淺析水泥穩(wěn)定碎石基層開裂病害及防治措施

宋澤亞

摘 要：隨著通車運營時間的增長，道路使用過程中，極易發(fā)生裂縫、水穩(wěn)定性不足等情況，尤其是水泥穩(wěn)定碎石基層開裂病害最為常見。為了解決這一技術難題，提高水泥穩(wěn)定碎石基層施工質量，必須找出病害原因，采取科學、有效的防治措施，從而促進我國公路建設水平不斷進步。

關鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層;開裂病害;防治措施

中圖分類號：U418.6 文獻標識碼：A

1 工程概況

某公路工程全長19.6 km，為雙向四車道，沿線存在大型礦企，是煤炭外運的主要通道。建成通車多年，路面出現了大量病害問題，尤其裂縫問題最為嚴重。為此，本文選取具有代表性的路段為試驗段，k4+780～k5+780，共1 000 m，由此展開裂縫病害調查與分析。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層開裂病害路況調查與分析

2.1 裂縫調查與分析

本調查路段共計1 000 m，左、右路幅裂縫調查與分析情況如下：

（1）左半幅。在所調查的1 000 m范圍內，左半幅共有橫向裂縫163條，最短及最長橫向間距分別為0.8 m、29 m。其中貫通裂縫共82條，占橫向裂縫總數量的50.3%。此外，在該范圍內還出現了大量縱向裂縫，共76處，其中最長的一條達到了182 m。

（2）右半幅。在1 000 m試驗段內，右半幅共計橫向裂縫182條，最短及最長橫向間距為1.4 m～27.6 m。其中貫通裂縫共89條，占橫向裂縫總數量的48.9%。此外，本路段同樣存在大量縱向裂縫，共62處，其中最長的一條達到了167 m。

由此可見，本路段路面裂縫病害較為嚴重，不僅貫通裂縫占比較高，還存在較為嚴重的縱向開裂問題。一般情況下，路基、基層沉降或結構承載力不足會引起路面縱向開裂。結合裂縫發(fā)展特點來看，初步判定裂縫產生的主要原因在于基層強度不足。

2.2 鉆芯調查與分析

為了更深入地調查裂縫病害情況，針對局部裂縫采取了鉆芯取樣法，以便了解裂縫變化情況和發(fā)展走勢。在試驗段上共選取6個測點，具體情況如下：

由表1可見，本路段貫通裂縫較多，面層開裂處，基層已開裂。且在芯樣內發(fā)現雜質情況，說明裂縫的產生已對路面整體性帶來了極大影響。

2.3 裂縫處承載能力檢測與分析

為檢驗裂縫處承載能力情況，本文采用了BZZ-100載重車進行試驗段彎沉值的測定與分析。結果如表2所示。

由此證明，裂縫傳荷能力很小，甚至是沒有。由于右半幅車道重載超載車輛較多，所以彎沉值相對較高。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層開裂病害原因

通過對本路段裂縫問題的調查與分析，可以了解到水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的主要原因在于以下幾點：

（1）由鉆芯取樣結果可見，本路段多為貫通裂縫，且面層開裂處，基層已開裂，或部分基層產生裂縫，面層較為完好。這說明很多情況下是基層先產生裂縫，在長期荷載和溫縮、干縮等作用下，導致該處裂縫出現應力集中現象，形成反射裂縫。為此，必須將如何抑制和減少基層裂縫作為防治水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的重要途徑。

（2）從彎沉測定情況分析，相比完好段的彎沉值，裂縫處彎沉值要高出很多，說明，裂縫處承受的路面應變相對較大。尤其是在行車荷載和溫度等因素的長期作用下，裂縫將進一步發(fā)展，其長度、寬度也會發(fā)生變化，逐步發(fā)展為網裂、坑槽、龜裂等病害。為解決此類問題，必須改善裂縫處傳荷能力，提高路面抗裂能力。

（3）除了上述原因，路面材料壓實度達不到設計要求，雨水不斷進入路面內部結構，降低基層強度，加上行車荷載長期作用，進而引發(fā)其他病害，如唧泥、松散等，導致基層支撐失效，引發(fā)大量裂縫病害。

4 水泥穩(wěn)定碎石基層開裂病害防治措施

為了有效控制和減少水泥穩(wěn)定碎石基層開裂問題，本文提出采用抗裂型水穩(wěn)碎石基層。具體施工措施如下：

4.1 混合料配合比設計

4.1.1 含水量、干密度試驗

為確定抗裂型水穩(wěn)碎石基層的最佳含水率和最大干密度，本文采用振動壓實成型法和重型擊實成型法對不同水泥摻量的水穩(wěn)混合料進行試驗測定。試驗結果如下：

