基于排水管位于道路基層的城市瀝青道路縱向裂縫控制

丁 振，譚利英，鄒振東

（荊州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北 荊州 434000）

基于排水管位于道路基層的城市瀝青道路縱向裂縫控制

丁 振，譚利英，鄒振東

（荊州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北 荊州 434000）

首先引述瀝青路面裂縫的病害與形成原因。然后結(jié)合具體的工程實(shí)例，說(shuō)明了雨水管位于道路基層，道路基層無(wú)法正常碾壓的情況下，通過(guò)C15混凝土覆頂保護(hù)雨水管，同時(shí)加上鋼筋混凝土網(wǎng)以防止剛性基層與半剛性基層之間的不均勻沉降等方式加固道路基層來(lái)控制縱向裂縫。有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

縱向裂縫控制；雨水管；市政道路

0 引言

隨著我國(guó)城市不斷擴(kuò)張，以及中心城區(qū)交通壓力逐漸增大，市政道路新建與改建逐漸增多。瀝青道路具有施工快，平整度高、舒適度高、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于市政道路中。相比公路建設(shè)，市政道路建設(shè)中各種限制條件更多，本文主要探討的內(nèi)容是由于各種限制原因，在雨水管道高程無(wú)法降低而進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層的情況下，從設(shè)計(jì)層面應(yīng)如何控制縱向裂縫。

1 瀝青路面裂縫病害與形成原因

瀝青路面裂縫按裂縫的形狀可分為縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和不規(guī)則裂縫等四種型式[1-4]。

（1）縱向裂縫?？v向裂縫是與道路中線基本平行的長(zhǎng)直裂縫。其產(chǎn)生的主要原因有以下幾點(diǎn)：a.無(wú)論是新建還是改造道路，如果路基和道路基層壓實(shí)度和彎沉值達(dá)不到要求，在道路運(yùn)營(yíng)期的車輛荷載下，均易長(zhǎng)生縱向裂縫。本文的案例中就是由于雨水管位于道路基層，從而無(wú)法正常碾壓。為防止縱向裂縫，對(duì)雨水管采取C15混凝土覆頂保護(hù)以避免碾壓，同時(shí)增加鋼筋混凝土層防止剛性基層與半剛性基層之間不均勻沉降。b.在舊路改造過(guò)程中，對(duì)新老路基銜接處的處理不夠完善，造成路基不均勻沉降或者滑坡，造成了裂縫的產(chǎn)生。c.車輛超載、交通荷載過(guò)重等原因或者單側(cè)道路長(zhǎng)期承受交通荷載，也容易導(dǎo)致縱向裂縫。

（2）橫向裂縫。縱向裂縫是與道路中線基本垂直的裂縫。其產(chǎn)生的主要原因有以下幾點(diǎn)：a.瀝青混凝土材料本身的具有熱脹冷縮的特性，特別是在低溫環(huán)境中，瀝青路面勁度增大，變膨能力會(huì)降低，材料在車輛荷載的作用下，部分應(yīng)力無(wú)法擴(kuò)散而逐步累積。當(dāng)這部分應(yīng)力累積到一定程度，超過(guò)材料本身的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)低溫裂縫和反射裂縫等。b.在施工過(guò)程中，未妥善處置基層和路基上、下的橫接縫，在道路運(yùn)營(yíng)期間，經(jīng)車輛荷載的反復(fù)作用，從而導(dǎo)致路基和基層產(chǎn)生裂縫或者不均勻沉降，再反射到瀝青路面，就產(chǎn)生了橫向裂縫。c.在氣候條件惡劣如冬季寒冷、干燥區(qū)域，路基和基層很容易出現(xiàn)縮或凍縮，從而產(chǎn)生裂縫，底層病害反射到路面上會(huì)使瀝青路面產(chǎn)生裂縫。

（3）網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫是沒(méi)有一定的走向規(guī)則、縱橫交錯(cuò)的裂縫。a.網(wǎng)狀裂縫一般出現(xiàn)在道路使用過(guò)一段時(shí)間后，路面逐步老化后，耐疲勞性和低溫抗裂性都降低，在車輛荷載 的反復(fù)作用下形成了網(wǎng)狀和不規(guī)則裂縫。b.瀝青面層受溫度變化的影響，在溫差比較大的時(shí)期，在瀝青熱脹冷縮的特性下，形成了網(wǎng)狀裂縫。c.其他原因如污染等。

