堤頂防汛道路路面裂縫原因分析與處理

左 兵

（安徽省懷寧長江河道管理局，安徽 安慶246053）

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家對水利建設(shè)方面的投入，我國一些重要堤防都修建了堤頂或堤后的防汛專用道路，水泥混凝土材質(zhì)在防汛道路中應(yīng)用較為廣泛，在運(yùn)行中混凝土路面由于各類交通工具的外加荷載、其他外部環(huán)境的作用及標(biāo)準(zhǔn)低、工程建設(shè)過程中的疏漏和養(yǎng)護(hù)不到位，都是路面產(chǎn)生裂縫的重要原因，嚴(yán)重影響車輛通行和防汛物資調(diào)運(yùn)。同馬大堤懷寧皖河段屬國家二級堤防安徽省同馬大堤的組成部分，全長11.277km，堤防頂部寬度8m，堤身為砂質(zhì)壤土。1998、1999年長江流域連續(xù)2年發(fā)生了較大洪水，同馬大堤懷寧皖河段堤防在汛期出現(xiàn)多處較大散浸險(xiǎn)情，為了提高堤防防滲能力，國家投資對險(xiǎn)工段堤防實(shí)施了混凝土防滲心墻工程，由于心墻部分與堤身土壤壓縮性不同，那么在上面修建混凝土路面，隨著運(yùn)行時(shí)間增加和載重車輛通行，路面會出現(xiàn)裂縫。為此，分析及避免造成混凝土路面裂縫的發(fā)生，對于確?；炷敛馁|(zhì)道路總體品質(zhì)，促使堤頂防汛道路的健康運(yùn)行具有非常重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 堤頂防汛道路混凝土路面發(fā)生的相關(guān)問題

1.1 我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的總體形勢

伴隨著我國城鄉(xiāng)各類工程建設(shè)水平的高速發(fā)展和進(jìn)步，車輛的保有量日益增加，一般情況下，城鎮(zhèn)周圍的防汛堤壩道路已經(jīng)作為了城鎮(zhèn)道路網(wǎng)絡(luò)中的重要環(huán)節(jié)。堤壩頂部水泥混凝土道路表面受到各類侵襲日趨嚴(yán)重，加之平時(shí)的維修保養(yǎng)落實(shí)不到位，維護(hù)工作的專業(yè)化體系、物業(yè)化框架系統(tǒng)尚未搭建完全，導(dǎo)致某些道路表面出現(xiàn)龜裂，這樣在雨季可能向基礎(chǔ)部分滲水，導(dǎo)致道路基礎(chǔ)變軟，在滲透部分沒能徹底干透的狀況下，如果車輛路過該部分路面對其造成碾壓，就會使比較小型的坑洼瑕疵、積水及滲水情況更加嚴(yán)重，小坑可能演變成大坑，形成惡性循環(huán)的態(tài)勢，如果沒能盡快修補(bǔ)相關(guān)缺陷，將會大大影響道路的使用壽命。加上相關(guān)的單位缺乏專業(yè)維護(hù)人員、缺少專業(yè)工程機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行路面的維修及保養(yǎng)，遇到通行困難的情況最多只是臨時(shí)采用磚頭或者雜物進(jìn)行鋪墊，因?yàn)楦鞣N材料的實(shí)際承載力有很大的區(qū)別并且很難緊密結(jié)合，另外也不能發(fā)揮封堵滲水的實(shí)際作用，這類情況也大幅度減低了道路表面的服役年限。

1.2 堤頂防汛道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

受堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)限制，一些堤頂寬度不足8m，堤頂防汛道路一般寬度為5.5～6m，防汛道路主要功能是保障水利工程運(yùn)行管理和汛期防汛車輛通行及搶險(xiǎn)物資的運(yùn)輸，所以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低達(dá)不到城市公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際中一些堤防通過城鎮(zhèn)或村莊時(shí)，堤頂防汛道路就作為當(dāng)?shù)鼐用癯鲂兄匾煌ǖ缆罚^大的車流量和重型車輛通行給堤頂防汛道路帶來一定程度的破壞。

