黃壁莊水庫(kù)壩頂路裂縫成因分析及處理

□楊竹林 王攀峰

黃壁莊水庫(kù)壩頂路裂縫成因分析及處理

□楊竹林 王攀峰

黃壁莊水庫(kù)壩頂路面為2cm細(xì)粒式瀝青混凝土、+4cm中粒式瀝青混凝土、基層為20cm厚石灰穩(wěn)定土，壩頂路使用期間出現(xiàn)大量橫向裂縫、少量縱向裂縫，本文分析壩頂路裂縫的成因，并提出處理措施。

半剛性基層；裂縫；瀝青路面

黃壁莊水庫(kù)位于石家莊鹿泉區(qū)黃壁莊鎮(zhèn)附近的滹沱河干流上，是滹沱河中下游重要的、控制性的大（Ⅰ）型水利樞紐工程。水庫(kù)壩頂路長(zhǎng)6814m，寬6.0m，路面為2cm細(xì)粒式瀝青混凝土+ 4cm中粒式瀝青混凝土，基層采用20cm厚石灰穩(wěn)定土。

1.基本情況

黃壁莊水庫(kù)壩頂路于2004年4月建成，2005年開始出現(xiàn)裂縫。起初裂縫較少，寬度較小，隨著時(shí)間推移，裂縫逐漸變多、變寬。目前路面存在大量橫向貫穿裂縫，少量縱向裂縫、網(wǎng)裂和坑槽，橫縫間距約2.5m，裂縫寬度約5～20mm。水庫(kù)管理部門每年對(duì)裂縫用瀝青進(jìn)行灌堵，但第二年仍在原縫處裂開。

2.裂逢成因

瀝青路面產(chǎn)生裂縫的成因主要有兩種：一是荷載產(chǎn)生的裂縫，主要是路面結(jié)構(gòu)在車輛荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。二是非荷載作用產(chǎn)生的裂縫，主要是溫度裂縫，包括低溫收縮裂縫和溫度疲勞裂縫。根據(jù)已有的研究資料表明：半剛性路基瀝青路面裂縫大多為反射性裂縫，為非荷載作用產(chǎn)生的裂縫，由溫度引起。反射性裂縫是由于半剛性基層在溫度梯度和濕度變化下產(chǎn)生收縮開裂，一般是基層材料首先開裂，而后裂縫沿開裂向上方反射到瀝青面層而形成的裂縫。

黃壁莊水庫(kù)壩頂路為水庫(kù)運(yùn)營(yíng)巡視道路，交通量很小，幾乎沒有重型車輛，路面未現(xiàn)順道路向車轍壓痕，所以裂縫為荷載型裂縫的可能性不大。從路面結(jié)構(gòu)來看，壩頂路基層20cm厚石灰穩(wěn)定土，為半剛性基層，溫度收縮系數(shù)大、水穩(wěn)性和冰凍性均較差，因此分析壩頂路為溫度收縮引起的反射性裂縫。分析壩頂路裂縫嚴(yán)重的原因如下：

石灰穩(wěn)定土半剛性基層溫度收縮系數(shù)大，易產(chǎn)生收縮裂縫，引起瀝青路面的反射性裂縫。

石灰穩(wěn)定土基層透水性差，水從裂縫進(jìn)入基層后不能迅速排除，凍脹、車荷載、瀝青面層薄等原因使裂縫進(jìn)一步加大。

3.處理措施

對(duì)瀝青路面因半剛性基層產(chǎn)生的反射裂縫，處理措施一般有以下幾種。

采用骨架密實(shí)型半剛性基層，控制細(xì)料含量。水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層和石灰穩(wěn)定土半剛性基層相比，能夠有效減少瀝青面層的反射性裂縫。

在半剛性基層上增設(shè)15cm級(jí)配碎石等柔性基層。柔性基層能夠充分吸收半剛性基層由于溫度作用產(chǎn)生的反射裂縫，阻止的反射性裂縫向上傳遞到路面面層。

在半剛性基層上設(shè)置應(yīng)力吸收層，吸收半剛性基層的溫度應(yīng)力，阻止反射性裂縫發(fā)展。

4.處理方案

黃壁莊水庫(kù)壩頂高程是根據(jù)水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)而定，壩頂高程受到嚴(yán)格限制。如果在原路面上新做水泥穩(wěn)定碎石骨架密實(shí)型半剛性基層或級(jí)配碎石等柔性基層并加鋪瀝青路面，會(huì)很好的解決壩頂路裂縫問題，但會(huì)將壩頂高程抬高約25cm；若將原面層和基層挖出、降低壩頂高程后，新做水泥穩(wěn)定碎石骨架密實(shí)型半剛性基層或級(jí)配碎石等柔性基層并加鋪瀝青路面，則會(huì)形成大量建筑垃圾，而工程區(qū)內(nèi)沒有合適棄渣場(chǎng)地。因此無論是直接新做、還是挖出舊路后新做骨架密實(shí)性半剛性基層或柔性基層方案均不適合壩頂路裂縫處理，而增設(shè)一薄層應(yīng)力吸收層較為合適。

黃壁莊水庫(kù)壩頂路裂縫處理方案為：將原瀝青混凝土路面銑刨2cm，用70號(hào)道路石油瀝青縫灌縫處理，撒布透層油，做5cm厚中粒式改性瀝青碎石應(yīng)力吸收層。撒布粘層油，最后做3cm厚細(xì)粒式改性瀝青混凝土面層。

路面銑刨：使用專門的路面銑刨機(jī)進(jìn)行銑刨、嚴(yán)格控制銑刨深度。采用配備鋼絲刷的清掃設(shè)備結(jié)合高壓空氣吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清掃，將發(fā)生松散、破碎的層位徹底清除，避免出現(xiàn)“軟夾層”等薄弱層。

灌縫：灌縫材料采用70號(hào)道路石油瀝青。將縫內(nèi)雜物和已松動(dòng)的裂縫邊緣用鋼絲刷清理干凈，用高壓吹風(fēng)機(jī)吹干縫內(nèi)水分和塵土，將石油瀝青灌入縫內(nèi)。灌入深度約為縫深的2/3，填入干凈的石屑或粗砂，并搗實(shí)。對(duì)于少量的路面網(wǎng)裂和坑槽，需進(jìn)行清除，若基層已松散破壞，則將破壞的基層一并清除，然后用瀝青混合料進(jìn)行修補(bǔ)。

應(yīng)力吸收層：改性半開級(jí)配瀝青碎石應(yīng)力吸收層由等粒徑碎石和改性瀝青按照一定比例混合而成，孔隙率6%～10%。應(yīng)力吸收層可將路面行車荷載均勻傳遞到基層，提高了路面承載力；同時(shí)改性瀝青混合料具有良好的力學(xué)性能和抗疲勞性能，可減少路面應(yīng)力集中現(xiàn)象，有效抵抗基層裂縫向上反射，減少瀝青路面反射裂縫的發(fā)生，延長(zhǎng)道路使用壽命?！?/p>

2016-05-06

楊竹林，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，正高級(jí)工程師。

王攀峰，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，工程師。