2 工程概況

2.1 地理位置及規(guī)模

項(xiàng)目位于湖北省荊州市中心城區(qū)，位于荊江大堤北側(cè)，北京路以南。道路呈南北走向，南起沿江大道，北至勝利街。本區(qū)域現(xiàn)狀排水體制為雨、污合流制，根據(jù)新的規(guī)劃要求:雨、污合流制的要逐步進(jìn)行雨、污分流制改造，本設(shè)計(jì)增設(shè)污水管道。道路紅線寬30 m，設(shè)計(jì)車速40 km/h，其中規(guī)劃車行道寬18 m，道路全長(zhǎng)264 m，交通荷載為重交通。本工程屬于新建工程。車行道采用瀝青混凝土路面；人行道面層材質(zhì)選用仿石磚。

2.2 地質(zhì)資料

根據(jù)地勘資料結(jié)論：

（1）本場(chǎng)地地形起伏變化不大，地勢(shì)平坦，屬長(zhǎng)江北岸一級(jí)階地地貌單元。

（2）本場(chǎng)地為基本穩(wěn)定場(chǎng)地，無(wú)不良地質(zhì)作用及不利的埋藏物，較適宜建筑。

（3）根據(jù)勘察成果判定市政工程重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，巖土條件復(fù)雜等級(jí)為二級(jí)，則市政工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。

（4）場(chǎng)地周邊無(wú)地表水，對(duì)工程無(wú)影響。基坑開(kāi)挖后會(huì)有少量上層滯水，合理采取排水措施，對(duì)工程影響不大?；拥撞繛楹穸容^大的黏性土層，基槽開(kāi)挖承壓水抗?jié)B流穩(wěn)定。

（5）地下水、土對(duì)混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。

（6）按6度設(shè)防，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，建筑物處于可建筑的一般地段，場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，場(chǎng)地地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期Tg=0.35 s，由于管道均為干管，按7度采取抗震措施。

2.3 管位布置及道路結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)在道路西側(cè)車行道上距人行道邊2.5m，布置D1000雨水管溝，在道路東側(cè)車行道上距人行道邊2.5 m布置D400污水管，見(jiàn)圖1。

本項(xiàng)目車行道采用瀝青混凝土路面，根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄甑木C合建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定路面結(jié)構(gòu)，機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)總厚度為88厘米，路面結(jié)構(gòu)從上到下具體布置見(jiàn)表1。

表1 道路結(jié)構(gòu)表

2.4 項(xiàng)目情況分析

由于各種原因本項(xiàng)目沿線一直未作高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)，延續(xù)了20世紀(jì)七八十年代的建筑格局。本項(xiàng)目是橫穿該地塊區(qū)域內(nèi)第一條新建主要道路，道路起終點(diǎn)均為現(xiàn)狀道路。道路沿線現(xiàn)狀地形為兩邊高中間低，為避免道路在地塊中高懸，在保證排水的前提下，道路應(yīng)高程盡量下降，經(jīng)過(guò)綜合考慮最終確定全段道路最低高程不應(yīng)低于35.8 m（黃海高程系統(tǒng)，下同）。因此在各種限制條件下，最終出現(xiàn)了雨水管進(jìn)入道路下基層的情況。

本項(xiàng)目道路設(shè)計(jì)路面高程為35.8～36.84 m，道路結(jié)構(gòu)厚度為0.88 m。雨水管設(shè)計(jì)管內(nèi)底高程為33.92～34.18 m，管徑為D1 000。污水管設(shè)計(jì)管內(nèi)底高程為33.5～33.02 m，管徑為D400。由于沿線雨水管覆土不滿足規(guī)范要求，雨水管做C20混凝土滿包處理。經(jīng)計(jì)算，混凝土包封雨水管在樁號(hào)K0+085～K0+230范圍內(nèi)進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層。雨水管位于道路結(jié)構(gòu)層示意見(jiàn)圖2。

圖2 K0+085～K0+230雨水管位于道路結(jié)構(gòu)層示意圖（單位：cm）

包封雨水管進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層最深處在樁號(hào)K0+171附近，其深度約40 cm，縱斷面示意見(jiàn)圖3。

圖3 雨水管位于道路結(jié)構(gòu)層縱斷面示意圖

根據(jù)圖3可知，雨水管已經(jīng)進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)的上基層，對(duì)受限范圍內(nèi)的基層碾壓產(chǎn)生一定影響。針對(duì)該情況查詢相關(guān)規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集圖集，如圖集《城市道路—水泥混凝土路面》（05MR202），及《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011）等[5-6]，均無(wú)關(guān)于雨水管縱向進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層的加固方案，僅有箱形構(gòu)造物橫穿道路處的面層配筋圖等管涵橫向穿越方案。因此只能借鑒橫向穿越的方案，對(duì)具體情況具體分析。

