水穩(wěn)基層裂縫的分類、鑒別及防治方法

高偉光 陳清松 磨煉同

(1.廣東省南粵交通揭惠高速公路管理中心 廣州 511400； 2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 武漢 430070)

隨著半剛性基層瀝青路面廣泛應(yīng)用，基層開裂并由此引發(fā)瀝青路面反射裂縫、唧泥、瀝青路面破碎等現(xiàn)象，逐漸成為影響高等級(jí)路面正常使用的主要問題之一。

裂縫產(chǎn)生原因歸納為如下3種：①路基填挖交接、填料不一致、路基填筑過快等引起的路基不均勻沉降；②基層混合料因水泥用量、集料級(jí)配、含水量、施工配合比等控制不佳導(dǎo)致的其本身缺陷；③因高溫、雨期季節(jié)施工原因養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或時(shí)長不足引發(fā)的溫縮、干縮和循環(huán)性干縮。具體到某處裂縫，往往是上述幾類原因疊加產(chǎn)生的結(jié)果，這對分析其產(chǎn)生原因及有效防治形成較大障礙[1-3]。

文中根據(jù)裂縫表征將其分為4類，結(jié)合所處位置、地質(zhì)特性及進(jìn)一步檢驗(yàn)觀測，提出一種快速判斷、鑒別裂縫主因和及時(shí)處治裂縫問題的方法，有較強(qiáng)的實(shí)操性。

1 裂縫的采集與分析

以某路段為例，徒步采集前期施工路面基層裂縫情況，總長約10.34 km，共計(jì)裂縫423道，其分類情況見表1。

表1 基層裂縫的統(tǒng)計(jì)與分類

第四類裂縫間距受地方資源條件、施工管理水平、氣候特點(diǎn)等多因素影響，目前未有明確界定。從省內(nèi)以往項(xiàng)目經(jīng)歷來看，平均裂縫分布約20 m/道。若低于這一水平，應(yīng)重點(diǎn)排查施工過程管理中的缺陷。

二類、三類裂縫成因經(jīng)后續(xù)觀測存在調(diào)整互換的可能，防治目標(biāo)應(yīng)隨之調(diào)整。

2 裂縫的鑒別

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，在423道各類裂縫中，選取一類、二類各1道，三、四類裂縫各2道，進(jìn)行取芯觀察和沉降、彎沉持續(xù)觀測，以驗(yàn)證裂縫初步判斷的準(zhǔn)確性。

2.1 現(xiàn)場鉆芯檢測

鉆芯要求通過結(jié)構(gòu)層厚，主要對縫寬、發(fā)展深度、芯樣完整性進(jìn)行觀察，具體情況見表2。

表2 取芯觀測情況統(tǒng)計(jì)

由表2可見，K57+543與K67+200 2處裂縫共同特征為縫寬上窄下寬，深度貫穿基層，這與因路基不均勻沉降導(dǎo)致的初步判斷相吻合。 K56+630，K57+897和K58+100，K64+700 4處裂縫的共同特征為橫向裂縫為主，伴有少量縱向裂縫，縫寬上下均勻，一般不超過3 mm，這符合因客觀或主觀原因?qū)е禄旌狭匣蚴┕と毕荻l(fā)的裂縫特征。從大量觀察來看，二者不同之處在于后者比前者發(fā)生更為集中。

2.2 沉降和彎沉檢測

裂縫產(chǎn)生后迅速進(jìn)行第一次高程、彎沉檢測，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展、裂縫發(fā)展等情況合理確定觀測次數(shù)及時(shí)間跨度。本案觀測2次，時(shí)間跨度為3個(gè)月，檢測結(jié)果見表3。

表3 裂縫高程和彎沉檢測

由表3可見，6處裂縫60 m范圍內(nèi)平均高程差均在3 mm以內(nèi)，說明6處路基整體基本穩(wěn)定；但K57+543和K67+200 2處沉降明顯，與初步判斷成因相符。

隨著裂縫產(chǎn)生、發(fā)展，裂縫處的彎沉值總體呈增大趨勢(除K57+897外)，說明裂縫削弱了基層的整體承載力；同時(shí)，K57+543和K67+200 2處彎沉值顯著增大，與沉降觀測結(jié)果一致。6處彎沉值均小于設(shè)計(jì)值28.2 MPa，滿足面層施工要求，但K57+543和K67+200 2處沉降較大，彎沉值下降顯著，說明一、二類裂縫存在發(fā)展?jié)撡|(zhì)，應(yīng)持續(xù)監(jiān)測，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。

3 成因分析與防治方法

3.1 原材料與配比

基層出現(xiàn)大量裂縫尤其是第四類裂縫時(shí)，應(yīng)迅速排查原材及施工配合比。目前行業(yè)現(xiàn)狀顯示，高等級(jí)公路水泥質(zhì)量穩(wěn)定，拌和站自動(dòng)機(jī)計(jì)量準(zhǔn)確，而集料級(jí)配不良、含粉量大、含水量波動(dòng)大等問題偶有發(fā)生，后者對裂縫有顯著影響，應(yīng)重點(diǎn)排查。目前對上述指標(biāo)追溯存在如下困難。