1.3 施工作業(yè)品質(zhì)把控不利

路基是道路工程的基礎(chǔ)，路基的質(zhì)量決定了道路的使用年限，堤頂防汛道路修建在堤防頂部，堤防為后期采用人工、機(jī)械等運(yùn)送土方填筑而成，當(dāng)?shù)添斪鳛槁坊鶗r(shí)，嚴(yán)重影響了穩(wěn)定性和整體性。以前混凝土路面施工中混凝土是以現(xiàn)場攪拌為主，給相關(guān)施工現(xiàn)場作業(yè)帶來不確定性，導(dǎo)致施工作業(yè)品質(zhì)很難得到保證。

2 水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫的原因分析

2.1 水泥混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫的原因分析

2.1.1 水泥混凝土路面未能實(shí)時(shí)進(jìn)行切縫處理導(dǎo)致裂縫

因?yàn)闇囟茸兓案煽s導(dǎo)致水泥混凝土路面出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。水泥混凝土連續(xù)灌筑的距離越長，施工作業(yè)時(shí)溫度越高，該基層表面就越粗糙進(jìn)而越容易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。

2.1.2 水泥混凝土路面切縫深度過淺導(dǎo)致裂縫

因?yàn)樗嗷炷谅访鏅M截面未能經(jīng)過顯著削弱，內(nèi)部應(yīng)力無法得到釋放，進(jìn)而在將近縮縫位置發(fā)生瓣收縮縫[1]。

2.1.3 水泥混凝土路面基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻深陷導(dǎo)致裂縫

因?yàn)樗嗷炷谅访婊A(chǔ)穿過河浜、溝槽及加寬道路等位置，引起水泥混凝土路面基礎(chǔ)出現(xiàn)脫空現(xiàn)象進(jìn)而斷裂。

2.2 水泥混凝土路面出現(xiàn)縱向裂縫的原因分析

水泥混凝土道路路基出現(xiàn)不均勻沉陷現(xiàn)象，假如因?yàn)榭v向溝槽出現(xiàn)沉降、路基加寬區(qū)域塌陷、路堤一端出現(xiàn)積水、排灌作業(yè)等引起路基基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，板塊懸空進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。因?yàn)樗嗷炷恋缆坊A(chǔ)不穩(wěn)定，在車輛通行產(chǎn)生的荷載及降水、溫度變化等等外部作用條件下，出現(xiàn)塑性變形或因?yàn)樗嗷炷谅访婊鶎釉牧纤€(wěn)定性不佳，出現(xiàn)濕軟、變形及體積膨脹的現(xiàn)象，引起各種形態(tài)的開裂，縱向裂縫也是當(dāng)中一類失效形式。水泥混凝土板厚度和道路基礎(chǔ)整體強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)引起的荷載型裂縫。

2.3 水泥混凝土路面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象導(dǎo)致裂縫的原因分析

2.3.1 水泥混凝土澆筑以后，道路表面未能盡快進(jìn)行覆蓋

在比較濕熱或者風(fēng)速較大的天氣條件下，道路表面游離水分蒸發(fā)速度飛快，導(dǎo)致水泥混凝土體積大幅度收縮，進(jìn)而導(dǎo)致道路表面開裂。

2.3.2 水泥混凝土攪拌過程中水灰比例偏差過大

水泥混凝土模板和墊層內(nèi)部相對干燥，吸收水量較大。該狀況導(dǎo)致水泥混凝土使用量和砂率過大。

2.3.3 水泥混凝土表層振搗或者抹平過度

水泥混凝土表層振搗或者抹平過度引起水泥混凝土及細(xì)骨料過多上浮到表面的比例過大，導(dǎo)致水泥混凝土表面收縮開裂。

2.4 水泥混凝土路面出現(xiàn)干縮現(xiàn)象導(dǎo)致裂縫的原因分析

在夏天氣溫較高的時(shí)間段進(jìn)行施工作業(yè)，水泥混凝土材料的表層水分蒸發(fā)速度非?？?，導(dǎo)致水泥混凝土路面極易出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，干縮引起的形變能導(dǎo)致水泥混凝土表面裂縫的產(chǎn)生[2]，一旦出現(xiàn)這種狀況就必須盡快通過灑水的方式對水泥混凝土路面進(jìn)行養(yǎng)生處理，降低干縮裂縫（見圖1）出現(xiàn)的概率。

