高原地區(qū)混凝土道路面層裂縫原因分析及對策

□文/吳廣安 李少立

1 工程概況

次曲河段水系連通綜合治理工程位于西藏那曲地區(qū)那曲縣城區(qū)，實施范圍為那曲縣城區(qū)次曲河上起鏡湖公園下至草原生態(tài)公園河段，河長11615.11m，落差約26m。工程包含的水閘樞紐工程等級為Ⅲ等中型，洪水按20a一遇設(shè)計（P=5%），50a一遇校核（P=2%），閘下消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)按20a一遇（P=5%）設(shè)計。

工程區(qū)海拔4500m以上，屬高原亞寒帶半干旱季風(fēng)型氣候和高原寒帶干旱氣候，其特點(diǎn)是空氣稀薄、降雨量少、日照充足、氣溫低、多風(fēng)雪。洪水主要系大范圍強(qiáng)降水所致，降水量高度集中在6～9月，具有山區(qū)性河流陡漲陡落、峰型尖瘦的特點(diǎn)。

2 道路設(shè)計及施工概況

按照設(shè)計圖紙，鏡湖公園內(nèi)布置了一條寬度為5 m的混凝土景觀道路，道路的設(shè)計斷面見圖1。

圖1 景觀道路剖面

景觀道路施工時的混凝土配合比見表1。攪拌站距施工現(xiàn)場約8km，采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送至現(xiàn)場，混凝土泵車泵送入倉。

表1 混凝土性能及配合比

開始施工日期為2017年4月中旬，天氣晴朗，施工時段為 11：00—16：00，氣溫 4～7℃，持續(xù)風(fēng)力 1～2級，陣風(fēng)可達(dá)4級。澆筑前，潑灑少量水潤濕墊層，因工程量較小，采用泵車泵送+人工攤鋪結(jié)合的方法，磨光機(jī)收面，之后覆蓋土工布保溫養(yǎng)護(hù)。

第1天共澆筑道路長度85m，在施工完成后第4天出現(xiàn)了4條裂縫：其中一條為斜向裂縫，在中間有分叉，全長約8m，裂縫寬度0～5mm不等；其余裂縫均為橫向裂縫，大致呈直線型，裂縫寬度0～2mm不等，個別位置附近還伴有微小網(wǎng)狀裂紋。

3 原因分析

3.1 設(shè)計

根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求，混凝土面層縱向接縫的寬度在3.0～4.5m之間，混凝土路面的面積不宜＞25m2/塊。本工程為水系連通工程，其中的混凝土道路工程量小，投資占比小，因此該項目沒有嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)設(shè)計圖紙及其技術(shù)要求，路面寬度為5m，沒有給出明確的橫縫寬度值、切縫時間等參數(shù)。

3.2 混凝土

本工程采用商品混凝土，拌和站到施工現(xiàn)場的距離雖然只有大約8km，但需從部分城區(qū)穿過且要經(jīng)行繁忙的109國道，所以到達(dá)施工現(xiàn)場所需時間短則30 min，長則2～3h。為防止混凝土初凝，拌和站攪拌好的混凝土坍落度會留有一定余量，當(dāng)?shù)缆吠〞硶r，現(xiàn)場使用的混凝土坍落度就會較大。

3.3 施工

1）根據(jù)施工安排，混凝土路面底下的級配碎石墊層是2016年10月完成施工的，完成時間較長。而上層混凝土未施工，受冬季雨雪凍漲影響，墊層的壓實度可能會有所降低或壓實度不均勻，導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。

2）施工中可能存在混凝土振搗不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。

3）切縫時間不合理。切縫是為了縮小混凝土路面板的連續(xù)長度,從而將收縮或翹曲的應(yīng)力控制在允許的范圍內(nèi)。在施工中，由于選擇的切縫時間較長，混凝土內(nèi)部的應(yīng)力無法及時釋放，導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。

3.4 氣候

3.4.1 溫度影響

施工時氣溫較低，混凝土強(qiáng)度上升較慢；晝夜溫差大，白天施工時段的溫度在4～7℃，而夜晚的最低溫度可達(dá)-7℃，溫差達(dá)14℃。這些因素均會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力增大，若不能及時得到釋放而超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫。

3.4.2 風(fēng)力影響

工程區(qū)屬于高原亞寒帶半干旱季風(fēng)型氣候和高原寒帶干旱氣候，風(fēng)雪較多?，F(xiàn)場施工時偶爾會有強(qiáng)風(fēng)，風(fēng)力可達(dá)4級，導(dǎo)致澆筑后的混凝土表面水分迅速蒸發(fā)，而剩下的水分滿足不了混凝土化學(xué)反應(yīng)所需，體積急劇收縮，此時的混凝土幾乎沒有強(qiáng)度，從而產(chǎn)生裂縫。

4 對策

4.1 治理措施

混凝土裂縫具有很大的危害。那曲地區(qū)冬季溫度較低，最低可達(dá)-36℃，細(xì)小混凝土裂縫內(nèi)殘存的水分可引起導(dǎo)致周邊混凝土破碎，嚴(yán)重時會導(dǎo)致墊層或基礎(chǔ)破壞，因此對裂縫的處理既要防水又要達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。

為徹底根治此次裂縫，采取了將裂縫部位切割后重新澆筑混凝土的辦法進(jìn)行處理。

4.2 預(yù)控措施

1）經(jīng)與設(shè)計單位、監(jiān)理單位商量并請示建設(shè)單位后，將混凝土道路的橫縫間距變更為6m，切縫深度為5～8cm。

2）在混凝土路面施工之前，對原先施工的級配碎石墊層拆開，清除其中含水的凍塊后重新進(jìn)行攤鋪碾壓。

3）對運(yùn)至現(xiàn)場的混凝土進(jìn)行坍落度檢測，防止坍落度過大的混凝土入倉。

4）保證混凝土振搗密實。

5）縮短切縫時間?；炷潦彰媸┕ず蠹訌?qiáng)對混凝土的監(jiān)測，在盡可能早的時間進(jìn)行切縫施工并保證切縫深度達(dá)到設(shè)計要求。

6）加強(qiáng)切縫后混凝土的養(yǎng)護(hù)和保溫。采用土工布和彩條布雙覆蓋的方式，既保證混凝土面的濕潤，又可以保證混凝土強(qiáng)度上升所需的溫度。為方便混凝土的收面施工，對澆筑完成的混凝土立即使用土工布進(jìn)行分段覆蓋防風(fēng)保溫，收面施工完成后必須對覆蓋土工布進(jìn)行架空，防止破壞已形成的混凝土面，待混凝土切縫后方可直接覆蓋。

5 結(jié)論

最終本工程共澆筑C30混凝土1180m3，形成混凝土道路長度1139.07m，采取上述措施，后續(xù)施工的混凝土道路面層未出現(xiàn)裂縫?！酢?/p>

[1]JTGD40—2011，公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范[S].