鄉(xiāng)村公路混凝土路面病害處治措施分析

熊莎

（益陽(yáng)遠(yuǎn)程公路建設(shè)有限公司，湖南 益陽(yáng) 413000）

0 引言

鄉(xiāng)村公路建設(shè)受到地質(zhì)、地形等條件制約，采用全斷面挖方或填方路基會(huì)造成工程投資大、占用土地多，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞性大等負(fù)面影響。因此，鄉(xiāng)村公路建設(shè)多采取半開(kāi)挖半填方路基結(jié)構(gòu)形式（見(jiàn)圖1、圖2）。半開(kāi)挖半填方路基與其他種類(lèi)路基結(jié)構(gòu)形式相比，具有土方開(kāi)挖工程量較小，開(kāi)挖土方可以就地用于路基填方，避免填方的長(zhǎng)距離調(diào)運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)。由于鄉(xiāng)村公路半開(kāi)挖半填方路基沉降不均勻，對(duì)上面層水泥混凝土路面的整體結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生負(fù)面影響，在雨水侵害與車(chē)輛載荷共同作用下，久而久之，許多鄉(xiāng)村公路水泥混凝土路面出現(xiàn)病害，常見(jiàn)病害包括裂縫、斷板、唧泥、錯(cuò)臺(tái)等。為恢復(fù)路面的使用性能，一定要根據(jù)具體病害，采取可行的控制措施[1-4]。

圖1 鄉(xiāng)村公路結(jié)構(gòu)形式示意圖

圖2 鄉(xiāng)村公路半開(kāi)挖半填方路基結(jié)構(gòu)示意圖

1 水泥混凝土路面的典型病害種類(lèi)

某鄉(xiāng)村水泥混凝土公路全長(zhǎng)4km，起訖樁號(hào)為K0+000—K4+000，其中路基工程采用半開(kāi)挖半填方方式，墊層采用10cm級(jí)配碎石；水泥混凝土路面寬度為4m，相距300m 設(shè)寬6m、長(zhǎng)10m 會(huì)車(chē)道，路面面層厚度為2cm。公路通車(chē)3 年后，路面層漸漸產(chǎn)生縱向裂縫病害，填方側(cè)更為嚴(yán)重，公路兩側(cè)未修建排水系統(tǒng)，下雨積水[5-6]。

經(jīng)實(shí)地考察，該公路路面病害縱向裂縫寬度平均1cm，最寬處縱向裂縫寬達(dá)2cm，面板最大錯(cuò)臺(tái)高達(dá)3cm。

2 病害成因分析

該路面出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向開(kāi)裂病害，是由于水泥混凝土路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部自然環(huán)境因素共同作用影響的結(jié)果。外部環(huán)境主要是受雨水和車(chē)輛荷載的影響。該鄉(xiāng)村公路的水泥混凝土材料具備足夠的強(qiáng)度和厚度，但路基土體內(nèi)部存在不穩(wěn)定的影響因素。在進(jìn)行調(diào)研時(shí)，發(fā)現(xiàn)該路段設(shè)置了限高架和限重標(biāo)志，因此可以排除超重和超限車(chē)輛荷載為主要影響因素。經(jīng)研究認(rèn)為，導(dǎo)致該鄉(xiāng)村公路路面出現(xiàn)縱向開(kāi)裂病害的主要原因是混凝土路面結(jié)構(gòu)下部路基土體的穩(wěn)定性不足導(dǎo)致路基承載力下降，同時(shí)受到外部自然環(huán)境雨水侵蝕疊加影響[7]。

根據(jù)實(shí)地調(diào)查表明，該路面出現(xiàn)縱向開(kāi)裂病害和外界雨水侵蝕作用有著直接聯(lián)系。公路近山體的側(cè)面沒(méi)有設(shè)置硬化排水系統(tǒng)，由于排水不暢形成積水，積水從混凝土路面邊部滲入路基土體結(jié)構(gòu)中，加重路基的自重，降低路面承載能力，造成路基失穩(wěn)與不均勻沉降，再加上混凝土路面另一側(cè)面屬填方路基，水害侵蝕對(duì)填方路基的穩(wěn)定性影響更大、沉降更快。由于路基承載力與穩(wěn)定性不足從而使路面板出現(xiàn)縱向開(kāi)裂病害。在上部車(chē)輛荷載作用工況下，路面板縱向開(kāi)裂的進(jìn)一步發(fā)展最終導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)病害的形成[8]。

