于《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-90）第10.3.2條表10.3.2中要求的混凝土路面防凍最小厚度30～40cm。所以，混凝土板防凍厚度略顯不足?？紤]到路面防凍因素，混凝土板厚度取35cm為宜。

2.5 路面質(zhì)量

路面結(jié)構(gòu)層直接承受車(chē)輛荷載，質(zhì)量好壞將直接影響其壽命。從鉆孔穿透的混凝土板結(jié)構(gòu)上看，大部分路段路面結(jié)構(gòu)層中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，下層石子多灰漿少等情況，說(shuō)明攪拌和振搗不足?？梢哉J(rèn)為，路面質(zhì)量也是造成路面裂縫的另一個(gè)原因。

3 水泥砼路面裂縫的治理措施

路面裂縫主要是由于路基變形或凍融或兩者同時(shí)變形引起的。要防止路面進(jìn)一步裂縫，最有效的辦法就是改良填土、地基土的性質(zhì)，增強(qiáng)水穩(wěn)性和抵抗變形的能力。

3.1 垂直灌漿

中東部路段為天然路基，路基以砂性土為主，滲透性較好，適宜灌漿。建議在裂縫的路面上以2.5m的孔距垂直灌漿，灌漿深度約4.0m。灌漿在一定程度上對(duì)填土起到改良作用，并對(duì)裂縫起到封堵作用。

3.2 高壓噴射注漿

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，以前對(duì)路面裂縫進(jìn)行過(guò)注漿封堵，但效果不大明顯。因此，路面裂縫段均可考慮改用高壓噴射注漿方案。該方案可使路基形成連續(xù)的加固體，改變填土的水穩(wěn)性，提高路基的抗變形能力和承載能力。

高壓噴射注漿法適用于本場(chǎng)地的素填土、粉土、砂土和粉質(zhì)粘土軟弱地層。

高壓噴射注漿可采用旋噴三管法，在裂縫路段均勻布置高壓旋噴樁，噴射深度為道路頂面以下3.0～4.0m，具體深度可根據(jù)地質(zhì)剖面確定。

高壓噴射注漿的施工參數(shù)宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。水泥漿液的水灰比按工程要求確定，根據(jù)本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)可取1.0。

高壓噴射注漿方案要嚴(yán)格按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）第12章高壓噴射注漿法的技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)，確保工程質(zhì)量。

高壓旋噴注漿的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，便于在狹小空間施工，對(duì)公路行車(chē)影響相對(duì)較小。

3.3 換填處理

起點(diǎn)路段、中西部路段及終點(diǎn)路段路面裂縫最嚴(yán)重，上述路段主要是填方厚度大，填料質(zhì)量欠佳，路基存在軟弱土層，混凝土板厚度不足，在凍融循環(huán)的作用下，使路面產(chǎn)生縱向裂縫。所以，建議揭開(kāi)路面，清除路面下的填土、松散的砂層、軟弱土層及植物根系，換填含土石、礫類(lèi)土做路基，并分層鋪筑，均勻壓實(shí)，并要求下路堤壓實(shí)度不小于92%，上路堤壓實(shí)度不小于94%，下路床壓實(shí)度不小于96%。路基壓實(shí)度應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJD30-2004)技術(shù)要求。

海灘路緊靠魚(yú)塘、戴河入?？凇⒉澈?，在此環(huán)境條件下，路基受浸水作用較大，應(yīng)采取防水措施或采用水穩(wěn)性較好級(jí)配砂石做填料。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泥砼路面裂縫成因很多，治理的方法也不止以上這幾點(diǎn)，只有通過(guò)精心設(shè)計(jì)，嚴(yán)格工程施工質(zhì)量管理，并針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因采取一定的預(yù)防措施，把這種裂縫減少到最低限度，以延長(zhǎng)水泥砼路面的使用周期。

[1]工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]JTJD30-2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]JTGD30-2003公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]CJJ37-90城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[6]某海灘路道路改造工程巖土工程勘察報(bào)告[R].2011.

The CauseAnalysis and Control of Pavement Cracks of a Beach Cement Concrete Road

LIU Hai-bing
(The Fourth Geological Team of North China Geological Exploration Bureau,Qinhuangdao Hebei 066000,China)

The major hazards of cement concrete road come from the pavement cracks,which could break down the pavement into a number of different sizes,destroy the integrity of the pavement structure,and then make the pavement stiffness gradually lost until it lost the functions.This situation is particularly prominent in the special coastal beach.Taking a beach road cement concrete pavement cracks control engineering as an example,the paper made a comprehensive analysis on the causes of pavement cracks from aspects of the roadbed filling,the filling compaction degree,base soil composition and frost heave in the winter,and put forward the corresponding control measures.

concrete pavement；crack；cause；control measures

U416.2

A

1004-5716(2015)11-0162-03

2014-11-05

劉海兵（1981-），男（漢族），河北唐山人，工程師，現(xiàn)從事工程地質(zhì)與水文地質(zhì)技術(shù)工作。