市政道路開(kāi)裂和沉陷的原因與防治分析

朱自璽、呂均健、甘聰詩(shī)、楊支旭、唐大安

（中建八局第二建設(shè)有限公司，廣西南寧530000）

0 引言

隨著我國(guó)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，市政道路的數(shù)量也不斷增長(zhǎng)，對(duì)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是市政道路在使用一段時(shí)間之后，會(huì)出現(xiàn)裂縫和沉陷的情況，并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，開(kāi)裂和沉陷程度會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，需要花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行修復(fù)。因此，需要深入分析市政道路開(kāi)裂和沉陷發(fā)生原因，并提出相應(yīng)的防治措施。

1 市政道路開(kāi)裂的原因及防治措施

1.1 市政道路開(kāi)裂的原因

從實(shí)際調(diào)查來(lái)看，市政道路開(kāi)裂的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

其一，施工質(zhì)量問(wèn)題。施工人員的專(zhuān)業(yè)水平較低，在施工過(guò)程中操作不當(dāng)，如混凝土的比例不符合施工工藝要求，拌和時(shí)間不足等，都會(huì)影響混凝土的性能，從而誘發(fā)裂縫[1]。從實(shí)際施工要求來(lái)看，水泥砂漿泥量超過(guò)限制，會(huì)影響其強(qiáng)度，增加產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。此外，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)也是造成混凝土路面裂縫產(chǎn)生的重要原因。混凝土澆筑之后沒(méi)有做好保溫措施，且天氣炎熱，導(dǎo)致混凝土表面水分快速蒸發(fā)，其壓力變化速度過(guò)快，使得強(qiáng)度下降，容易產(chǎn)生裂縫。

其二，天氣因素。由于混凝土具有熱脹冷縮的特性，因此溫度的變化使得市政道路應(yīng)力發(fā)生變化，從而出現(xiàn)裂縫[2]。

1.2 市政道路開(kāi)裂的預(yù)防措施

1.2.1 提高混凝土性能

混凝土路面容易發(fā)生裂縫，因此需要振搗密實(shí)，加強(qiáng)質(zhì)量控制以及監(jiān)督管理，嚴(yán)禁偷工減料的情況發(fā)生，降低產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高混凝土路面的抗拉強(qiáng)度，需要嚴(yán)格控制混凝土的配比。在混凝土加工過(guò)程中，按照市政道路工程的建設(shè)要求選擇原材料，細(xì)骨料含水量＜0.5%，粗骨料含水量＜0.2%。

1.2.2 加強(qiáng)施工與養(yǎng)護(hù)管理

在市政道路施工過(guò)程中，需要做好施工與養(yǎng)護(hù)管理，確保路基施工的強(qiáng)度與質(zhì)量，提高路面的穩(wěn)定性。道路各層的厚度與均勻度應(yīng)該符合國(guó)家及行業(yè)要求，混凝土制作需要嚴(yán)格控制水灰比，做好試驗(yàn)工作，提高混凝土的使用性能[3]。在施工結(jié)束后，還需要及時(shí)做好保溫措施，避免陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射以及風(fēng)蝕，尤其是夏季?；炷翝仓?，需要注意調(diào)整切割縫，避免混凝土熱脹冷縮引起的裂縫，從而提高整體的施工質(zhì)量。通常來(lái)說(shuō)，混合料的應(yīng)用可以降低混凝土的含水量，從而提高其性能。在模板施工過(guò)程中，需要使用塑料膜覆蓋模板，減少混凝土與模板的黏結(jié)，從而提高施工的效率。

混凝土路面施工管理對(duì)于施工質(zhì)量有著直接影響。因此，在施工過(guò)程中，需要做好施工管理，不斷提高施工人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，確保其能夠按照施工計(jì)劃完成工作，規(guī)范其操作行為。在施工過(guò)程中需要做好基層的維修與管理，減少質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。

1.2.3 加強(qiáng)路基管理

混凝土施工前，需要做好路基的檢查工作。若路基存在小的缺損，需要及時(shí)修復(fù)；若路基出現(xiàn)較大的裂縫，需要在混凝土板上安裝強(qiáng)鋼筋網(wǎng)；若路基材料松動(dòng)，需要重新開(kāi)挖并進(jìn)行修復(fù)，確保路基具有較高的穩(wěn)定性。