圖1 干縮裂縫

3 防止水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫的措施

3.1 水泥混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫的預(yù)防措施

認(rèn)真把控水泥混凝土道路表面的切縫節(jié)點(diǎn)。當(dāng)持續(xù)灌注部分較長，切縫裝備欠缺時(shí)，可于二分之一位置處開始，隨后分段開鋸；間隔幾十米距離設(shè)置一處壓縫，用來降低收縮過程的應(yīng)力累加。確?；A(chǔ)穩(wěn)固、不會發(fā)生沉降。在溝槽、河浜回填位置需要依照相關(guān)要求，滿足材質(zhì)密實(shí)、鋪設(shè)均勻。選取干縮特性小的硅酸鹽水泥混凝土或硅酸鹽水泥混凝土。并盡快進(jìn)行養(yǎng)生作業(yè)。

3.2 水泥混凝土路面出現(xiàn)縱向裂縫的預(yù)防措施

針對路基，需要分層碾壓，確保均勻、壓實(shí)程度不小于0.97。對于新舊路基的交接界面處設(shè)計(jì)臺階，確保銜接處的壓緊嚴(yán)格，預(yù)防滑移。河浜位置處，淤泥要完全去除；溝槽位置處，需要確保回填材料水穩(wěn)性及壓實(shí)程度良好，用以減少沉降程度[3]。拓寬路段需要強(qiáng)化土基，確保有某些厚度的基層可以全方位鋪設(shè)。

3.3 水泥混凝土路面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象的預(yù)防措施

水泥混凝土路面在澆筑施工以后，需要及時(shí)使用濕潤的原材料對道路表面進(jìn)行覆蓋處理，同時(shí)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，防止暴曬及風(fēng)吹。在夏季溫度較高的天氣狀況下進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，需要采用搭棚施工的方式。在配制水泥混凝土?xí)r，需要按比例配比水灰和水泥的使用量，選取合理的粗集料和砂率。在澆筑水泥混凝土路面時(shí)，需要對基層及模板進(jìn)行澆水濕潤，避免吸收水泥混凝土中的水分。

3.4 加強(qiáng)水泥混凝土板體接縫的施工作業(yè)品質(zhì)

水泥混凝土接縫處質(zhì)量的優(yōu)良直接影響到施工作業(yè)完成以后路面的平整狀態(tài)，該狀態(tài)會制約水泥混凝土路面的使用周期。不但要求相關(guān)道路工程設(shè)計(jì)人員規(guī)劃科學(xué)合理且要求施工作業(yè)者做到認(rèn)真施工，全力確保接縫處的品質(zhì)。切縫品質(zhì)的優(yōu)良與水泥混凝土板體的品質(zhì)是密不可分的關(guān)系，切縫長度需要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，切縫周期不允許有較大的時(shí)間偏差，需要依據(jù)氣溫的變化選取合理的時(shí)間對水泥混凝土路面進(jìn)行切縫。

3.5 加強(qiáng)水泥混凝土道路表面的養(yǎng)護(hù)作業(yè)

加強(qiáng)水泥混凝土路面科學(xué)養(yǎng)護(hù)作業(yè)，是降低水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵方法，在水泥混凝土路面初期成型以后，應(yīng)該立刻針對水泥混凝土路面實(shí)施養(yǎng)護(hù)施工。在夏季溫度較高的天氣狀況下進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行灑水，規(guī)避因?yàn)樗肿涌焖偕⑹?dǎo)致產(chǎn)生過量的收縮；在冬季溫度較低的天氣狀況下施工作業(yè)時(shí)，需要做好保溫施工作業(yè)，通常狀況下是在地面上鋪蓋一層較厚的濕麻袋，需要每天準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行灑水對水泥混凝土路面進(jìn)行養(yǎng)生處理，使水泥混凝土路面保持濕潤的狀態(tài)，以避免由于溫差的因素導(dǎo)致出現(xiàn)干縮等問題。