3 縱向裂縫控制方法

在本次項(xiàng)目中雨水管已經(jīng)進(jìn)入到道路結(jié)構(gòu)的基層，基層碾壓受到限制。若強(qiáng)行碾壓，首先，會(huì)對(duì)管道強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。其次，在下基層和上基層中有硬物，則無(wú)法保證雨水管區(qū)域基層壓實(shí)度和彎沉值的要求，造成路基承載力不夠，在道路運(yùn)營(yíng)期經(jīng)車輛長(zhǎng)期反復(fù)碾壓，后期沿管道容易出現(xiàn)縱向裂縫。因此，為避免碾壓需將雨水管范圍內(nèi)基層置換為C15混凝土基層，見(jiàn)圖4。

圖4 雨水管范圍內(nèi)基層置換示意圖（單位：cm）

但該情況下，混凝土基層為剛性基層，而水穩(wěn)砂礫為半剛性基層[7]，在荷載作用下兩者之間會(huì)出現(xiàn)沉降差，沿接縫處有極大可能出現(xiàn)縱向裂縫。在參照《城市道路—水泥混凝土路面》（05MR202）箱形構(gòu)造物橫穿道路處的面層配筋圖，最終將加固方案確定如下：（1）道路中心線西側(cè)上基層20 cm水穩(wěn)砂礫為20 cm厚5 MPa的水泥混凝土，中心線東側(cè)基層結(jié)構(gòu)不變。水泥混凝土設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋采用螺紋鋼筋HRB335，直徑12 mm，縱向鋼筋間距200 mm，橫向鋼筋間距100 mm。（2）鋼筋混凝土板切縫按4.5 m×5 m。（3）雨水管頂以上，采取38 cm厚C15混凝土覆頂保護(hù)。C15混凝土分縫尺寸不大于5 m。（4）鋼筋混凝土基層與相接水穩(wěn)基層橫縱縫、鋼筋混凝土分縫處鋪設(shè)1 m寬土工布貼縫。（5）鋼筋之間點(diǎn)焊或綁扎固定，需滿足相關(guān)規(guī)范要求。鋼筋末端采用180°彎鉤形式，彎后平直段長(zhǎng)度不小于3倍鋼筋直徑。加固方案見(jiàn)圖5，加固范圍見(jiàn)圖6。

圖5 雨水管位于道路結(jié)構(gòu)層道路加固結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

圖6 加固范圍示意圖（單位：m）

在該方案下，將上基層置換為鋼筋混凝土板，使得圖3總原本容易出現(xiàn)縱向裂縫的位置受到保護(hù)。同時(shí)利用鋼筋混凝土板的整體性和剛度，將受力均勻分散。最后在鋼筋混凝土基層與相接水穩(wěn)基層橫縱縫處鋪設(shè)1 m寬土工布貼縫，則更好的防止了縱向裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

相比公路，城市道路在與管線等的協(xié)調(diào)上有了更多要求。本文雖提出了限制條件下雨水管進(jìn)入道路基層的縱向裂縫控制方法，但對(duì)于其整體效果還要進(jìn)行長(zhǎng)期的工后調(diào)查。本文提出的縱向裂縫控制方法為同行提供了一個(gè)可行的思路，可以在類似工程中參考借鑒。

[1]李靜.城市道路瀝青路面的裂縫防控技術(shù)探討 [J].建筑知識(shí),2016(2):168.

[2]王環(huán).瀝青混凝土路面裂縫的產(chǎn)生原因及防治措施[J].科技風(fēng),2015(14):142.

[3]張道標(biāo),張俊.瀝青路面早期縱向裂縫的成因及處治[J].公路與汽運(yùn),2006(6):52-54.

[4]孟繁宏,張?jiān)隹?崔素敏.道路縱向裂縫病害成因[J].公路交通科技,2003(6):35-38.

[5]JTG D40—2011,公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]05MR202,城市道路—水泥混凝土路面[S].

[7]JTG∕T F20-2015,公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則[S].

U416.0

B

1009-7716（2017）12-0030-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.009

2017-05-23

丁振（1989-）,男，湖北荊州人，助理工程師，從事道路設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作。