水泥混凝土路面接縫處和損壞處的預(yù)防措施探討

胡啟

（慈溪市易龍建設(shè)有限公司，浙江 慈溪 315300）

接縫處是混凝土板體的應(yīng)力分布比較集中的地方，是最容易引起破壞的部位。初期的病害主要是集中在接縫處的破壞，接縫處的破壞可分為錯臺、拱起、板塊活動和卿泥、填縫材料的破壞等。水泥混凝土路面施工時設(shè)有大量接縫，而接縫是水泥混凝土路面易出現(xiàn)損害的部位，接縫類病害也往往成為剛性路面的主要病害，嚴(yán)重時會危及板體結(jié)構(gòu)，是影響水泥混凝土路面質(zhì)量及行車舒適性的關(guān)鍵，且一直是水泥混凝土路面施工、養(yǎng)護(hù)方面的技術(shù)難點(diǎn)。

1 常見接縫病害

1.1 錯臺

錯臺現(xiàn)象常常與卿泥現(xiàn)象、填縫料喪失、路基的不均勻變形等密切相關(guān)。一方面，填縫料的喪失，會造成路面水的滲入，在車輛荷載的作用下，產(chǎn)生卿泥，隨著卿泥的連續(xù)不斷發(fā)生，路基游離土被不斷帶走，路基表面標(biāo)高不斷降低，產(chǎn)生錯臺。另一方面，路基若處理不好，如壓實(shí)程度不一致，則會隨著通車時間的增長，不均勻沉降和變形也會增加，也可產(chǎn)生錯臺。此外，以下原因也可造成錯臺:1)下部嵌縫板與上部縫隙未能對齊，或脹縫兩側(cè)混凝土壁面不垂直，使縫旁兩板在伸脹擠壓過程中，會上、下錯開而形成錯臺;2)地面水通過接縫滲入基礎(chǔ)使其軟化，或者接縫傳荷能力不足，或傳力效果降低時，都會導(dǎo)致錯臺;3)當(dāng)交通量或基礎(chǔ)承載力在橫向各幅板上分布不均勻，各幅板沉降不一致時，縱縫也會產(chǎn)生錯臺。錯臺的特點(diǎn)是橫向接縫兩側(cè)路面板出現(xiàn)了豎向相對位移△h，錯臺根據(jù)形成臺階的高度又可分為幾種情況:輕度錯臺一接(裂)縫兩邊路面形成的臺階高度小于10mm;中度錯臺一接 (裂)縫兩邊路面形成的臺階高度小于10~15mm;嚴(yán)重錯臺一接(裂)縫兩邊路面形成的臺階高度大于15mm;

1.2 擠碎和拱起

在橫向接縫、特別是脹縫兩側(cè)數(shù)十厘米范圍內(nèi)，由于脹縫內(nèi)的滑動傳力桿位置不正確、滑動端的滑動功能失效、施工時脹縫內(nèi)部有混凝土搭連、使用期間脹縫內(nèi)落入堅(jiān)硬雜屑等原因，阻礙了板的伸長，使混凝土在膨脹時受到較高的擠壓應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土的抗剪強(qiáng)度時，板即發(fā)生剪切擠碎。

混凝土板在受熱膨脹而受阻時，某一接縫兩側(cè)的板突然向上拱起。這是由于混凝土板收縮時縫隙張開，填縫料失效，堅(jiān)硬碎屑等不可壓縮材料塞滿縫隙，使板在膨脹時產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，從而出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。

1.3 脫空、板塊活動和卿泥

卿泥在車輛荷載作用下，板下基層的細(xì)粒材料從接縫或裂縫處與水一同噴出，致使板體與基礎(chǔ)逐步脫空，并在接縫或裂縫附近常有污跡存在;脫空是面板與基層之間存在一定間隙，脫空往往伴隨卿泥的發(fā)生和發(fā)展而出現(xiàn);浙江屬多雨地區(qū)，水泥混凝土路面卿泥損壞嚴(yán)重，甚至影響到正常交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)營，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。

1.3.1 卿泥產(chǎn)生的原因

水泥混凝土路面卿泥是由車輛荷載作用下，面板接縫、裂縫和板邊下部產(chǎn)生的水和細(xì)粒土混合物的強(qiáng)制性位移造成的。它的產(chǎn)生原因是水泥面板直接鋪筑在細(xì)粒高縮性土和易沖刷的基層上產(chǎn)生的，卿泥往往是錯臺、斷板、接縫附近斷板等病害的誘因。

路面卿泥的產(chǎn)生，一般需具備以下條件：(1)路基或基層的土壤處于松散狀態(tài)，亦即存在松散之細(xì)粒土;(2)在面板與基層及路面之間有自由水存在，并與松散細(xì)粒土混合形成泥漿;(3)頻繁的重載車輛軸載的作用，水泥混凝土路面板產(chǎn)生泵吸作用將泥漿噴出、吸入。

1.3.2 水泥混凝土路面卿泥損壞機(jī)理

水泥混凝土路面在凝結(jié)硬化過程中具有較大的干縮變形和溫縮變形，從而要求混凝土路面設(shè)置間距很密的脹縫、縮縫及符合施工要求的施工縫。設(shè)置的接縫(縮縫、脹縫、施工縫)，加上施工期或使用期所產(chǎn)生的各種裂縫，毫無疑問成為路面最薄弱、最易損壞的部位。盡管這些部位均經(jīng)填縫料處理，但目前的填縫料使用期都較短，2~3年后都不同程度地出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，雨水通過接縫、裂縫及板邊縫隙滲入板底，在車輛動荷載的反復(fù)作用下，形成高壓水流，在板底接縫、裂縫及板邊高速流動，對基層頂面進(jìn)行沖刷，細(xì)顆粒從接縫、裂縫和板邊被帶到路面，泥水在負(fù)壓作用下被吸入板底，如此反復(fù)，板底逐漸脫空，改變了混凝土面板原有的支承條件，造成受力狀態(tài)的改變，從而產(chǎn)生錯臺、脫空、板體下沉、嚴(yán)重時斷板，進(jìn)而發(fā)展到破碎。