4 水泥混凝土道路表面裂縫的治理解決方案

4.1 橫向裂縫的解決方案

在板塊出現(xiàn)裂縫比較大的狀況下，咬合功能被大幅減弱時(shí)，需要進(jìn)行局部翻挖作業(yè)及修補(bǔ)施工，首先順著裂縫兩端一定范圍區(qū)域內(nèi)畫出標(biāo)線痕跡，標(biāo)線的最小寬度不能＜1.2米，標(biāo)線需要和中心線呈現(xiàn)垂直關(guān)系及約束，隨后順裂縫方向進(jìn)行鋸齊作業(yè)，去除標(biāo)線之間的水泥混凝土，進(jìn)行澆搗新灌注水泥混凝土。在板塊出現(xiàn)裂縫比較大并且區(qū)域增多的狀況下，不適宜進(jìn)行局部翻挖作業(yè)及修補(bǔ)施工，需要把整板進(jìn)行更換處理[4]。使用聚合物注漿方法進(jìn)行封縫或者順著裂縫開槽方向注入彈性及剛性粘合修補(bǔ)原材料，能夠起到封縫防水的效果。

4.2 縱向裂縫的解決方案

因填筑堤防土壤或因堤身修筑防滲心墻等原因可形成縱向裂縫（見圖2），假如使用普通擴(kuò)縫充填或者澆灌專業(yè)修補(bǔ)膠劑可能有一定程度的效果，但是該措施的耐久性沒有保障。使用擴(kuò)縫和增加鋼筋的方法對道路表面出現(xiàn)的縱向裂縫進(jìn)行修補(bǔ)能夠達(dá)到非常理想的增強(qiáng)結(jié)果。翻挖重鋪措施是一種常規(guī)的行之有效的對道路表面出現(xiàn)縱向裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的解決方案，但該方案的基層一定要保證品質(zhì)穩(wěn)定且可靠，否則需要從強(qiáng)化及穩(wěn)定基層層面著手實(shí)施施工修補(bǔ)作業(yè)。

4.3 龜裂現(xiàn)象的解決方案

假如水泥混凝土在初次凝結(jié)以前產(chǎn)生道路表面的龜裂現(xiàn)象，可以使用鏝刀往復(fù)碾壓或者重新振搗的措施來進(jìn)行去除龜裂現(xiàn)象，進(jìn)而強(qiáng)化濕潤覆蓋的防護(hù)措施。通常狀況下對構(gòu)造強(qiáng)度沒有任何影響，可忽略不計(jì)。在特殊條件下使用注漿方式實(shí)施道路表面涂層的處置來達(dá)到封閉裂縫的目的。

4.4 挖填式坑槽維修措施

圖2 堤頂防汛道路縱向裂縫

采用挖填式坑槽維修措施是從起始的坑槽直接填充原材料的方式進(jìn)行維修作業(yè)施工，該措施施工作業(yè)周期較長，但是施工作業(yè)效果非常明顯，促使維修以后的坑槽使用期限提升了5～7倍左右，假如作業(yè)環(huán)境溫度在0～24℃范圍內(nèi)一般情況下采用挖填式維修措施[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，水泥混凝土路面在經(jīng)過一段時(shí)間后出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象是在道路工程施工作業(yè)過程中比較常見的，水泥混凝土路面裂縫的預(yù)防及治理是一項(xiàng)技術(shù)強(qiáng)度等級非常高、施工困難非常大的工作。可以依據(jù)各種類型的裂縫原因使用相對應(yīng)的防治措施。怎樣規(guī)避水泥混凝土道路表面出現(xiàn)裂縫的狀況是相關(guān)道路工程技術(shù)人員及操作者需要協(xié)同處理的問題。以現(xiàn)階段的施工作業(yè)水平及管理模式來看，想要從根本上解決該類問題還存在一些困難，目前的技術(shù)水平只能從保證建筑用原材料的品質(zhì)、嚴(yán)格執(zhí)行施工作業(yè)準(zhǔn)則及相關(guān)技術(shù)規(guī)范、嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)施工工藝等任何一個(gè)步驟著手，在每一個(gè)工藝流程都做到恪盡職守，進(jìn)而降低水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的弊端，另一方面還要加大對運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的投入。