水泥混凝土路面舊路加寬中早期破損機理的研究

王 佳

(黑龍江省公路局)

0 前 言

近年來,隨著水泥混凝土路面建設的增多、通車里程的增加、使用年限的增長,水泥混凝土路面也相應暴露出一些問題,出現一些損壞。有些地區的水泥混凝土路面損壞嚴重,甚至影響到正常交通運輸的運營,造成較大的經濟損失和社會影響。因此,有必要對水泥混凝土路面早期損壞產生的原因、機理、防治對策進行深入的分析與探討,防患于未然。

1 幫寬處的縱向斷裂

幫寬處的縱向斷裂是舊路加寬常見的早期破壞形式,幫寬路段的新條形荷載將在橫向上對舊路基及舊路堤產生新的不均勻沉降變形,該變形的產生也必將降低板下基層對水泥混凝土路面板的支承,與邊坡挖除時舊路堤產生的側向位移、滑塌共同作用,最終導致基層或舊水泥混凝土路面板局部失去支承。水泥混凝土路面板下不均勻支承的成因,可歸納為板下結構層沉降變形的不均勻或強度變化不均勻,舊路加寬時多為前者。它的產生將改變水泥混凝土路面板的約束邊界條件和荷載在板體內產生的最大彎拉應力,從而影響水泥混凝土路面板的使用壽命。

鑒于上述分析,故應在舊路幫寬前,徹底清除溝底淤泥、腐殖土、樹根及雜草。同時對軟弱基底地段要加大處理深度,換填砂礫,密實度要達到規定要求。舊路幫寬按施工規范要求應挖成向內傾斜的臺階,所挖臺階處為舊路邊坡及舊路肩下方,而這些地方往往由于在過去施工中受壓實機械、設計標準限制和多年自然作用,密實度低于設計及規范要求,所以要將舊路肩相應推除。其次,還應注重填筑材料的控制、加大旁站監理的力度,在局部新舊路基結合處加鋪鋼筋網,以提高整體承載力。

2 基層強度不足導致的網裂

水泥混凝土路面出現網裂,往往是由于基層強度不足所導致,而出現基層強度不足又是多方面因素的結果。比如,高填方的路基施工壓實度不到位,特別壓實度不均衡等都將產生不均勻的沉降,而導致面板裂縫。同時,路基層施工不規范也是導致混凝土路面網裂的主要原因之一,比如基層材料級配不佳,攪拌不均,導致基層碾壓不實,達不到標準密度。還有路基寬度拓寬部分沉陷及路基構造物不均勻沉陷等原因導致路面板脫空,產生裂縫等。水泥混凝土路面施工不規范也是引起縱、橫向裂縫的原因。由于混凝土一般抗拉強度只是混凝土的抗壓強度的 1/17～1/8。混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗干縮性變形和溫度變形的能力,這些變

形所引起的拉應力,如超過混凝土的極限拉抻應變值時,混凝土就會產生裂縫,過大時就會引起貫穿裂縫。

3 橋頭、涵位和涵側的沉陷

橋涵位的沉陷也是舊路加寬中常見的早期破壞類型之一。橋涵通常位于溝壑地段,地下水位較高,且多屬軟土。由于軟土一般都具有天然含水率高、孔隙比大、壓縮性強和抗剪強度低等特點,在軟土上修建路基,極易產生包括瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降的路基變形。同時,橋頭路基填筑高度都較其他路段大,產生基底應力也相對較大,更易引起地基沉降,特別是工后在車輛荷載作用下發生得更快更大,從而生成臺階。

其次,臺背填料因含水分,不論級配多好都存在孔隙,施工中不論采取何種措施,也難以將填料顆粒間的孔隙完全消除。在公路自重、車輛垂直荷載與振動荷載作用下,孔隙率逐漸降低,填料逐漸壓縮,密實度逐漸增大,便在一定期限內產生路基沉降。壓縮沉降主要取決于填料性質、施工條件及臺前臺背的防護排水工程的設置等情況。根據有關資料調查研究:當土路堤壓實度為 95%時,填土的工后沉降約為 1 cm/m。橋頭填土高度一般有 3～4m,工后就可能產生 3～4 cm的工后沉降。

同時,剛度不同的路面在臺階處跳車所產生的振動效果不同,柔性材料對能量的吸收要比剛性材料大。由于橋臺結構物一般采用剛性很大的石料砌筑或鋼筋混凝土澆筑而成,具有較大的整體剛度,屬剛性體;而與橋臺結構物相連的道路,具有剛性較小、柔性較大的特性,屬彈塑性體。顯然,道路與橋臺結構物之間存在著較大的剛度差,這個剛度差的存在必然使道路與橋臺結構物之間產生較大的塑性變形相對差和較大的剛度突變,勢必增強橋頭跳車的振動效果。

4 結 語

加快公路的網化建設,利用原有公路進行加寬補強修筑高等級路面,它既可以節約公路用地,又可以相對地減少筑路投資,但同時要確保路面質量不受影響,注重施工質量與管理。綜上所述,舊路加寬工程中可能出現早期破壞形式很多,這里沒能一一列舉,造成這些破損的原因也是多方面的,必須要綜合考慮各方面因素并采取有效措施才能減少或避免其發生。

[1] 趙茂才.拓寬舊水泥混凝土路面板縱向斷裂成因機理分析[J].公路工程,2007,32(4):20～23.

[2] 邊平濤.軟土地基橋頭跳車產生的機理與工程對策[J].公路,2005,(8):91～93.