3 病害處治措施

為了解決該鄉(xiāng)村公路路面縱向開(kāi)裂病害，需要從混凝土路面板和路基兩個(gè)方面對(duì)病害進(jìn)行技術(shù)處治。對(duì)于路面板的不同問(wèn)題，采取不同的處理方法。對(duì)于嚴(yán)重破損的路面板，直接進(jìn)行換板。對(duì)于路面板縱向開(kāi)裂與路面板沉陷而整體性較好位置的病害，用瀝青砂AC-5 加鋪或聚合物改性水泥混凝土填充技術(shù)進(jìn)行處治。該工程路基處治設(shè)計(jì)為注漿技術(shù)處治和換填技術(shù)處治，但在注漿技術(shù)處治時(shí)，如果土基過(guò)于松散，可能導(dǎo)致跑冒現(xiàn)象。結(jié)合該公路實(shí)際情況經(jīng)過(guò)分析，如果路基過(guò)于松散或受損程度嚴(yán)重，應(yīng)對(duì)路基進(jìn)行更換填充處治。為防止水害侵蝕的長(zhǎng)期影響，在路面近山側(cè)設(shè)置排水系統(tǒng)，用以減少雨水對(duì)路基的侵蝕，恢復(fù)原路基的承載能力[9-12]。

3.1 路基處治措施

3.1.1 路基換填

采用換填技術(shù)方式對(duì)路基進(jìn)行處治，以應(yīng)對(duì)路基穩(wěn)定性損壞嚴(yán)重的路段。使用換填片石進(jìn)行路基填充，填充深度應(yīng)在40～50cm 之間，填充后應(yīng)進(jìn)行充分的碾壓以確保沒(méi)有明顯的沉降，然后再鋪設(shè)10cm級(jí)配碎石調(diào)平層。此次填充片石的最大厚度≤30cm，且片石大面朝下、平整緊密，使用小石塊或碎石填充大片石中間的縫隙。使用壓路機(jī)對(duì)片石進(jìn)行碾壓，將其壓入路基軟土中，對(duì)于不達(dá)標(biāo)高處加填碎石，直到路基平整不再有下沉方可停止碾壓。

3.1.2 路基注漿

采用壓力注漿技術(shù)對(duì)路基進(jìn)行處理，以解決因路基強(qiáng)度不足而導(dǎo)致的路面開(kāi)裂和錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題。路面處理的范圍與注漿處理的深度必須相應(yīng)，注漿處理深度應(yīng)≥80cm。注漿孔平面布置方案，孔徑為75mm，最佳的排距為2m，而孔之間的距離應(yīng)為2.5m。采用干法成孔方式，注漿孔則必須是豎直鉆孔（注漿施工流程見(jiàn)圖3）。注漿頂面與路面面層保持平齊形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)復(fù)合體，在對(duì)路基進(jìn)行處理的同時(shí)提高路面結(jié)構(gòu)的整體承載能力，如圖4所示。

圖3 路基注漿施工流程圖

圖4 注漿孔和面層板結(jié)構(gòu)復(fù)合體的圖示（單位：cm）

3.2 路面病害處治

3.2.1 換板處治

當(dāng)混凝土板出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫并分裂成三個(gè)或更多塊時(shí)，需要進(jìn)行換板處理。當(dāng)水泥混凝土板塊破碎、下沉嚴(yán)重，且出現(xiàn)唧漿現(xiàn)象，或者連續(xù)多塊板塊被壓碎，必須先進(jìn)行路基的修復(fù)再進(jìn)行換板。

