老路改造水穩(wěn)基層裂縫的控制方法分析

摘要 結(jié)合某老路改造項(xiàng)目，分析水穩(wěn)基層裂縫原因，明確預(yù)防、治理水穩(wěn)基層裂縫的施工要點(diǎn)，以加強(qiáng)水穩(wěn)層裂縫控制，保障老路改造后路基質(zhì)量。經(jīng)研究可知，為有效控制水穩(wěn)基層裂縫，老路改造時應(yīng)從工藝設(shè)計(jì)、混合料配比、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)，預(yù)防基層橫縱向裂縫，確保水穩(wěn)基層施工質(zhì)量，提高老路改造項(xiàng)目安全性能。

關(guān)鍵詞 老路改造；水穩(wěn)層；基層裂縫；裂縫原因

中圖分類號 U418.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0155-03

0 引言

水穩(wěn)層是公路路基重要結(jié)構(gòu)，受溫濕度、車輛荷載、施工等因素影響，既有公路基底水穩(wěn)層抗變形能力弱、脆性大，存在嚴(yán)重裂縫問題，使得路面結(jié)構(gòu)碎裂、起拱，危害車輛行駛安全。加強(qiáng)水穩(wěn)基層裂縫控制，有助于改善老路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少裂縫危害，保障城市交通設(shè)施運(yùn)行質(zhì)量。

1 老路改造項(xiàng)目概況

某城市公路改造項(xiàng)目，改造全線長2.8 km，改造區(qū)域?yàn)槌鞘兄鞲傻繲K0+100～TK0+640區(qū)段，設(shè)計(jì)行車速度60 km/h，荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路Ⅰ級。TK0+640～TK2+000區(qū)段改造為二級公路，設(shè)計(jì)行車速度40 km/h，總長1.56 km。全線路基（含橋梁）拓寬處理。老路橫斷面形式為水泥混凝土路面，各路段寬度分別為17 m、13 m、14 m。改造后，路面寬度22.5 m、17 m、14 m。TK1+000～TK2+000路段水泥穩(wěn)定層鋪筑結(jié)束后約26 d后，水泥基層上出現(xiàn)橫、縱向裂縫，裂縫寬度約0.1～5 mm，水穩(wěn)基層外露時間增加后，裂縫寬度、深度增加，部分裂縫基層出現(xiàn)“橫向貫穿”情況，如表1所示。

2 老路改造水穩(wěn)基層裂縫原因分析

（1）水穩(wěn)基層配比問題，骨料中細(xì)集料較多，水穩(wěn)底基層、基層含有0.075 mm以下粉塵，含量10%。

（2）芯樣強(qiáng)度高。7 d后鉆取芯樣結(jié)構(gòu)密實(shí)，高強(qiáng)度，5～10 mm裂縫風(fēng)險(xiǎn)大，表示水泥用量過高。檢測后發(fā)現(xiàn)“水泥早強(qiáng)”，28 d后水泥強(qiáng)度持續(xù)增長，裂縫產(chǎn)生。經(jīng)檢測，施工3 d水泥強(qiáng)度為21.2 MPa，28 d后為45 MPa，大于標(biāo)準(zhǔn)值10 MPa、32.5 MPa。

（3）水穩(wěn)基層外露時間長，干濕交替，溫差變化大。水穩(wěn)層反復(fù)處于“干燥”“飽水”“較干燥”等狀態(tài)循環(huán)[1]。多次干縮、飽水后裂縫產(chǎn)生，縫隙張開寬度增大。

（4）鋪筑方式不當(dāng)，養(yǎng)護(hù)不到位。試驗(yàn)分析水穩(wěn)基層裂縫開裂規(guī)律，各試驗(yàn)段鋪筑工藝、養(yǎng)護(hù)方法差異化處理，經(jīng)檢測，裂縫開裂差異明顯，如表2所示。

3 老路改造水穩(wěn)基層裂縫治理思路

統(tǒng)計(jì)、量測老路水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)裂縫，分類裂縫。裂縫間距4～8 m為普通裂縫，小于4 m為嚴(yán)重裂縫，8～12 m為輕度裂縫，大于12 m為輕微裂縫。水穩(wěn)基層橫向裂縫嚴(yán)重時需返工，其余路段鋪筑防裂卷材，應(yīng)用SBS改性瀝青處理。

3.1 處理方法

（1）清理水穩(wěn)基層，明確裂縫位置、長度、寬度，并標(biāo)記。

（2）應(yīng)用1.5 m寬+16 mm×16 mm玻璃纖維網(wǎng)覆蓋裂縫區(qū)域，技術(shù)要求，如表3所示。張拉玻璃網(wǎng)，固定鉚釘，鉚釘間距15～30 cm，直徑6 mm，長度8～10 cm。