1) 由于基層施工高峰期集料使用快，發(fā)現(xiàn)問題后在拌和站取樣與現(xiàn)場用料不一致。盡管對原材留樣有明確要求，但高峰期時(shí)集料量大批次多，工地試驗(yàn)室規(guī)模有限，集料按要求留樣可操作性差。

2) 采用現(xiàn)場芯樣破碎后篩分，人為因素較大：①因水泥凝結(jié)作用，部分細(xì)料未從粗料上分離，導(dǎo)致細(xì)料偏少；②存在粗料被敲碎的現(xiàn)象，導(dǎo)致粗料偏細(xì)。見圖3。

圖3 芯樣破碎后篩分發(fā)生細(xì)料殘留和粗料破損

3) 廣東省標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)對水穩(wěn)拌和站細(xì)集料遮雨棚、集料30 cm清倉線等有明確要求，對集料含水量、含粉量控制提升顯著，但料倉排水溝長期堵塞、料倉殘留料(泥、粉含量大)的不當(dāng)利用等日常維護(hù)問題仍十分突出。

根據(jù)實(shí)際情況，建議應(yīng)采用現(xiàn)場芯樣破碎篩分來檢驗(yàn)集料級(jí)配。在拌和站設(shè)置專門的集料留樣室，規(guī)模參考集料檢測批次及留樣期限來決定。

不宜按檢測頻率(1次/400 m3)對應(yīng)一一留樣，應(yīng)根據(jù)工作日、集料不同產(chǎn)地、埡口變化等實(shí)際情況進(jìn)行留樣。雨期應(yīng)加大粗集料含水量的檢測。

3.2 施工與養(yǎng)生

1) 現(xiàn)場碾壓。含水量控制應(yīng)遵循寧低勿高的原則，若出場混合料含水量偏大，可以采用翻曬等措施。雨季施工應(yīng)特別注意料車應(yīng)具備防雨措施，同時(shí)控制卸料攤鋪速率，降雨立即停止施工，已攤鋪混合料盡快壓實(shí)[4]。

2) 控制層間質(zhì)量。在施工組織允許前提下，可讓施工車輛通行1周左右，磨去表面水泥漿薄層，同時(shí)特別注意清洗下承層面上的磨損顆粒、灑落物等雜物，在基層間形成咬合作用，提高整體強(qiáng)度，以起到約束基層收縮應(yīng)變，抑制收縮裂縫產(chǎn)生的作用。

3.3 處治方法

1) 第四類裂縫。該類裂縫多處于常規(guī)路基段，裂縫寬度、深度不大，有規(guī)律間隔呈現(xiàn)，不具備持續(xù)發(fā)展?jié)撡|(zhì)。可灌注改性乳化瀝青封堵，鋪設(shè)玻璃纖維格柵后進(jìn)行面層施工[5-6]。

2) 第三類裂縫。該類裂縫發(fā)生集中，縱橫交叉，橫向?yàn)橹?，裂縫寬度、深度不大，基本不具備持續(xù)發(fā)展?jié)撡|(zhì)。可灌注改性乳化瀝青封堵，在多條裂縫所在區(qū)域至兩端裂縫外側(cè)各1 m范圍內(nèi)鋪設(shè)玻璃纖維格柵，再進(jìn)行面層施工。若裂縫縱橫交錯(cuò)密集，應(yīng)考慮銑刨后再回鋪基層。

3) 第二類、一類裂縫。該類裂縫多發(fā)生特殊路基段，由路基不均勻沉降為主因引發(fā)。此2類裂縫寬度、深度較大，有持續(xù)發(fā)展?jié)撡|(zhì)。在灌注乳化瀝青封堵和鋪設(shè)格柵后繼續(xù)觀測，建議沉降穩(wěn)定后施工面層，對沉降未穩(wěn)定但沉降速率滿足規(guī)范要求情況下急于施工路面，可考慮注漿加固處理。3類主要處理方式見圖4。

圖4 項(xiàng)目主要采用的3類處理方式

4 結(jié)論

1) 按裂縫表征對其進(jìn)行分類，根據(jù)裂縫所處位置、地質(zhì)特性等對其形成主因進(jìn)行初步判別，再通過鉆芯觀察、沉降、彎沉檢測等方式對成因進(jìn)一步鑒別、修正，能夠快速準(zhǔn)確地判斷處理裂縫，有助于優(yōu)化路面面層組織施工。

2) 二類、三類裂縫成因經(jīng)后續(xù)觀測存在調(diào)整互換的可能，應(yīng)加大此2類裂縫的后續(xù)觀測頻率。

3) 第一、二類裂縫具有持續(xù)發(fā)展?jié)撡|(zhì)，面層施工前須持續(xù)監(jiān)測，必要時(shí)應(yīng)對路基進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)處理。

4) 為控制基層裂縫的源頭，應(yīng)特別注意拌和站標(biāo)準(zhǔn)化的日常維護(hù)。