高速公路建設(shè)中水穩(wěn)基層裂縫原因及防治方法研究

文/周春風(fēng)

1 高速公路水穩(wěn)基層裂縫控制的重要性

高速公路作為人們出行必不可少的交通方式，其基層質(zhì)量決定著高速公路的整體運(yùn)行情況。高速公路選用水泥穩(wěn)定碎石，是因?yàn)檫@種基層具有較高的荷載能力，其強(qiáng)度和剛度都與高速公路日常運(yùn)行要求相匹配。但是水穩(wěn)基層卻有易開裂的性質(zhì)，如果開裂的病害沒有得到解決，那么高速公路的穩(wěn)定性也不能得到保證，過路車輛人員的安全也得不到保證。同時(shí)，由于高速公路的建設(shè)周期較長(zhǎng)，成本較大，一旦將高速公路投入使用后，就要減少其維修的次數(shù)。如果基層裂縫沒有得到很好的預(yù)防控制，那么不但會(huì)消耗過多的成本，導(dǎo)致施工難度加大，還會(huì)造成交通堵塞，影響城市的發(fā)展建設(shè)。水穩(wěn)基層裂縫作為高速公路的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，做好其控制工作，不僅是為了道路的安全通行，更是提高城市整體的建設(shè)水平，我們應(yīng)該站在一個(gè)更高的角度來看待水穩(wěn)基層裂縫控制這個(gè)工作[1]。

2 高速公路建設(shè)中水穩(wěn)基層裂縫原因

2.1 縱縫

縱縫是目前高速公路中極易出現(xiàn)的基層裂縫，它不僅對(duì)基層施工工程的質(zhì)量產(chǎn)生了影響，還給整個(gè)高速公路帶來了安全隱患?？v縫出現(xiàn)的原因之一就是在高速公路的施工建設(shè)中，由于管理不到位，未在建設(shè)時(shí)按照工程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)基層的局部土基，其結(jié)果就是不能保證路基沉降的均勻性，當(dāng)路基在受到車輛荷載的力量作用下，反射裂縫就會(huì)形成。同時(shí)在高速公路施工建成后，如果后期對(duì)其不加大養(yǎng)護(hù)力度，也會(huì)讓水穩(wěn)基層產(chǎn)生縱縫。水穩(wěn)基層的厚度是比較大的，所以在碾壓施工時(shí)采取的都是分層作業(yè)的施工方法，當(dāng)?shù)谝粚拥某尚秃穸却笥?5cm 時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致基層的承重能力弱，從而形成裂縫?？v縫的出現(xiàn)不僅嚴(yán)重對(duì)高速公路的行車安全和舒適度造成影響，還會(huì)讓高速公路的路面高低不平，影響高速公路的美觀程度。

2.2 溫縮裂縫

在高速公路的施工建設(shè)過程中，水穩(wěn)基層施工作為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，對(duì)于原材料的質(zhì)量和性能都有著很高的要求。當(dāng)施工原料中的水泥含量達(dá)到5%左右的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生明顯的熱脹冷縮物理反應(yīng)，施工時(shí)在水泥水化熱作用的影響下，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度快速上升產(chǎn)生了膨脹的現(xiàn)象，當(dāng)受到冷空氣的作用后就會(huì)導(dǎo)致收縮問題的出現(xiàn)。在相互的作用下，水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)應(yīng)力加強(qiáng)，當(dāng)結(jié)構(gòu)應(yīng)力超出了控制的指標(biāo)或是抗彎拉強(qiáng)度水平達(dá)到最大值，溫縮裂縫就會(huì)出現(xiàn)。在目前的水穩(wěn)基層溫縮裂縫中，其分布的狀態(tài)多呈橫向分布。

2.3 干縮裂縫

由于水穩(wěn)基層有著一定的獨(dú)特性，當(dāng)水穩(wěn)基層出現(xiàn)失水的問題時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫的形成。在高速公路的水穩(wěn)基層建設(shè)施工中，混合原材料會(huì)受到溫度的影響，具有直接性的性質(zhì)。在實(shí)際的基層施工中，如果實(shí)際的水分流失較大，水穩(wěn)基層就會(huì)出現(xiàn)失水問題，導(dǎo)致體積縮小以及基層明顯的變化，以階梯性為主要的特征。在這種施工條件下，會(huì)加大水穩(wěn)基層的干縮裂縫出現(xiàn)概率。以基層施工時(shí)的原料來說，水泥在混合原料中占比是比較大的，所以說水穩(wěn)基層對(duì)于水的要求也會(huì)比較大，當(dāng)施工時(shí)水分無法達(dá)到水穩(wěn)基層的建設(shè)要求，就會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫的形成，給高速公路建設(shè)留下隱患。