1.2.4 提高路面施工質(zhì)量

在路面施工時(shí)，需要注意季節(jié)變化對(duì)混凝土澆筑溫度的影響。夏季溫度高且降雨多，因此需要加快接縫施工，可以提前切割接縫，確?；炷恋膹埩m宜。傳力桿安裝不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致其在熱脹冷縮過(guò)程中對(duì)混凝土板產(chǎn)生應(yīng)力，從而誘發(fā)路面裂縫。在施工過(guò)程中，需要合理確定傳力桿的安裝位置與深度，并且按照相關(guān)規(guī)范做好混凝土的振搗工作，確保振搗密實(shí)、均勻。若振搗不均勻，容易導(dǎo)致車(chē)輛行駛過(guò)程中應(yīng)力分布不均勻，路面容易開(kāi)裂。同時(shí)也要避免過(guò)度振搗，合理控制振搗力度。

1.2.5 選擇合適的原材料

原材料質(zhì)量與路面裂縫產(chǎn)生有密切的相關(guān)性，因此在施工過(guò)程中需要選擇合適的原材料。例如，對(duì)于基層材料，需要選擇低溫收縮且干收縮系數(shù)大的材料。同時(shí)，還需要合理選擇松弛性能符合施工要求的瀝青。在實(shí)際施工中，可以通過(guò)添加石棉來(lái)提高瀝青的性能，降低裂縫形成風(fēng)險(xiǎn)。在配比時(shí)，需要合理確定骨料、混合料的比例，確保其耐磨性。

1.3 市政道路開(kāi)裂的處理方法

為了預(yù)防道路開(kāi)裂，需要對(duì)其作進(jìn)一步的加固處理，主要可以采取以下三種加固處理方案。

1.3.1 填輕質(zhì)土方案

氣泡混合型輕質(zhì)土是一種新型環(huán)保施工材料，具有重量輕、自立性與自密性較高的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)度高且可調(diào)節(jié)性好，施工操作簡(jiǎn)單，在軟土路堤、橋臺(tái)回填等施工中有著廣泛的應(yīng)用，可以預(yù)防道路沉降的發(fā)生。在采取該方案時(shí)，首先需要對(duì)病害路面開(kāi)挖，將路堤土更換為輕質(zhì)土，之后重新鋪設(shè)路面。對(duì)于換填厚度不同的路段，穩(wěn)定性的安全系數(shù)也有較大差異。

例如，換填厚度為1.5m的路段，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.1；而換填厚度為2.0m時(shí)，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.2；換填厚度達(dá)到2.5m時(shí)，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.29。由此可見(jiàn)隨著換填厚度的升高，穩(wěn)定性的安全系數(shù)也隨之升高。在實(shí)際操作過(guò)程中，需要注意：濕容重超過(guò)4kN/m3，設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于0.5MPa；濕容重超過(guò)5kN/m3，設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于0.8MPa。

1.3.2 反壓護(hù)道方案

反壓護(hù)道是提高路堤穩(wěn)定性的常用方法，一般來(lái)說(shuō)其寬度與高度需要根據(jù)穩(wěn)定性的安全系數(shù)來(lái)確定，一般高度不超過(guò)路堤高度的50%。

例如，反壓護(hù)道的寬度為10m、厚度為2m時(shí)，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.0；反壓護(hù)道的寬度為15m、厚度為2m時(shí)，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.1；反壓護(hù)道的寬度為20m、厚度為2m時(shí)，穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.2。在厚度固定的情況下，隨著寬度的增加，穩(wěn)定性的安全系數(shù)也不斷升高。

1.3.3 鉆孔灌注樁方案

目前，對(duì)于市政道路開(kāi)裂主要采取以下幾種鉆孔灌注樁方法：

（1）直接灌漿法。該方法首先需要清除裂縫中的雜質(zhì)，然后使裂縫干燥，之后在裂縫與路面上涂一層聚氨酯底漆，按照原始的制作方法進(jìn)行灌漿修補(bǔ)，確保混凝土強(qiáng)度符合市政道路的質(zhì)量要求。

（2）壓力注漿法。該方法被應(yīng)用于寬度＜5cm的裂縫，先使用鼓風(fēng)機(jī)清理縫隙中的雜質(zhì)，然后每隔一段距離插入1個(gè)噴嘴，使用膠帶固定裂縫，通過(guò)壓力注漿的方式填補(bǔ)縫隙。

（3）擴(kuò)縫灌漿法。該方法主要被應(yīng)用于表面縫隙，將縫隙鑿成直角凹槽，并清理內(nèi)部的碎屑，然后將準(zhǔn)備好的混凝土或樹(shù)脂材料注入縫隙即可。