（3）滴灌環(huán)氧樹脂、熱瀝青，處理裂縫開口縫隙，避免水分侵入。

3.2 裂縫治理工藝

水穩(wěn)基層稀漿封層頂面裂縫貼鋪防裂卷材，寬度0.5 m，后灌注SBS改性瀝青封縫。基本工序：普查水穩(wěn)基層裂縫→清縫→灌注封縫→涂黏結(jié)層→鋪筑防裂卷材→壓實(shí)。

（1）普查，記錄裂縫參數(shù)，成冊后清理縫隙殘?jiān)?，可手持鼓風(fēng)機(jī)清理，使其干燥、潔凈。

（2）灌縫。壓力法清理裂縫，吹干，小勺滴灌SBS改性瀝青。各裂縫滴灌次數(shù)大于2次，直至灌滿，瀝青技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

（3）灌縫，涂刷120 cm熱瀝青，黏結(jié)層瀝青標(biāo)準(zhǔn)黏度8～20C25.3（S），恩格拉黏度1～6E25。1.18 mm篩上殘留物小于0.1 mm，熱瀝青蒸發(fā)后，15℃延度大于40%，溶解度大于97.5%，1 d常溫穩(wěn)定度小于1%，5 d小于5%[2]。

（4）鋪設(shè)防裂卷材，改善黏結(jié)性能，防裂卷材各項(xiàng)指標(biāo)見表5。鋪設(shè)后膠輪機(jī)壓實(shí)，后鋪筑瀝青混凝土。

（5）部分微小裂縫路段需鋪設(shè)土工布。裂縫處基層頂透油層灑布前，標(biāo)記，后鋪1 m寬土工布、碾壓，表面不得轉(zhuǎn)彎，可用2 cm鋼釘，30 mm×30 mm×0.3 mm鐵皮固定。裂縫寬為2 mm時，鋪后噴灌改性乳化瀝青，加鋪玻璃纖維格柵，尺寸1 cm×1 cm?？p隙大于2 mm，沿線開鑿，鑿“V”形槽，吹干灌注改性乳化瀝青。

4 老路改造水穩(wěn)基層裂縫控制方法

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）檢查路基底質(zhì)量，排查下沉、開裂現(xiàn)象，安裝橫向排水管，檢查通水，無誤后施工水穩(wěn)基層。

（2）灑水濕潤路基，膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓2遍，避免土基吸取混合料水分，預(yù)防“爛根”。

（3）上層水穩(wěn)層施工前清掃下層水穩(wěn)層表面，保持干燥。

（4）封閉交通，清理攤鋪面清理，施工前1 h，攤鋪機(jī)就位，水穩(wěn)層攤鋪面鋪灑水泥凈漿，1.5～2 kg/m2。

4.2 材料拌和

（1）拌料前，備料數(shù)量為攤鋪結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)數(shù)量30%。采用雙拌缸攪拌機(jī)拌和，型號WCZ-700型，產(chǎn)量700 t/h，缸長4.5 m，共攪拌2次。

（2）按試驗(yàn)配合比拌料。水穩(wěn)混合料包含5檔集料，集料規(guī)格分別為0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm、10～20 mm、20～30 mm，以減少空隙，密實(shí)水穩(wěn)層，高溫天氣拌料增加摻水量，約2%～3%[3]。

（3）車行道5%水穩(wěn)層級配碎石厚30 cm，非機(jī)動車道4%水穩(wěn)層級配碎石厚20 cm，人行道4%水穩(wěn)層級配碎石厚15 cm。碎石壓碎值小于30%，限制最大粒徑小于31.5 mm，粒徑0.5 mm下石屑含量小于5%～7%。液限小于28%，塑性指數(shù)小于9，可用mm級方孔篩控制碎石粒徑，31.3 mm粒徑質(zhì)量百分率大于100%，26.5 mm為90%～100%，19 mm為72%～89%。配比時，基于P189～P190，實(shí)施7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，檢測最佳含水量、最大干密度。

（4）級配要求符合抗裂水穩(wěn)基層設(shè)計(jì)。降低4.75 mm通過率，增加粗集料比例，約35%。提升19 mm篩孔通過率，約80%。降低0.6 mm、0.075 mm篩孔通過率，0.6 mm小于15%，0.075 mm小于4%。關(guān)鍵控制點(diǎn)為19 mm、4.75 mm、0.6 mm、0.075 mm方形篩孔，推薦值：19 mm：68～86 mm，47.5 mm：27～42 mm，0.6 mm：8～15 mm，0.075 mm：0～3.5 mm。

（5）混合料裝載、運(yùn)輸后分3次卸料，運(yùn)輸覆蓋篷布。

4.3 攤鋪

（1）攤鋪前安裝兩側(cè)鋼模板，提升密實(shí)度、減少廢料。碾壓成型，觀察線形，量測垂直度、水平度。符合水穩(wěn)層設(shè)計(jì)寬度后拆模時，為預(yù)防塌邊，降低裂縫風(fēng)險(xiǎn)，可灌注水泥漿，填充縫隙，每延米1～3 kg，灑水壺灌注，配比為1：2[4]。

