水泥混凝土路面裂縫成因及綜合防治措施——以印尼CISUMDAWU公路項(xiàng)目為例

蘇光輝

中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司，安徽 馬鞍山 243000

當(dāng)水泥混凝土路面面板的抗拉與抗折強(qiáng)度低于混凝土的收縮和翹曲應(yīng)力時(shí)，混凝土面板就會(huì)產(chǎn)生裂縫。水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的原因有很多，成因不同造成裂縫的種類也不相同，主要體現(xiàn)為橫向裂縫、縱向裂縫、角隅裂縫及收縮裂縫。如果在路基與路面的設(shè)計(jì)與施工過程中沒有采取措施加以預(yù)防，而在水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫后也沒有采取處治措施予以及時(shí)修復(fù)，隨著裂縫的持續(xù)發(fā)展，其勢(shì)必會(huì)造成水泥混凝土路面面板損壞，嚴(yán)重影響到道路的交通運(yùn)輸功能。

1 印尼CISUMDAWU公路項(xiàng)目水泥混凝土路面裂縫成因

（1）路基沉降。印尼CISUMDAWU公路為山區(qū)公路，道路依山而建，高填路堤、深挖路塹及半填半挖路基相互交錯(cuò)。在填方路基施工過程中，路基填筑工藝不合理、壓實(shí)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、填挖結(jié)合面及軟弱地基的處理不到位，均會(huì)直接質(zhì)量均影響到路基的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性，造成路基出現(xiàn)不均勻沉降病害，進(jìn)而導(dǎo)致水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫。路基沉降是水泥混凝土路面產(chǎn)生橫向裂縫和縱向裂縫的主要原因。

（2）地下水活動(dòng)。印尼CISUMDAWU公路所在區(qū)域雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月，降雨量充沛，年降水量近2000mm，故地下水水位較高，極易侵入路基范圍內(nèi)致使路基軟化、強(qiáng)度降低、水穩(wěn)定性變差，最終造成水泥混凝土路面因路基承載力下降及喪失整體穩(wěn)定性而產(chǎn)生裂縫破壞。

（3）混凝土路面縮縫切縫時(shí)間與切縫深度。水泥混凝土路面在硬化過程中，水化作用產(chǎn)生的熱量、晝夜溫差大及混凝土自身重力作用都會(huì)使混凝土面板發(fā)生翹曲變形，如果沒有及時(shí)切割縮縫，或切割縮縫的深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，混凝土的變形因受到制約而產(chǎn)生裂縫?？s縫的切割時(shí)間延遲和切割深度不足是導(dǎo)致水泥混凝土路面產(chǎn)生橫向裂縫的主要原因。

（4）混凝土振搗及養(yǎng)生。在混凝土路面攤鋪施工過程中，振搗不充分及漏振會(huì)使混凝土密實(shí)度不一致，導(dǎo)致混凝土收縮不同步而產(chǎn)生收縮裂縫；而過度振搗又會(huì)使混凝土表面形成厚厚的砂漿層，因缺少骨料架構(gòu)同樣會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫?；炷谅访媸┕ね瓿珊?，如果養(yǎng)生不及時(shí)，混凝土因水化作用所失去的水分得不到及時(shí)補(bǔ)充，也容易產(chǎn)生收縮裂縫。由此可見，混凝土振搗不充分或過度振搗、養(yǎng)生不到位是造成水泥混凝土路面產(chǎn)生收縮裂縫的直接原因。

（5）未及時(shí)施工路肩。印尼CISUMDAWU公路的路面結(jié)構(gòu)層由下到上依次為150mm厚的級(jí)配碎石底基層、100mm厚的C15級(jí)混凝土墊層和300mm厚的C45級(jí)混凝土路面板，而道路兩側(cè)的路肩結(jié)構(gòu)層由下到上依次為450mm厚的級(jí)配碎石底基層和60mm厚的瀝青混凝土基層和40mm厚的瀝青混凝土磨耗層。受路面與路肩施工順序影響，在完成水泥混凝土路面后因未及時(shí)開展路肩施工，造成水泥混凝土路面板邊緣下方的級(jí)配碎石底基層受雨水沖刷、擾動(dòng)等原因而變得松散或流失，最終造成水泥混凝土路面的邊緣處失去支撐，在縮縫附近因受外部荷載而產(chǎn)生角隅裂縫。