2.4 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫即龜裂。水穩(wěn)基層的建設(shè)施工中，如果存在較大的局部彎沉，重力施加于外部后，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)就會(huì)受到影響，甚至產(chǎn)生破壞，一定程度上加大網(wǎng)狀裂縫形成機(jī)率。網(wǎng)狀裂縫對(duì)于高速公路而言，其具有很大的破壞力。雨雪等惡劣的自然環(huán)境影響下，應(yīng)力牽扯和翻漿的概率都會(huì)提高，導(dǎo)致公路建設(shè)質(zhì)量得不到保證。網(wǎng)狀裂縫在前期的表現(xiàn)只是網(wǎng)狀的細(xì)紋，但是如果對(duì)其處理的時(shí)效性不足，由于水分具有持續(xù)蒸發(fā)的特點(diǎn)，導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，裂縫的程度也加大，坍塌的現(xiàn)象也更加明顯，嚴(yán)重影響了整個(gè)基層的狀態(tài)。

3 高速公路水穩(wěn)基層裂縫的防治方法探討

3.1 注重原材料質(zhì)量

高速公路建設(shè)時(shí)應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況，注重高速公路水穩(wěn)基層原材料的選擇和質(zhì)量控制，保證其性能達(dá)到工程要求。水穩(wěn)基層在高速公路的投入使用中，一旦發(fā)生開裂且解決時(shí)效性不足，那么就會(huì)導(dǎo)致裂縫問題加劇，導(dǎo)致危險(xiǎn)事故發(fā)生。為了預(yù)防此類事件發(fā)生，就必須從源頭上控制，科學(xué)選用原材料。在水泥的選擇上，為保證水泥初凝與終凝中存在的差異性得到滿足，以選用緩凝水泥為最佳。合理延長(zhǎng)水泥初凝的時(shí)間，可以有效地確保施工效果，一般時(shí)間延長(zhǎng)4.5h 以上，而終凝的時(shí)間可以在6h 以上，確保水泥材料的有效使用。同時(shí),在基層施工中使用32.5 標(biāo)號(hào)的硅酸鹽水泥可以強(qiáng)化水穩(wěn)基層的強(qiáng)度，做好基層水泥材料選擇的同時(shí)，還要對(duì)使用劑量進(jìn)行試配，確定水泥材料的強(qiáng)度等級(jí)，通過科學(xué)化的管控手段保證工程質(zhì)量，提高水穩(wěn)基層的性能。在混合材料的投入使用中，粗細(xì)集料的質(zhì)量管理控制是關(guān)鍵。機(jī)制碎石加入其中，可以很好地改善水泥與碎石之間的黏連度，達(dá)到減少收縮開裂概率的效果。粗集料在實(shí)際的施工操作中需要對(duì)其研磨，使顆粒能夠達(dá)到很好的附著能力。在此基礎(chǔ)上做好泥漿量的控制，水泥與石材黏合時(shí)為避免出現(xiàn)開裂，需要對(duì)石屑含量嚴(yán)格管理，優(yōu)化完善基層混合料的配比，進(jìn)而確保原材料的質(zhì)量，加快高速公路發(fā)展建設(shè)以及質(zhì)量水平，延長(zhǎng)其使用期限[2]。

3.2 科學(xué)控制含水量

水泥穩(wěn)定碎石主要是由水泥和集料組成的。這兩者經(jīng)過不斷的拌和過程形成水化凝結(jié)硬化從而形成基層。水穩(wěn)基層的含水量的科學(xué)控制是十分重要的，因?yàn)楹繒?huì)直接對(duì)基層壓實(shí)程度產(chǎn)生影響，是保證基層壓實(shí)度的重點(diǎn)，而且也是對(duì)裂縫進(jìn)行有效預(yù)防的關(guān)鍵部分。在混合料的運(yùn)輸過程中，要考慮到運(yùn)輸時(shí)會(huì)伴隨一定程度的水分流失現(xiàn)象，特別是在夏季高溫炎熱的天氣情況下。所以在含水量控制方面，要求水泥穩(wěn)定碎石的含水量要比規(guī)定的要求高1%左右，如果水泥穩(wěn)定基石的含水量過低，基層的表面就會(huì)表現(xiàn)得十分松散，達(dá)不到聚集的效果，不利于碾壓的工作。而且在碾壓期間也很容易有起皮的問題，嚴(yán)重影響碾壓工作。如果含水量過高就會(huì)導(dǎo)致開裂的病害出現(xiàn)，所以說科學(xué)控制含水量這一工作應(yīng)該得到施工人員的密切關(guān)注。在實(shí)際的施工過程中，相比于最佳含水量其所用的混合料應(yīng)高于該值的1%～2%左右，有效避免碾壓粘輪的問題，更好地提高碾壓的密實(shí)度，從而達(dá)到有效預(yù)防開裂問題的效果。