2 市政道路沉陷的原因及防治措施

2.1 市政道路沉陷的原因

市政道路沉陷的主要原因在于以下幾個(gè)方面。

2.1.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)

引起市政道路沉陷的原因有很多，如路基填土高度偏差、材料不合格、邊坡缺陷等。在環(huán)境因素的影響下，市政道路穿過(guò)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行。例如，在路基設(shè)計(jì)中若高填方路段沒(méi)有做好相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試，很可能導(dǎo)致施工工藝或選材不當(dāng)，從而誘發(fā)縱向開(kāi)裂，引起路基沉降。

2.1.2 施工質(zhì)量問(wèn)題

在市政道路施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照施工方案與技術(shù)規(guī)范操作。例如，在路基填料分層填筑施工中，需要嚴(yán)格控制各層鋪筑的厚度。但是，在實(shí)際施工中，有部分施工人員沒(méi)有嚴(yán)格按照施工要求執(zhí)行，導(dǎo)致路基填筑質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求，在材料自重以及行駛車(chē)輛負(fù)荷的作用下，引起市政道路沉陷。由于施工人員的流動(dòng)性強(qiáng)，部分施工人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)較低且責(zé)任心不高，也會(huì)影響施工質(zhì)量。

例如，在半挖半填施工過(guò)程中，若邊坡未按照要求施工，容易引起路基與填料的結(jié)合度不足，增加開(kāi)裂、沉降的發(fā)生率。在路基填土過(guò)程中，要重視臨界高度的控制，在施工中做好沉降觀(guān)測(cè)，避免軟土路基接近臨界狀態(tài)，確保路基的承載力，減少路基開(kāi)裂、沉降的發(fā)生。

2.1.3 排水不暢

在實(shí)際施工中，如果沒(méi)有做好排水措施，會(huì)導(dǎo)致土基的含水量過(guò)高，使得整體強(qiáng)度下降，容易發(fā)生沉陷的問(wèn)題。路面、路基排水不通暢，雨水進(jìn)入路基引起局部沉陷，整體結(jié)構(gòu)被破壞。在梅雨季節(jié)，一定要做好排水措施，避免影響路基的施工質(zhì)量，從而預(yù)防市政道路沉陷的發(fā)生。

2.1.4 路基剛度不足

路基剛度是指路基的抗變形能力，良好的剛度可以避免沉降變形的發(fā)生。路基表面不是出于同一水平面，因此市政道路的結(jié)構(gòu)以及路基的剛度會(huì)存在一定的差異，在相同負(fù)荷的作用下，路基變形方式也有所差異。

例如，縱向路基與橫向路基的剛度差異大，在相同荷載的情況下，可能導(dǎo)致開(kāi)裂、沉陷的情況發(fā)生。在實(shí)際施工中，沉降觀(guān)測(cè)不嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)際沉降速度大于預(yù)期沉降速度，從而引起市政道路沉陷。

2.2 市政道路沉陷的預(yù)防措施

2.2.1 加強(qiáng)施工管理

在市政道路施工過(guò)程中，為了提高市政道路工程的建設(shè)質(zhì)量，需要加強(qiáng)施工管理。例如在高填方施工中，可以采取分層填筑的方式，嚴(yán)格控制分層填筑的厚度，并做好施工記錄，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人。在路基填土壓實(shí)施工中，壓實(shí)寬度需要大于設(shè)計(jì)寬度20cm。在雨水豐富的地區(qū)，需要使用滲水性較好的材料，減少雨水堆積。在實(shí)際施工中，對(duì)于不同特性的地質(zhì)條件，需要混合使用不同的填筑材料，每層的填筑厚度不能超過(guò)50cm。在施工過(guò)程中，需要注意挖填工作的質(zhì)量控制，減少漏挖的情況發(fā)生，必要時(shí)可以使用小型器械進(jìn)行填補(bǔ)工作。嚴(yán)格控制壓實(shí)度，最好選擇大噸位的壓實(shí)設(shè)備。在壓實(shí)完成后，還需要做好質(zhì)量檢測(cè)，從而確保壓實(shí)度符合實(shí)際的要求。在實(shí)際施工中，一定要將現(xiàn)場(chǎng)的雜質(zhì)完全清除。在地質(zhì)條件不穩(wěn)定的路段，最好清除腐殖土。對(duì)于含水量較高的原土，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆瓌?dòng)和晾曬，降低土壤的含水量[4]。