2 水泥混凝土路面裂縫的綜合防治措施

2.1 提高路基施工質(zhì)量并減緩工后沉降

在路基填筑前，加強(qiáng)原地面取樣檢測(cè)，注重對(duì)軟弱地基土的處理，通過換填、強(qiáng)夯等方式提高地基承載力；在填方路基施工中，選用合格的填料，控制最佳含水量，并按要求分層填筑與壓實(shí)，加強(qiáng)對(duì)每一填筑層壓實(shí)度的檢測(cè)，壓實(shí)度符合技術(shù)規(guī)范要求時(shí)方可進(jìn)行下一層的填筑；在高填方路段，每填筑高度達(dá)1m時(shí)增設(shè)一層土工格室，增強(qiáng)填筑土體整體穩(wěn)定性和剛度，有效改善路基不均勻沉降，同時(shí)，提前安排高填方路段的施工，以保證在路面結(jié)構(gòu)層施工前有足夠的時(shí)間自行沉降；在原地面縱坡或橫坡較大的路段，則通過設(shè)置臺(tái)階的方式增強(qiáng)新填土與原狀土受力狀態(tài)，有效防止新填土體發(fā)生滑動(dòng)，提高路基整體穩(wěn)定性。除此之外，還可通過設(shè)置擋土墻、抗滑樁、土釘?shù)确绞教岣呗坊恼w穩(wěn)定性，防止路基及地基發(fā)生滑動(dòng)。高質(zhì)量的路基可有效減緩工后沉降，為路面結(jié)構(gòu)層提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保證水泥混凝土路面不至于因?yàn)槁坊两刀a(chǎn)生裂縫。

2.2 設(shè)置砂礫排水層及排水盲溝

為有效排除地下水，避免地下水侵入路基范圍內(nèi)，在新填筑路基與原狀土之間設(shè)置一層300mm厚的砂礫料排水層，并在排水層的頂面鋪設(shè)一層土工布作為隔離層；在挖方路段，則需在路基兩側(cè)邊溝的下方各設(shè)置一條斷面尺寸為500mm×600mm的排水盲溝，用于阻斷地下水滲入路基，并將地下水排到路基范圍外。通過排水砂礫層和排水盲溝截排地下水，有效阻止地下水滲入路基范圍內(nèi)，減少路基被地下水軟化的風(fēng)險(xiǎn)，在保證路基的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性的同時(shí)，保障水泥混凝土路面的剛度、強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性。

2.3 提高混凝土振搗質(zhì)量

在水泥混凝土路面施工過程中，需控制混凝土攤鋪機(jī)的行走速度，保證其有足夠的時(shí)間用于振搗混凝土；對(duì)于混凝土攤鋪機(jī)無法實(shí)施攤鋪的地方，則需要通過人工輔助攤鋪與振搗，并加強(qiáng)振搗密度，避免漏振；同時(shí)，也應(yīng)控制振搗時(shí)間不宜過長(zhǎng)，避免在混凝土表面形成一層厚厚的砂漿層。密實(shí)、均勻的水泥混凝土路面面板，在自然條件下水化、硬化的過程中才能同步收縮，有效延緩收縮裂縫的產(chǎn)生甚至是不產(chǎn)生收縮裂縫。

2.4 及時(shí)切縫提高切縫質(zhì)量

在水泥混凝土路面施工完成后，待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%時(shí)，及時(shí)安排工人使用切縫機(jī)進(jìn)行切縫工作，按照設(shè)計(jì)要求5m設(shè)置一道縮縫，每道縫均需一次性切割完成，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制切縫寬度和深度。為防止設(shè)備故障影響切縫最佳時(shí)機(jī)，需在現(xiàn)場(chǎng)額外配備1臺(tái)備用設(shè)備。及時(shí)切縫并保證切縫質(zhì)量符合技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙要求，可有效地防止橫向裂縫的產(chǎn)生。