3.3 嚴(yán)格控制壓實(shí)度

高速公路的施工建設(shè)中，為了有效地加強(qiáng)水穩(wěn)基層的綜合性能，嚴(yán)格控制壓實(shí)度是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。由于高速公路會(huì)承受來自不同運(yùn)載車輛的碾壓力量，所以公路塌陷現(xiàn)象也會(huì)存在差異。而控制壓實(shí)度可以提升高速公路的承重能力，減少外部的壓力影響，水穩(wěn)基層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改善，裂縫現(xiàn)象也會(huì)明顯得到控制。在這一工程中，需要關(guān)注好井圈周圍的狀態(tài)并進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其厚度高于基層其他部位，保證石料粒料的均勻化，當(dāng)混合材料的密度變化顯著減少后，水泥穩(wěn)定基層的穩(wěn)定性就能得到良好的改善。

3.4 進(jìn)行分層碾壓

水穩(wěn)基層的施工中應(yīng)用分層碾壓技術(shù)。當(dāng)下基層進(jìn)行初凝工作后再對(duì)上基層攤鋪，碾壓成型后才對(duì)其進(jìn)行終凝工作。為了更好地保證施工效率和質(zhì)量，對(duì)分層碾壓的時(shí)間要進(jìn)行科學(xué)合理的控制，做到前后碾壓工作能夠進(jìn)行密切的銜接，保證開展施工的連續(xù)性，避免產(chǎn)生脫節(jié)的現(xiàn)象。在高速公路水穩(wěn)基層的施工中，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，在進(jìn)行分層碾壓的工作時(shí)，要對(duì)各環(huán)節(jié)的碾壓質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的要求和控制，從而有效地保證水穩(wěn)基層的穩(wěn)定性能。在分層碾壓的過程中，其作業(yè)的速度要保持在2.5km/1h 以上，但是不能超出4.5km/1h 的范圍，保證碾壓連續(xù)性，減少水穩(wěn)基層出現(xiàn)裂縫的概率[3]。

3.5 降低外力的影響

在高速公路的建設(shè)中，水穩(wěn)基層的剛性雖然優(yōu)秀但是在承重力上卻有不足。所以為了確保水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量，需要就承重力問題進(jìn)行考慮探討，實(shí)施基層內(nèi)部結(jié)構(gòu)保護(hù)，在公路竣工之前控制好超重車輛，禁止通行，以避免出現(xiàn)水穩(wěn)基層開裂現(xiàn)象。在開始施工之前也要深入地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，對(duì)工程相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量記錄，對(duì)車輛的重量進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而保證水穩(wěn)基層施工方案的有效性和合理性，通過降低外力影響對(duì)水穩(wěn)基層開裂問題進(jìn)行有效控制[4]。

3.6 加大養(yǎng)護(hù)工作力度

在高速公路的水穩(wěn)基層施工中，還需加大后期的養(yǎng)護(hù)工作力度，在基層的上面可以鋪上厚草袋和避光塑料薄膜等，并對(duì)其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，達(dá)到夏季高溫時(shí)水分蒸發(fā)現(xiàn)象能夠有效減少的目的，從而預(yù)防干縮裂縫。冬季寒冷，在對(duì)基層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)要及時(shí)采取防凍措施，避免結(jié)冰，保證好碎石和水泥凝結(jié)硬度的達(dá)標(biāo)。相關(guān)工程建設(shè)部門要根據(jù)施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求合理展開水穩(wěn)基層施工，做好驗(yàn)收工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高速公路建設(shè)中，水穩(wěn)基層以其優(yōu)越的路用性能被廣泛運(yùn)用于公路基層建設(shè)中。水穩(wěn)基層作為高速公路建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，相關(guān)施工單位和工作人員要重視基層建設(shè)，從自身實(shí)際出發(fā)，采取嚴(yán)格原材料控制，選擇合適的施工方法等手段最大限度地避免水穩(wěn)基層的裂縫現(xiàn)象，提高高速公路的整體性能，從而更好地推動(dòng)城市以及國(guó)家的交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展。