2.2.2 軟土地基施工控制

軟土地基相比于一般地基來(lái)說(shuō)更容易出現(xiàn)沉陷的問(wèn)題，為了降低此類(lèi)地基沉陷的風(fēng)險(xiǎn)，需要采取換填法，使用滲水性能好的土壤進(jìn)行加固處理。在實(shí)際施工中，若施工地點(diǎn)位于河流附近，且積水不易排干，可以采用拋石擠淤的方式進(jìn)行施工，可以形成碎石樁，從而提高地基的建設(shè)質(zhì)量。

2.2.3 做好沉降觀(guān)測(cè)

在實(shí)際施工中，為了預(yù)防市政道路沉陷的發(fā)生，需要做好沉降觀(guān)察和記錄。目前沉降觀(guān)測(cè)的方法有很多，一般情況下主要是采用地表沉降觀(guān)測(cè)方法，其具有操作簡(jiǎn)單且觀(guān)察效果好的優(yōu)勢(shì)。設(shè)置沉降板觀(guān)察高程變化，無(wú)論是橫向還是縱向觀(guān)測(cè)，沉降板設(shè)置點(diǎn)越多，觀(guān)測(cè)的準(zhǔn)確性越高。

2.3 市政道路沉陷的控制措施

2.3.1 添加外加劑

換填法多用于填方量較小的路段，可以避免路基沉陷的情況。但是該方法不適用于工程量大的路段，因此需要尋找其他的方法。隨著現(xiàn)代化施工技術(shù)的快速發(fā)展，外加劑的出現(xiàn)可以滿(mǎn)足實(shí)際施工的要求，其不受施工量的限制，適用于建筑物密集的市政道路的施工處理。將外加劑加入路基材料，可以降低路基不均勻沉陷的發(fā)生率，目前市面中有許多種外加劑可以使用。根據(jù)市政道路沉陷發(fā)生的原因不同，采用的外加劑類(lèi)型也不同。例如，對(duì)于沉陷程度嚴(yán)重的路段，可以使用高強(qiáng)度的固體粉狀材料，其具有較高的強(qiáng)度與抗壓性；對(duì)于沉陷程度較輕的路段，則可以使用聚丙烯酸材料[5]。

2.3.2 壓力灌漿法

很多地區(qū)路基的填筑材料多采用級(jí)配碎石，在施工技術(shù)與施工條件的束縛下，邊緣壓實(shí)度不符合實(shí)際要求，在長(zhǎng)時(shí)間車(chē)輛負(fù)荷的作用下，引起路基沉陷的情況發(fā)生。為了減少這一情況的出現(xiàn)，可以采取壓力灌漿法來(lái)提高路基的抗壓強(qiáng)度。壓力灌漿法主要是在標(biāo)準(zhǔn)壓力的作用下，通過(guò)注漿的方式來(lái)填筑路基碎石的方法。壓力灌漿法可以提高路基的緊固性，對(duì)提高路基強(qiáng)度、降低路基沉陷具有較好的應(yīng)用價(jià)值，尤其是對(duì)于大面積沉陷的路段。

2.3.3 軟土地基沉陷控制

軟土地基由于沉陷風(fēng)險(xiǎn)高，在實(shí)際使用中可以采用墊層換填施工處理。例如，使用灰土夯填處理，先將上部挖開(kāi)，清除松質(zhì)土，然后以每層20cm的厚度進(jìn)行夯實(shí)處理。同時(shí)可以使用灌注樁加固處理，合理控制水灰比，一般為0.6∶1，漿液充分?jǐn)噭蚝笠?0L/min的速度灌注，壓力控制在0.5MPa。加固完成之后，還需要合理調(diào)整道路兩旁的鋼護(hù)欄。在實(shí)際施工中，需要根據(jù)地質(zhì)條件與特性，確定最佳夯擊間距以及分布情況，避免影響實(shí)際施工效果。對(duì)于沉陷嚴(yán)重的軟土地基，需要在處理之后對(duì)混凝土面進(jìn)行銑刨，重新標(biāo)高并鋪設(shè)，拆除損壞的邊溝，按照原來(lái)的設(shè)計(jì)重新砌筑。

3 結(jié)語(yǔ)

市政道路發(fā)生開(kāi)裂和沉陷會(huì)影響其使用壽命。引起市政道路開(kāi)裂和沉陷的原因主要包括自然因素和人為因素。在實(shí)際施工中，需要注意做好防范措施，從而降低市政道路開(kāi)裂和沉陷的發(fā)生率。一旦發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂和沉陷，要快速處理，避免影響道路的使用價(jià)值與安全性。