軟基路段水泥穩定碎石基層裂縫處治方法

如東縣交通工程有限責任公司

摘要：為減少軟基路段水泥穩定碎石基層裂縫的危害，以某公路軟基路段在水泥穩定碎石基層養護期間出現大規模橫、縱向裂縫為研究背景，從地質條件、軟基處理情況及外部環境變化等角度對水泥穩定碎石基層裂縫產生的原因進行了分析，提出了相應的處治措施，并用后續變形數據對處治效果進行了評價。研究結果表明：再堆載對軟基路段基層裂縫區段的處理有較好的效果，對于軟基舊路加寬路段，建議采用復合地基進行處理，以避免清淤換填過程中的側向位移和地應力釋放引起的縱向裂縫；為減少差異沉降引起的橫向裂縫，必須盡量減少軟基路段處理方式的交替。

關鍵詞：水泥穩定碎石基層；裂縫；形成原因；處治措施

1 引言

半剛性基層材料來源廣泛、價格低廉，且具有強度高、穩定性好、剛性大、板體性好等優點，目前，廣泛應用于我國高等級公路建設中，取得了良好的技術經濟效益。然而，半剛性基層材料尤其是水泥穩定碎石類材料具有明顯的脆性，對外界環境變化敏感性較強，在強度形成及使用過程中，往往因為溫度變化、含水量變化以及荷載條件變化而產生裂縫。當裂縫加劇時反射

到瀝青面層形成裂縫。裂縫的存在不僅使車輛行駛質量下降，而且也破壞了路面結構的整體性和連續性，并一定程度上削弱了結構強度（如裂縫處彎沉增大，回彈模量降低等）。而且隨著雨水或雪水的浸入，使基層變軟，在大量行車荷載反復作用下導致路面強度大大降低，產生沖刷和唧泥現象，使裂縫加寬，裂縫兩側的瀝青路面破碎，加速瀝青路面的破壞，從而影響公路的使用質量和壽命。鑒于水泥穩定碎石基層裂縫的危害性，有必要對水泥穩定碎石基層裂縫形成原因、裂縫預防措施及裂縫處治方法進行深入研究。

2 裂縫形成原因分析

2.1 工程概況

某公路自進入水泥穩定碎石基層鋪設階段以來，K1 +258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220、K10 + 520 ～ K10 + 740、K11 + 070 ～ K11 + 170 路段水泥穩定碎石基層上便陸續出現了大規模的橫向裂縫和縱向裂縫，裂縫寬度 3 ～10 mm，長度最長達 100 多 m。軟弱地層主要是沖淤積形成的淤泥和淤泥質土層，以厚層和夾層形式存在，淤泥和淤泥質土為主要的軟基壓縮層。

2.2 裂縫形成原因

（1）舊路改造加寬，新老地基固結情況不一致引起的裂縫K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220 區段屬于舊路改造路段（主路為原有舊路，輔路為加寬新路）。根據地質勘探資料顯示該處軟基主要由亞粘土組成且厚度不深，故設計該區段輔路處理方式為換填粗粒土。在現場踏勘過程中發現該路段右幅主路有多條縱向裂縫，長度 100 m 左右，且分布在新舊地基交界處附近。新地基開挖換填處理過程中，導致老地基有一定程度的應力釋放及側向位移，在底基層施工過程中，伴隨著施工荷載和土體的自重壓縮，新老地基土體因固結差異進而引起差異沉降，該現象在底基層上以縱向裂縫的形式反映了出來。

（2）溫度伸縮裂縫

水泥與各種骨料加水拌合攤鋪及碾壓成型后，混合料內部發生水化作用及水分的蒸發，使得原本較為潮濕的達到密實狀態的基層集料結構逐漸通過水泥的固化作用而趨于干燥，如果在該期間溫差較大，養護不足，混合料上下部分的收縮應力不一致導致在表面產生一定的張拉力，從而產生橫向裂縫。如果該集料級配不合理，細骨料較多，則會產生一定程度的裂縫病害。K1 + 258 ～ K1 + 320、K1 + 960 ～ K2 + 220出現的一系列橫向裂縫，裂縫貫穿整幅底基層，且分布相對均勻，每隔 25 m 左右就分布就有一條橫向裂縫，且寬度都在1 ～ 2 mm。根據裂縫存在的形式判斷裂縫屬于溫度伸縮裂縫。