2.5 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

在水泥混凝土路面完成抗滑構(gòu)造壓紋后，便可開始混凝土養(yǎng)護(hù)工作，該項(xiàng)目采用覆蓋透水無紡?fù)凉げ技盀⑺姆绞竭M(jìn)行水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)氣候條件，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于12d，灑水頻次以無紡?fù)凉げ疾蛔兏蔀闇?zhǔn)，在每天氣溫最高時(shí)，則加強(qiáng)灑水頻次。及時(shí)養(yǎng)護(hù)是防止水泥混凝土路面早期產(chǎn)生收縮裂縫的有效措施。

2.6 調(diào)整路肩施工順序并及時(shí)鋪筑路肩瀝青混凝土

在路肩施工過程中，為減少水流對(duì)水泥混凝土路面邊緣下方級(jí)配碎石底基層的沖刷破壞，在完成路面墊層混凝土施工后及攤鋪水泥混凝土路面施工前，需開展路肩底基層級(jí)配碎石施工，路肩級(jí)配碎石底基層分兩次完成，第一次施工至路面墊層混凝土高度，待水泥混凝土路面攤鋪完成后，再施工剩余的碎石底基層至設(shè)計(jì)高度。隨后，立即開展瀝青混凝土硬路肩的鋪筑施工。由于路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的級(jí)配碎石底基層得到了有效的保護(hù)，水泥混凝土路面的角隅裂縫問題也得到了很大的改善。

2.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

通過在高填方路基邊坡增加帶有錨桿的鋼筋混凝土格構(gòu)框架梁，并在框架格構(gòu)中鋪石防護(hù)等措施進(jìn)一步增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，防止高填路段水泥混凝土剛性路面結(jié)構(gòu)破壞。為進(jìn)一步降低路基沉降對(duì)混凝土路面結(jié)構(gòu)的影響，降低路面維修難度及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，在高填方路段，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將水泥混凝土路面變更為瀝青混凝土路面，充分利用瀝青混凝土韌性及拉伸變形的物理特性適應(yīng)高填路基的不均勻沉降。

2.8 低壓注漿修復(fù)水泥混凝土路面裂縫

低壓注漿修復(fù)水泥混凝土路面裂縫技術(shù)，主要用于寬度為0.2～3.0mm的水泥混凝土路面裂縫修補(bǔ)。低壓注漿法修補(bǔ)混凝土裂縫的工序如下：裂縫清理→粘貼注漿嘴和封閉裂縫→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。為保證注漿效果，注漿嘴的設(shè)置間距為0.2m，在注漿過程中，由裂縫的一端向另一端低壓注漿，使?jié){液充滿整條裂縫，完成對(duì)裂縫的修復(fù)工作。由于漿液固化時(shí)間短，可在1d內(nèi)完成固化并在10d左右達(dá)到強(qiáng)度，從而快速修復(fù)水泥混凝土路面裂縫、恢復(fù)道路交通運(yùn)輸功能。

2.9 破除裂縫板塊，重新澆筑混凝土

對(duì)于裂縫寬度超過3mm及呈碎裂狀的水泥混凝土路面板，使用低壓注漿無法修復(fù)的，則需采取破除損壞的水泥混凝土路面面板，重新澆筑混凝土的方式進(jìn)行修補(bǔ)。為提高新澆筑板塊的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，在新澆筑面板內(nèi)增設(shè)一層Φ8@150mm×150mm的單層鋼筋網(wǎng)。雖然這種修補(bǔ)技術(shù)施工難度大、費(fèi)用高、交通開放遲，但也能在一定程度上修復(fù)缺陷，恢復(fù)道路交通運(yùn)輸功能。

3 結(jié)束語

由于設(shè)計(jì)缺陷、不按規(guī)范施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)不到位等原因，水泥混凝土路面產(chǎn)生很多裂縫。在設(shè)計(jì)及施工過程中，相關(guān)工作人員需嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和施工方案、完善設(shè)計(jì)和改進(jìn)施工工藝、規(guī)范施工等手段，有效避免裂縫的產(chǎn)生，而對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的水泥混凝土路面面板，則需及時(shí)通過注漿修復(fù)或重新修補(bǔ)等措施避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展。