在更換水泥混凝土板的過(guò)程中，先將舊水泥混凝土板全部清除，然后采用注漿或者換填技術(shù)進(jìn)行路基病害處治，直到路基滿足規(guī)范要求，才可以進(jìn)行新混凝土板的澆筑施工。施工時(shí)，一般采用商品混凝土現(xiàn)澆的方式，所有新鋪設(shè)的混凝土板必須達(dá)到指定強(qiáng)度，方可開(kāi)通車(chē)輛通行。

3.2.2 錯(cuò)臺(tái)處治

高差大于10mm 會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題，可以采用瀝青砂或聚合物改性水泥混凝土進(jìn)行處理。在用瀝青砂充填之前，需要在下沉板面上密集刻槽，槽的形狀為矩形，深度為3～4mm，寬度為3～5mm，槽之間的距離為12～25mm。并對(duì)混凝土路面上的雜物和灰塵進(jìn)行清掃，使用熱瀝青或乳化瀝青在混凝土路面上噴涂一層，對(duì)整個(gè)錯(cuò)臺(tái)下沉板面進(jìn)行修復(fù)，使修復(fù)后路面高度與原來(lái)的路面高度相同，恢復(fù)路面的平整度。使用聚合物改性水泥混凝土進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需要對(duì)錯(cuò)臺(tái)下沉板進(jìn)行深度為2～3cm 的刻槽，或者在其上刻槽，深度為3～4mm，寬度為3～5mm，槽之間的距離為12～25mm。并對(duì)混凝土路面上的雜物和灰塵進(jìn)行清掃后再進(jìn)行修復(fù)作業(yè)。對(duì)于進(jìn)行注漿處治的面板，可預(yù)留路面板的2/3 深度不進(jìn)行注漿作業(yè)，在聚合物改性水泥混凝土修復(fù)面板的同時(shí)，進(jìn)行面板填充注漿孔，以提高其整體性，修復(fù)后路面高度與原路面高度相同。

3.2.3 裂縫處治

對(duì)于路面縱向裂縫寬度均超過(guò)3mm、平均寬度約為1cm，同時(shí)還伴隨有錯(cuò)臺(tái)病害的混凝土面板，采用縱向裂縫與錯(cuò)臺(tái)同步修補(bǔ)的處治措施。先對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫處理，再對(duì)錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行修補(bǔ)。將裂縫沿著混凝土路面擴(kuò)寬成3～4cm 的溝槽，溝槽深度應(yīng)與路面板厚度相同，然后使用瀝青砂或聚合物改性水泥混凝土來(lái)填充擴(kuò)縫。

裂縫修復(fù)后在1～2 年內(nèi)會(huì)出現(xiàn)老化和重新開(kāi)裂，后期應(yīng)對(duì)裂縫重新進(jìn)行填縫。運(yùn)營(yíng)期如果出現(xiàn)特殊情況導(dǎo)致灌縫材料破裂等損壞，必須迅速進(jìn)行維修。

3.3 設(shè)置排水系統(tǒng)

在混凝土路面結(jié)構(gòu)兩側(cè)的加設(shè)排水系統(tǒng)，特別是在靠近山體一側(cè)設(shè)置排水溝，以避免雨水積聚。對(duì)靠近填方側(cè)的土路肩使用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行夯實(shí)，并降低土路肩坡度，以便在下雨時(shí)快速排水。在水量較大處設(shè)置排水圓管涵、鋼管等措施，以減少雨水對(duì)路基結(jié)構(gòu)的侵害，從而確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鄉(xiāng)村公路半開(kāi)挖半填方路基水泥混凝土路面病害處治典型案例進(jìn)行全面研究分析，總結(jié)得出一整套比較完整的針對(duì)此類(lèi)病害處治的施工技術(shù)方案、施工工藝，其對(duì)于路面開(kāi)裂、形成“錯(cuò)臺(tái)”“碎板”采用更換填料、注漿加固路基、更換混凝土面板、恢復(fù)路面面層等技術(shù)措施行之有效，配套加強(qiáng)路面兩側(cè)排水設(shè)施的做法，根除病害成因，使該路段杜絕同類(lèi)病害重復(fù)發(fā)生。