公路水穩(wěn)碎石基層裂縫治理技術(shù)分析

曹建波

(湖南省益陽公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司,湖南 益陽413000)

水泥穩(wěn)定碎石基層在公路建設(shè)中的性能會受到多種因素的影響,尤其是級配骨料質(zhì)量和水泥配比。在路面結(jié)構(gòu)層建設(shè)施工過程中,受施工工序、溫度變化和墊層沉降等因素影響,經(jīng)常會造成基層開裂,影響結(jié)構(gòu)層質(zhì)量。為此,本文將對水穩(wěn)基層裂縫的產(chǎn)生成因進(jìn)行分析,并以此為基礎(chǔ),提出防治開裂病害的幾點措施。

1 工程概況

某二級公路新建項目,首先通過人工步檢調(diào)研,選擇大約3 km范圍內(nèi)裂縫密集路段,進(jìn)一步采用探地雷達(dá)對裂縫發(fā)展層位進(jìn)行調(diào)研,調(diào)研結(jié)果如表1所示。

表1 裂縫情況

2 裂縫原因分析

2.1 雨水侵害原因

因為該工程在南方地區(qū),屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候,降水量豐富,又因瀝青路面具有較強(qiáng)的透水性,因此,推測水害是導(dǎo)致基層開裂的成因之一。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石混合料自身缺陷

因為該地區(qū)光照強(qiáng)度較大,季風(fēng)發(fā)達(dá),在水泥碎石混合料鋪設(shè)完成之后,會在材料表面出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的水分蒸發(fā)現(xiàn)象,導(dǎo)致材料內(nèi)外體積變化速度不同步,產(chǎn)生干縮裂縫；在材料硬化初期,由于水泥水化過程會產(chǎn)生大量的熱,但材料表面和內(nèi)部散熱速度不同步,導(dǎo)致材料內(nèi)外體積變化差異,產(chǎn)生溫縮裂縫。

2.3 施工工序控制問題

路基沉降也是造成水穩(wěn)基層開裂的因素之一,為避免路基的不均勻沉降影響公路建設(shè)質(zhì)量,在路基施工完成后,必須對路基的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測,月沉降速率≦5mm,才能夠繼續(xù)進(jìn)行填筑施工作業(yè)。某些公路建設(shè)項目為縮短工期,忽視沉降觀測環(huán)節(jié),路基施工完成,直接進(jìn)行填筑作業(yè),導(dǎo)致基層裂縫病害頻出。

2.4 配比失控問題

某些公路建設(shè)項目在建設(shè)過程中為提高施工速度,通過增加水的摻配量的方式,提高聚合物施工性能,造成聚合料板結(jié)過程中沒有足夠的灰漿填充骨料空隙,導(dǎo)致水穩(wěn)基層強(qiáng)度不夠,后期出現(xiàn)大范圍開裂問題。

3 裂縫的防治

3.1 瀝青路面裂縫雨水侵害防治技術(shù)要求

3.1.1 為避免雨水侵害對路基的強(qiáng)度造成影響,在進(jìn)行瀝青路面鋪設(shè)施工時,應(yīng)該采取一定的技術(shù)措施,降低路面滲透性,防止雨水侵害基層結(jié)構(gòu),預(yù)防路基開裂造成的路面結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象。雨水侵害防治技術(shù)要點如圖1。

圖1 雨水侵害防治技術(shù)綜合考慮因素

3.1.2 根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,嚴(yán)格把控級配骨料質(zhì)量,保證骨料強(qiáng)度、配比滿足技術(shù)規(guī)范要求,同時精確控制瀝青膠凝材料配合比,以保證聚合料攤鋪壓實之后的嵌擠鎖結(jié)效果,進(jìn)一步降低滲透率。

3.2 級配的選擇

3.2.1 水泥穩(wěn)定粒料有骨架密實型和懸浮密實型兩種存在形式,其各級粒徑顆粒的分配情況見表2、3。

表2 骨架密實型基層聚合物粒徑顆粒的分配

表3 懸浮密實型基層聚合物粒徑顆粒的分配

3.2.2 懸浮密實型結(jié)構(gòu)在施工實踐過程中,更容易出現(xiàn)裂縫問題,因為粗集料少,所以在攤鋪壓實施工后,會被擠壓懸浮在細(xì)集料中間,導(dǎo)致板結(jié)過程中出現(xiàn)裂縫。

3.2.3 骨架密實結(jié)構(gòu)在施工實踐過程中,極少出現(xiàn)開裂問題,經(jīng)過攤鋪壓實作業(yè),粗集料會出現(xiàn)牢固的嵌擠鎖結(jié),不僅具有更高的強(qiáng)度,也能夠有效預(yù)防開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.3 施工過程中的控制

3.3.1 水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)施工需要精良的施工工藝,同時也要有合適的施工環(huán)境。因此,水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的預(yù)防要注重細(xì)節(jié),更要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ば颉⒖茖W(xué)的施工管理。

3.3.2 含水量的控制。水泥穩(wěn)定碎石基層施工要關(guān)注含水量控制,施工環(huán)境的動態(tài)變化和料體自身的干縮特點造成含水量管理難度增加,所以在料體性能的設(shè)計考量中,要注重氣候信息收集,實現(xiàn)混合料含水量動態(tài)控制。