水泥摻量3.0%：①振動成型法最佳含水率為4.3%，最大干密度為2.388 g/cm3;②重型擊實法最佳含水率為4.2%，最大干密度為2.337 g/cm3。

水泥摻量3.5%：①振動成型法最佳含水率為4.5%，最大干密度為2.399 g/cm3;②重型擊實法最佳含水率為4.4%，最大干密度為2.351 g/cm3。

水泥摻量4.0%：①振動成型法最佳含水率為4.6%，最大干密度為2.438 g/cm3;②重型擊實法最佳含水率為4.6%，最大干密度為2.372 g/cm3。

水泥摻量4.5%：①振動成型法最佳含水率為4.9%，最大干密度為2.457 g/cm3;②重型擊實法最佳含水率為5.0%，最大干密度為2.385 g/cm3。

4.1.2 強度試驗

成型無側限抗壓強度測定本文分別采用了振動壓實法和靜壓法，按照壓實度（98%）進行混合料試件的制備，在規(guī)定要求下進行6d養(yǎng)護，浸水1d后取出，作7d無側限抗壓強度檢測。所得結果如下：

水泥摻量3.0%：①水穩(wěn)混合料7d靜壓成型強度平均值為3.1 MPa，代表值為2.7 MPa;②水穩(wěn)混合料7d振動成型強度平均值為4.8 MPa，代表值為4.2 MPa。

水泥摻量3.5%：①水穩(wěn)混合料7d靜壓成型強度平均值為4.2 MPa，代表值為3.8 MPa;②水穩(wěn)混合料7d振動成型強度平均值為6.2 MPa，代表值為5.5 MPa。

水泥摻量4.0%：①水穩(wěn)混合料7d靜壓成型強度平均值為5.1 MPa，代表值為4.6 MPa;②水穩(wěn)混合料7d振動成型強度平均值為7.9 MPa，代表值為7.1 MPa。

水泥摻量4.5%：①水穩(wěn)混合料7d靜壓成型強度平均值為5.9 MPa，代表值為5.2 MPa;②水穩(wěn)混合料7d振動成型強度平均值為9.1 MPa，代表值為8.3 MPa。

按照抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工標準要求，應保證靜壓法成型強度代表值在3 MPa以上的技術要求，結合上述檢測數據，且基于經濟性原則，決定選取3.5%水泥摻量的水穩(wěn)混合料設計。

由此得出，抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層水泥用量為3.5%，最大干密度為2.399 g/cm3，最佳含水率為4.5%。

4.2 施工技術要點

相比傳統(tǒng)水穩(wěn)工藝，抗裂型水穩(wěn)工藝的關鍵在于拌合站生產配合比設計和現場壓實度控制兩點，通過上述試驗方法已確定配合比。因此，在施工技術要點方面，必須做好壓實度控制工作，根據工程實際情況，為提高碾壓施工效果，本工程應采用噸位較大的單鋼輪壓路機，并對碾壓方案進行優(yōu)化調整，從而提高水穩(wěn)基層抗裂性能。基層碾壓施工一般分為3個階段，初壓時，采用DD110振動壓路機進行1遍靜壓，碾壓速度不宜過快，可控制在1.5 km/h～1.7 km/h之間;復壓時，采用徐工220壓路機進行3～5遍重振，速度可適當加快，控制在1.8 km/h～2.2 km/h;終壓時，可采用XP261壓路機進行1遍靜壓，速度緩慢，控制在1.5 km/h～1.7 km/h。終壓后，保證無明顯輪跡，壓實度滿足設計要求。

4.3 質量檢測分析

為檢驗抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工效果，選取試驗段和普通水穩(wěn)基層路段進行裂縫數量對比與分析。所得結果如下：

（1）抗裂型基層裂縫情況。裂縫數量共17條，裂縫平均間距為113 m。

（2）普通水穩(wěn)基層裂縫情況。裂縫數量共55條，裂縫平均間距32 m。

由此可見，無論是在裂縫數量方面，還是裂縫平均間距方面，抗裂型水穩(wěn)基層遠遠低于普通水穩(wěn)基層，說明抗裂水穩(wěn)基層具有顯著的抗裂效果。

5 結束語

綜上所述，近年來，我國道路迅猛發(fā)展，公路規(guī)模持續(xù)擴大，里程數量快速增長。隨著交通量的不斷增加，交通荷載越來越大，對路面承載能力提出了更高的要求。目前，我國已建公路多采用半剛性基層材料，比如，水泥穩(wěn)定砂礫、二灰碎石等，此類材料強度大、剛度高，且具有良好的整體性。將其作為路面基層，可以很好地抵抗路面行車荷載疲勞破壞帶來的問題。然而，在使用過程中發(fā)現，水泥穩(wěn)定碎石基層極易發(fā)生開裂等病害，為有效控制和減少基層裂縫，必須找出開裂原因，采取切實可行的防治措施，全面提升工程施工質量。

參考文獻：

[1]夏春建.骨架密實型水穩(wěn)基層施工技術[J].中國高新技術企業(yè)，2017，24（05）：174-175+189.

[2]翟衛(wèi)東.骨架密實型抗裂水穩(wěn)基層的施工技術[J].交通世界，2017，24（15）：66-67.

[3]郭建民，張靜，丁勇.瀝青路面溫縮裂縫的成因與防治措施[J].科技與企業(yè)，2013，22（22）：204.

[4]李春梅.瀝青路面裂縫的成因與防治措施[J].科技與企業(yè)，2012，21（11）：238.

[5]楊錫榮.瀝青路面裂縫成因及其防治措施[J].建筑工程技術與設計，2017，5（20）：1766+2012，

[6]張富安.道路工程瀝青路面反射裂縫的成因及防治措施[J].城市建設理論研究，2014，4（09）：1-4.