（2）水穩(wěn)上下縱層錯開攤鋪，錯開距離約50 cm。可用2臺攤鋪機(jī)攤鋪水穩(wěn)層，間距5～7 m左右，縱向攤鋪面重疊大小30 cm。機(jī)前設(shè)橡膠擋板，底部距攤鋪面高度8～9 cm。攤鋪機(jī)速度1～2 m/min，夯錘頻率1 300 r/min，混合料最佳含水量0.5%～1%。

4.4 碾壓

（1）攤鋪50 m后碾壓。2臺膠輪壓路機(jī)、2臺23 t振動壓路機(jī)分別靜壓、振壓，靜壓1～3遍，振壓2～3遍，行走速度1～4 km/h，振壓速度1.8～2 km/h，震級30 t，靜壓1.5～1.7 km/h。

（2）直線段邊緣向中心碾壓，平曲線段自內(nèi)向外碾壓，輪跡保持重疊1/2，不得掉頭、急剎。

（3）碾壓、壓實(shí)度檢查合格后，覆蓋土工布/油紙養(yǎng)護(hù)，搭接長度30 cm，頂部用袋裝砂土壓實(shí)。表面灑水，噴霧式噴頭，保持水泥穩(wěn)基層表面濕潤[5]。

4.5 質(zhì)量檢測

（1）灌砂法、重型夯擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)檢查壓實(shí)度，每200 m設(shè)置2處測點(diǎn)，壓實(shí)度應(yīng)大于97%。取粒徑0.03～0.06 mm/0.25～0.05 mm標(biāo)準(zhǔn)砂，下落試洞，量測試洞容積。記錄后置換試樣，推算試樣密度，計(jì)算公式Pw=×ps。

Pw為試樣實(shí)密度（g/cm3）、ps為量砂密度（g/cm3），mw為取樣質(zhì)量（g），mb為標(biāo)準(zhǔn)砂填滿時質(zhì)量（g）。Pd=，w為材料含水量，Pd為試樣干密度（g/cm3），水穩(wěn)基層壓實(shí)度k=×100，pdmax為實(shí)驗(yàn)中試樣重型夯擊時最大干密度（g/cm3）[6]。

（2）3 m直尺量10尺測量平整度，取值最大間隙，外觀無起伏，每200 m測2處，容許誤差12 mm。

（3）水準(zhǔn)儀量測縱、橫高程，200 m測4斷面，允許誤差﹢5～－15 mm。

（4）尺量路中、邊緣厚度及寬度，厚度合格值－25 mm，代表值10 mm，寬度不小于設(shè)計(jì)值。

（5）水準(zhǔn)儀量測橫坡度，200 m設(shè)4斷面測點(diǎn)，容許誤差0～3%。

4.6 常見問題

（1）橫向接縫問題。攤鋪中斷，攤鋪機(jī)駛離時，濕潤成型接頭，垂直斷面連接后橫向、縱向碾壓，橫縫平整、密實(shí)相接，上下兩層錯開1 m?；旌狭夏┒藟簩?shí)區(qū)伴有斜坡，鋪新前，需用3 m直尺檢測接縫平整度，沿中心線垂直切除末端。呈“八字”碾壓接縫處，推進(jìn)至新鋪混合料，碾壓密實(shí)，縱向碾壓。

（2）離析問題。1）分區(qū)堆放集料，預(yù)防變異性。運(yùn)輸時禁止自由跌落成堆，裝載機(jī)裝須配帶活塞門漏斗成品倉，前后移動，三次裝料、卸料。2）攤鋪前，攤鋪機(jī)螺旋布料槽前擋板加橡膠擋板，預(yù)防混合料上下離析。攤鋪時，混合料需布滿料槽。兩側(cè)邊緣離析現(xiàn)象明顯、混合料不平整、起梗時，人工修補(bǔ)、整理，或鏟除、換填、新拌混合料。

5 結(jié)語

綜上所述，針對老路改造項(xiàng)目中水穩(wěn)基層裂縫問題，應(yīng)分析水穩(wěn)層開裂原因，及時治理。后期鋪筑水穩(wěn)層時，基于公路結(jié)構(gòu)安全建設(shè)要求，優(yōu)化水穩(wěn)層工藝設(shè)計(jì)，規(guī)范水穩(wěn)基層施工流程，降低裂縫風(fēng)險(xiǎn)。水穩(wěn)層作為路基核心結(jié)構(gòu)，裂縫問題會影響路基安全性，為規(guī)避水穩(wěn)基層裂縫風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)針對裂縫風(fēng)險(xiǎn)采取質(zhì)量管理措施，夯實(shí)新舊公路改造建設(shè)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[5]魏躍侃.公路施工中水穩(wěn)基層裂縫防治技術(shù)[J].交通世界，2020（18）：54-55.

[6]魏濤.城市道路瀝青路面水穩(wěn)基層裂縫檢測方法探討[J].智能城市，2020（5）：39-40.

收稿日期：2024-03-22

作者簡介：葉向陽（1986—），男，本科，工程師，從事工程項(xiàng)目管理工作。