（3）攤鋪裂縫

在進行底基層攤鋪時，由于沒有處理好攤鋪機之間交接部分的施工工藝，導致在水泥固化反應之后，隨著水分的散失，出現沿攤鋪交接線的縱向裂縫。該種裂縫的寬度不大，在2 mm以下，且以筆直的形式存在底基層上。K11+070 ～ K11+170路段中出現的部分裂縫屬此種形式的裂縫。

（4）不同軟基處理方式形成的裂縫

在不同軟基處理方式交界處容易產生橫向裂縫，此種裂縫寬度要比一般的溫度伸縮裂縫大，產生的主要原因是不同軟基處理方式所形成的土體剛度不同，且在相同時間范圍內土體的固結度也存在差異，尤其在施工荷載的作用下就更容易產生差異沉降，傳遞到底基層上就顯示為橫向裂縫。K11+070 ～ K11+170區段分布有清淤換填和水泥攪拌樁兩種不同的軟基處理方式，裂縫的寬度在5 mm左右，結合現場情況和相關資料的分析，該區段內產生橫向裂縫應屬此種裂縫。

（5）清淤換填不徹底形成的裂縫

在清淤換填過程中，由于地質勘探不準確，導致設計清淤深度不夠，在換填深度以下還存在一定厚度的軟弱下臥層，換填粗粒土壓實后，在后期固結過程中必然會產生過大的沉降量，與周圍地基產生的沉降量有顯著差異，在外部施工荷載作用下底基層內部必然會產生拉應力，進而形成裂縫。K10+520 ～ K10+740路段，軟基深度為3.5～4.2 m，土層變化較大，換填深度在1～3 m，裂縫貫穿底基層，寬度5～10 mm。從沉降觀測數據看出該路段累計沉降量是整條路線中最大的，K10+681斷面達220 mm，分析該路段產生的橫向裂縫應該是清淤換填不徹底，導致底基層施工期間不均勻沉降形成的。

3處治措施

為保證裂縫處治的效果，在準確分析各路段裂縫形成原因的基礎上，建立了一整套的裂縫處理流程，見圖1。

3.1 裂縫區段的再堆載

對K1+258 ～ K1+320、K1+960 ～ K2+220、K10+520 ～ K10+740、K11+070 ～ K11+170區段進行荷載為1 m高碎石料再堆載，時間為一個月。在超載作用下加快土體固結的速度，促使次固結沉降完成在施工階段，降低通車運營期間工后沉降過大的風險。

3.2 鋪設土工格柵

土工格柵是具有較高抗拉強度（抗拉強度已經接近軟鋼）和較低延伸率，廣泛應用于軟基處理、高路堤填筑、路堤填挖交界面處理的一種土工合成材料。此次用于路基裂縫處理的土工格柵為雙向土工格柵，即在兩個相互垂直的方向具有相同的抗拉作用，具有荷載應力擴散的作用，能防止不均勻沉降和提高路堤承載力，有效彌補半剛性基層抗拉能力不足的缺點。故在裂縫區段底基層上部鋪設并錨固整幅土工格柵能有效地防止裂縫或抑制其進一步擴展。

3.3 深層壓漿處理

經過再堆載和鋪設土工格柵及瀝青下面層以后，發現K10+520 ～ K10+740區段沉降速率仍然大于5 mm/月，沒有收斂的跡象，說明該路段清淤換填不徹底，存在軟弱下臥層，與前述裂縫形成原因分析一致。為避免裂縫反射到瀝青面層，研究決定采用深層軟基處理方法，在清淤換填路段整幅路面進行壓漿，壓漿孔每隔1.5 m呈梅花形布置，目的是通過水泥的固化作用使軟弱下臥土形成水泥土結合體，增強土體的剛性承載能力形成類似復合地基的加固體

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