3.3.3 水泥劑量的控制?；鶎恿芽p概率隨著水泥劑量使用增多而增大,本項目基于減少裂縫的目標(biāo),選用水泥劑量應(yīng)用較少的振動成型壓實法,作為水泥穩(wěn)定碎石基層各級粒徑顆粒的配比方案；抗裂型水穩(wěn)能夠讓混合料強(qiáng)度升高水泥用量管控過程中,要保證其使用量小于設(shè)計值的1.005 倍。

3.3.4 級配的控制。為滿足抗裂性標(biāo)準(zhǔn),在水泥穩(wěn)定碎石科學(xué)的配合比設(shè)計工作上,應(yīng)該給予足夠的重視,水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能主要來源于穩(wěn)固的骨架結(jié)構(gòu)的形成,要重視4.75 mm和0.075 mm關(guān)鍵篩孔的通過率管控。

3.3.5 離析的控制?；旌狭媳砻娼?jīng)過碾壓施工,容易造成離析現(xiàn)象。裂縫問題在一定程度上來源于機(jī)械離析的作用,在攤鋪機(jī)螺旋掛桿和變速箱位置安裝反方向葉片,用以防止出料離析現(xiàn)象。

3.3.6 養(yǎng)護(hù)控制。水泥穩(wěn)定基層碾壓完成后,要在水泥穩(wěn)定基層進(jìn)行篷布加蓋,同時采取必要的灑水養(yǎng)護(hù),保持水分充足,達(dá)到預(yù)防干縮性裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)的目的。

4 裂縫養(yǎng)護(hù)階段的修補(bǔ)技術(shù)

為處治半剛性基層瀝青路面大量出現(xiàn)的反射裂縫,目前主要處治技術(shù)有貼縫帶處治法、挖補(bǔ)法、罩面法等。這些裂縫修補(bǔ)方法都是針對瀝青面層裂縫的處治,處治深度一般為瀝青路面的上面層,如處理至基層,施工難度大,現(xiàn)提出采用有機(jī)注漿材料進(jìn)行基層裂縫修補(bǔ)技術(shù),其施工要點如下:

4.1 基層裂縫修補(bǔ)注漿技術(shù)工藝流程

采用有機(jī)注漿材料進(jìn)行基層裂縫修補(bǔ)技術(shù),其施工工藝流程見圖2。

圖2 基層裂縫修補(bǔ)注漿技術(shù)工藝流程

4.2 基層裂縫修補(bǔ)注漿技術(shù)要點

4.2.1 雙液注漿配比。(1)A組分為主劑復(fù)合多元醇、催化劑、勻泡劑和增韌劑,多元醇配比為:m(多元醇):m(多元醇2)=80:20,催化劑用量選擇3.2%,增韌劑為8%；(2)B組分為固化劑PAPI-2；(3)A組分:B組分=100:85。

4.2.2 主要設(shè)備。鉆孔機(jī)1臺、壓漿機(jī)1臺、5 kW以上發(fā)電機(jī)組1臺、空壓機(jī)1臺、2～4t卡車1輛、PV C管若干、保護(hù)管若干、扁咀大力鉗若干。其他設(shè)備:風(fēng)鎬、鐵鍬、掃帚、卡尺等。

4.2.3 布孔的基本原則是使注漿孔在路面上均勻分布,每個孔所擔(dān)負(fù)的注漿面積合理。

4.2.4 采用高強(qiáng)度金剛石鉆孔機(jī)鉆孔,鉆孔孔徑孔15～20mm,鉆孔深度為40cm,到上基層底部。

4.2.5 注漿前,先采用大功率吸塵器收集鉆孔產(chǎn)生的粉末顆粒,再使用空壓機(jī)吹孔,使瀝青路面結(jié)構(gòu)層與水穩(wěn)路面結(jié)構(gòu)層之間形成有效粘結(jié)。

4.2.6 預(yù)埋注漿導(dǎo)管注漿導(dǎo)管由PV C管和金屬保護(hù)管組成,注漿壓力采用1.0 ～1.5 MPa,注漿時間為保持注漿壓力2min。

4.2.7 現(xiàn)場鉆孔過程中,必須對現(xiàn)場鉆孔數(shù)量以及深度進(jìn)行檢查,若不滿足,需進(jìn)行二次鉆孔。

4.2.8 嚴(yán)格報告程序,實施監(jiān)理旁站制度,施工過程中監(jiān)理全程跟蹤監(jiān)督。注漿過程中,應(yīng)對現(xiàn)場注漿導(dǎo)管夯實以及穩(wěn)壓封孔時間進(jìn)行控制,確保壓漿整體質(zhì)量滿足技術(shù)要求。

5 結(jié)論

本文結(jié)合工程實踐,對水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)生的成因進(jìn)行了分析,并有針對性的給出施工和養(yǎng)護(hù)兩個階段的防治技術(shù)。因為水穩(wěn)基層裂縫難以有效防治,并且一旦產(chǎn)生開裂,很容易誘發(fā)更大的質(zhì)量問題,所以施工階段的預(yù)防更加重要。在后期養(yǎng)護(hù)階段,應(yīng)做好保養(yǎng)維護(hù),及時處理已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的開裂病害,進(jìn)一步降低開裂病害的發(fā)生、減少質(zhì)量風(fēng)險。