1.4 填縫料的失效、損壞

使用一段時間后常常會出現(xiàn)填縫料剝落、擠出、老化碎裂現(xiàn)象。填縫料的失效、損壞，接縫內(nèi)逐漸被砂、石、土等填塞，阻礙了板的膨脹，從而引起板的壓曲、破碎和接縫剝落等損壞。路面表面水流入基礎(chǔ)，導(dǎo)致基礎(chǔ)軟化卿泥或凍脹，進(jìn)而誘發(fā)其它病害。

2 接縫處破壞的預(yù)防

如上所述，卿泥現(xiàn)象往往是錯臺、脫空、斷板的誘因，危害是巨大的，應(yīng)在設(shè)計和施工中盡量采取措施來避免和減少。筆者認(rèn)為可從以下幾個方面采取措施:

2.1 選擇適宜的基層材料，提高基礎(chǔ)的抗沖刷能力

水泥混凝土路面板體下存在松散細(xì)粒土是卿泥產(chǎn)生的內(nèi)因之一，選擇適宜的基層材料是杜絕卿泥現(xiàn)象之根本。高等級公路一般采用強(qiáng)度較高和抗沖刷的無機(jī)結(jié)合料或是瀝青穩(wěn)定粒料作基層，杜絕細(xì)粒土在基層上的應(yīng)用，給混凝土面板提供均勻支撐，防止卿泥。

2.2 加強(qiáng)防排水措施

路面水通過接(裂)縫或板邊縫隙進(jìn)入基層又無法自行排出是產(chǎn)生卿泥的重要原因，采用適當(dāng)?shù)穆访娣琅潘胧┛纱蟠鬁p小卿泥現(xiàn)象產(chǎn)生的概率。這可以從以下四個方面進(jìn)行:(1)采用路面排水措施加強(qiáng)路面排水，采取的措施應(yīng)保證表面水的排泄暢通，縮短雨水在路面的滯留時間，減少接(裂)縫和板邊縫隙滲水，可通過設(shè)置盡可能大的路面橫坡(1~1.5%)、設(shè)置路肩表面排水系統(tǒng)(如設(shè)置路肩排水帶、排水槽等)來實(shí)現(xiàn)。(2)加強(qiáng)接縫處理。選擇優(yōu)良的接縫板和填縫料，盡可能地防止雨水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)中，應(yīng)加強(qiáng)灌縫工作，由于大多數(shù)公路的灌縫工作做得不夠，行車數(shù)月即滲漏嚴(yán)重，是浙江省水泥混凝土路面的通病。對混凝土板產(chǎn)生的裂縫，也應(yīng)即時采取措施及時進(jìn)行填縫處理，防止雨水下滲。(3)采用合適的路面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)排水能力。改善路面結(jié)構(gòu)形式，使得盡快將進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)中的雨水排出，也可以通過設(shè)置路肩排水系統(tǒng)、具有排水功能的基層、墊層等設(shè)施，進(jìn)行路面內(nèi)部排水，排出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部分淤積的層次水。圖1給出了一種帶排水系統(tǒng)的新型重交通水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)體系，此系統(tǒng)包括排水基層或墊層、路肩下部的排水管道、有路拱的路面雙向排水、單向坡的路面單側(cè)排水。(4)加強(qiáng)中央分隔帶排水設(shè)施建設(shè)，如設(shè)置進(jìn)水口、排水溝、集水井、排水管等，對進(jìn)入分隔帶的雨水，若有排水設(shè)施，可通過地下排水設(shè)施如盲溝、排水管、橫向排水管等來解決，若無分隔帶排水設(shè)施，則應(yīng)對分隔帶底部進(jìn)行隔水處理，確保分隔帶雨水不進(jìn)入路基。

圖1 混凝土路面、瀝青路肩路面內(nèi)部排水結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 減小荷載應(yīng)力以防止卿泥發(fā)展

卿泥的發(fā)展與荷載應(yīng)力的大小有關(guān)，要想方設(shè)法減小混凝土板接縫、裂縫及板邊底部荷載應(yīng)力，有利于減少卿泥的發(fā)生。加強(qiáng)接縫的傳荷能力，將板上所承受的荷載有效地傳遞給相鄰板，降低板底應(yīng)力。可對橫向接縫(縮縫、脹縫、施工縫)設(shè)置傳力桿，縱向接縫(施工縫、縮縫)設(shè)置拉筋。

3 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)和水泥混凝土施工技術(shù)的日益成熟，水泥混凝土路面將會迅速發(fā)展。盡管我們在混凝土面板接縫的防治方面已經(jīng)有了一定的經(jīng)驗(yàn)，但我們還應(yīng)該把接縫的防治做為混凝土路面研究中的一項(xiàng)重要課題，進(jìn)行長期的研究和探討。

[1]馮仲仁，陳向陽，鄢恒珍.水泥混凝土路面接縫破壞的原因與防治措施 [J].中外公路，2003，23(1):16-18.

[2]蔣元駒，韓素芳.混凝土工程病害與修補(bǔ)加固[M].北京:海洋出版社.2004，32-38.

[3]胡榮達(dá).指導(dǎo)人慈溪市建設(shè)局.